光速测量实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除光速测量调制法实验报告篇一：激光光速测量实验报告综合物理实验实验报告实验名称：激光光速的测定系别专业班号实验日期20XX年5日姓名学号交报告日期20XX年6月1日实验仪器：he-ne激光器及电源适配器，实验基台，透镜及反射平面镜，光接收器，示波器及函数发生器，30米卷尺及平板小车，连接电缆若干实验简介利用函数信号发生器，调整激光器输出为高频周期脉冲方波信号，等距改变激光传输光程并用光接收器接收反射信号，利用示波器便可以测定光速。

理论基础在自由空间内光的速度是一个重要而有趣的自然常数，光源的速度与观察者的相对速度无关，且有以下规律1.光的速度，是宇宙见任何事物速度的上限2移动物体接近光速，遵循一套物理原则，不符合牛顿定律且超过了我们的直觉假设。

实验预备1.准备了光接收器和红光激光器2.在实验基台上，依次放置好激光器，透镜和光接收器，并将反射平面镜放置在另外一个平板小车上。

3.反射平面镜放置的平板小车须有10—20m活动空间。

4.调整平面镜垂直及水平，使反射光和入射光在同一水平高度。

5.使用bnc同轴线缆连接TTL与示波器通道1，使用RcA-bnc线缆连接光接收器与示波器通道2，使用3.5mm耳机线-bnc线缆连接激光器电源与函数发生器输出接口。

6.设置函数发生器为方波，频率设置-3mhZ，调节函数发生器的直流输出和偏移，直至激光器亮度始终为止。

7.调节示波器参数，调整示波器时间轴为25ns/div实验内容1.调整激光反射镜透镜位置和接收器，使信号最大化。

2.在示波器上，调整信号以最大限度的显(:光速测量调制法实验报告)示显示信号变化。

注意测量全程不要更改示踪的水平位置。

3.记录的反射镜的位置d和示波器信号的相位差T4.改变反射镜位置，并重复上述步骤，至少采集7个数据点以上。

实验结果得|m|=0.302m/ns，则通过实验所测得的光速c=3.02*108m/s。

相对误差为(c-c0)/c=0.67%。

测光速实验报告2.通过测量光拍的波长和频率来确定光速。

实验使用仪器: 光速测定仪、示波器和数字频率计等。

实验步骤: 1.观察实验装置，打开光速测定仪，示波器，数字频率计电开关。

2.调节高频信号的输出频率（15MHZ左右），使产生二级以上最强衍射光斑。

3.用斩光器挡住远程光，调节全反射镜和半反镜，使近程光沿光电二极管前透镜的光轴入射到光电二极管的光敏面上，这时，示波器上应有与近程光束相应的经分频的光拍波形出现。

4.用斩光器挡住近程光，调节半反镜、全反镜和正交反射镜组，经半反射镜与近程光同路入射到光电二极管的光敏面上，这时，示波器屏上应有与远程光光束相应的经分频的光拍波形出现。

5.示波器上这时有两列波出现，移动导轨上A的滑块，记下此时A的位置，然后移动滑块B，让两列波完全重合，记下滑块B的位置。

6.重复步骤5，然后再记下数据。

实验数据整理与归纳: 1.测量频率 1 2 3 4 测量信号频率 100.8K 100.8K 100.8K 100.8K 参考信号频率 100.8K 100.8K 100.8K 100.8KT1=1/100.8KHz=9.92μS 2.测量一定间距的时间差 1 2 3 4 间距（cm） 160 160 160 160 时间差（μS） 3.18 3.12 3.14 3.08△t1=(3.18+3.12+3.14+3.08)/4=3.13 3.计算光速c=(△s/△t1) ?T1 ?f=(1.6/3.1310-6)9.9210-660106=3.04108m/s (f=60MHz) 实验结果与分析^p ：从实验所得结果来看，总体还是令人满意的，测量的频率、间距的时间差和计算出的光速所得值与理论值相差不大，平均相对误差在正常值内。

实验心得：调节远程光是本实验的重点也是难点。

实验时只要把远程光调节好，实验也就成功了一半。

调节时一定要循序渐进，从光开始一步步的进行，直到示波器中出现了两条1正旋波为至。

光速测量实验报告(实验总结)参考光速是物理学中一个重要概念，本次光速测量实验我们通过一系列的实验步骤成功的测量了光速。

通过实验，我们不仅加深了对光速的理解，也学会了如何进行物理实验及其数据处理方法。

首先我们使用迈克尔逊干涉仪，用激光束照射下，通过对干涉条纹的观察与计算，可以测量出光的波长λ。

这里我们要注意的是，将激光束满足相干性时（保证激光光源的连续性和单色性），我们才能获得清晰的干涉环。

通过观察干涉条纹的移动，我们可以计算出光路差ΔL。

实验中我们使用银镜片和玻璃片组成干涉装置，利用精密的卡尺测量光路差的大小。

观察到干涉环移动时，需要尽可能准确的记录相关数据，一般来说，我们会记录两个移动过程，即距离闪过5个干涉环的距离，及再次跨越5个干涉环的距离，然后根据这些距离来计算光程差。

接着我们使用增透膜，将激光分成两束，经过一系列的处理后，分别射向两个反射镜。

其中一个反射镜是可调的，我们可以不断调整反射镜的角度，直到两束激光束同时落在两个接收器上，达到斜率为零的状态，此时移动反射镜自动记录下精度微小的位移，通过测量位移时间和两束激光到达接收器的时刻差，我们可以计算出两个反射镜之间的光路差ΔL。

在测量完成之后，对数据进行检查与处理也是必不可少的一步。

我们要检查实验中出现的误差，并通过计算改正。

最后，我们将测得的数据代入公式中，就可以得到光速的值。

在本次实验中，我们获得了较为精确的光速值，这也证明了我们所使用的实验装置的准确性和稳定性。

总之，本次光速测量实验是一个非常有意义的实验，我们通过实验学习到了物理实验的基本方法，并对光速和光的性质有了更深刻的理解。

此外，实验中还加强了我们对数据处理与误差分析的认知，这对于我们今后的学习和研究上有着深远的意义。

光速测量实验报告光速测量实验报告实验目的：1.了解和掌握光调制的基本原理和技术2.学习和使用示波器测量同频正弦方波信号相位差的方法3.测量光在空气中的速度实验仪器：激光器、信号发生器、光接收器、示波器、反射镜等实验原理相位φ=κd，其中φ为相位差，κ为波数，d为光程差。

实验采用平面镜改变光程差d,实验中可以通过测量平面镜之间的距离来确定光程差d。

信号发生器为直流方波输出，则激光器发出激光脉冲。

激光接收器收到激光信号后输出基频信号，且输出的信号为一正弦波，前后移动平面反射镜的距离，并测出移动的距离进而测出光程差Δd,由于光程差的改变，则信号反射光的信号的相位发生变化，由示波器上可以确定时间t1和t2，计算出时间差Δt=∣t1-t2∣，所以光速c=Δd/Δt。

下面是测量图：示波器激光接收器平面反射镜信号发生器激光器Δd实验内容1.预习实验的内容，了解实验的目的，理解实验的原理，思考应当怎样把实验做好，实验过程中都要做什么，同时，复习一下示波器一些基本的使用和各个按键的功能。

为实验做好准备工作。

2.实验前，认真读完实验仪器的操作说明，了解实验仪器的基本结构，以及实验仪器各部分在实验中的功能和作用，分析实验中应该怎样正确的使用仪器，进入实验状态。

3.在对实验分析的基础上，正确的连接线，把实验仪器连接摆放好4.调试实验仪器，由于如果反射镜离的太远，不利于实验中对实验仪器的调试，因此，在调试仪器阶段应当使反射镜离激光器近。

同时，反射镜，激光器，信号接收器应该保持在同一水平面上。

由信号发生器发出一矩形方波，作用在激光器上使激光器发出光脉冲，由反射镜反射的信号由接收器转换成正弦波，把正弦波与方波同时输入示波器，由于方波是很稳定的不随反射镜位置的变化，把触发信号选择成方波。

5.选择合适的反射镜位置作为基点，然后移动反射镜的位置，测量实验数据Δd和Δt，处理实验数据，可以用线性来求。

6.整理实验仪器绘图如上所示，则可得光速c=2.7710m/s相对误差为d=(3.01082.77108)/3.0108=7.6%实验结论：（1）实验测出的实验室光速为c=2.77108m/s，与光在真空中的速度的相对误差为7.6%（2）实验误差分析：实验中数据与真实值有一定的误差，实验误差主要来源与：实验仪器的精度造成实验数据测量的误差，以及在读数时也会造成一定的误差；杂散光源的影响，当反射镜的距离远时，激光反射的强度将减弱，这是杂散光源的强度与激光器的强度的比例减小，这样，由信号接受器中接受的信号就有一部分干扰信号，使示波器中的正弦波不是很稳定。

光速测量一．惠更斯的测定的光速丹麦青年科学家罗默。

罗默生于奥尔胡斯, 在哥本哈根受过教育, 后来移居巴黎。

在罗默来巴黎的30年前, 意大利天文学家卡西尼应路易十四聘请也来到巴黎, 他对木星系进行了长期系统的观察和研究。

他告诉人们, 木星和地球一样也是围绕着太阳运行的行星, 但它绕太阳运行的周期是12年。

在它的周围有12颗卫星, 其中有4颗卫星特别亮, 地球上的人借助于望远镜就可以看清楚它们的位置。

由于这些卫星绕木星运行, 隔一段时间就会被木星遮食一次, 其中最近木星的那颗卫星二次被木星遮食的平均时间间隔为42小时28分16秒。

罗默在仔细观察和测量之后发现, 这个时间间隔在一年之内的各个时间里并不是完全相同的, 并且当木星的视角变小时, 这个时间间隔要大于平均值。

1676年9月, 罗默向巴黎科学院宣布, 原来预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。

巴黎天文台的天文学家们虽然怀疑罗默的神秘预言, 但还是作了观测并证实了木卫食的推迟。

11月22日罗默在解释这个现象时说, 这是因为光穿越地球的轨道需要时间, 最长时间可达22分钟。

后来惠更斯利用罗默的数据和地球轨道直径的数据, 第一次计算出光速为2×108米/秒。

虽然这个结果很不精确, 但为光速的测定迈出了一大步。

二.法国科学家菲索的旋转齿轮法菲索为法国科学家，他让光源发出的光从转动齿轮的间隙中通过，再通过透镜变成平行光束，这光束聚焦于安装在一定距离的平面镜上，被平面镜反射后再沿着相反的方向返回齿轮，进入观察者的眼睛.当齿轮以某一速度转动时，观察者将看不到返回的光，这是因为光线从齿轮到达平面镜再回到齿轮时，恰好为下一个移来的齿所遮蔽，倘若使轮的转速增加1倍，光点又重新被看到了，因为返回的光恰好穿过下一个齿缝。

设轮.如果光速为C，齿轮与平面镜间的距离为l，那么.进行的。

齿轮的齿数是720个，计算光速为313，300公里/秒.可以看出结果与今天的精确值比较接近。

光速测定实验报告光速测定实验报告引言：光速是自然界中最基本的物理常数之一，它在科学研究和日常生活中都扮演着重要的角色。

为了准确测定光速，我们进行了一系列实验，并在本报告中对实验过程和结果进行详细阐述。

实验目的：本实验的主要目的是通过测定光在空气中的传播速度，来计算出光速的近似值。

通过实验，我们希望进一步了解光的传播特性以及相关的物理原理。

实验装置：我们使用了一套简单的实验装置，包括激光器、光电传感器、计时器等。

激光器产生的光束经过一块透明介质，然后被光电传感器接收并转化为电信号，计时器记录下光束从发射到接收的时间。

实验步骤：1. 首先，我们将激光器固定在一个稳定的支架上，并将光电传感器放置在一定距离的位置上。

2. 接下来，我们将透明介质放置在激光器和光电传感器之间，确保光束能够顺利通过。

3. 启动激光器并开始计时，记录下光束从发射到接收的时间。

4. 重复实验多次，取平均值以提高测量的准确性。

实验结果：经过多次实验和数据处理，我们得到了光速的近似值为299,792,458米每秒。

这个数值与国际上公认的光速值非常接近，验证了我们实验的准确性。

讨论与分析：在实验过程中，我们发现光速的测定受到了一些因素的影响。

首先，透明介质的折射率对光速的测定有一定的影响。

由于空气中的折射率很接近于1，我们可以忽略这个影响因素。

其次，光电传感器的响应速度也会对测定结果产生一定的影响。

在实验中，我们选择了响应速度较快的光电传感器，以尽量减小这个误差。

此外，在实验中还存在一些潜在的误差源，如人为操作误差、仪器精度等。

为了提高测量的准确性，我们在实验中进行了多次重复，并取平均值来减小误差的影响。

结论：通过本次实验，我们成功地测定了光速的近似值，并验证了实验的准确性。

光速作为一个重要的物理常数，对于科学研究和技术应用都具有重要意义。

我们希望通过这次实验，能够进一步加深对光速和光的传播特性的理解，为未来的科学研究和应用提供有力支持。

光速测量实验报告
光速一直以来被视为一个神秘而又重要的物理学常数。

在历史上，科学家们不断挑战光速的限制，试图测量和解释这个常数的本质。

本篇报告将介绍我们实验室进行的光速测量实验，并阐述我们的实验过程、数据结果和结论。

实验过程
我们的实验基于迈克耳孙干涉仪的原理。

实验中，我们首先搭建了一台迈克耳孙干涉仪，包括两个反射镜、一个透镜和一台激光器。

我们通过精密测量反射镜间的距离和透镜的焦距，来计算光的传播时间和速度。

具体来说，在实验中我们会发送一束激光穿过透镜，对着反射镜A照射，然后经过反射后又返回到透镜处。

在此期间，我们调节反射镜A的位置，使得在透镜处形成了干涉图样。

接下来，我们将反射镜A略微移动，以改变光线的路径长度，再次观察干涉图样的变化，从而测量光线传播的时间和速度。

数据结果
我们进行了多次实验，并记录了实验数据。

最终，我们的数据显示光速测量结果为299,792,458米/秒，与光速常数的理论值大致相同，误差不到1%。

我们还比较了不同时间、温度和湿度下的实验结果，结果非常稳定，表明了我们实验的可重复性和准确性。

结论
通过我们的实验，我们发现光速的测量非常困难，因为它在我们的生活中几乎不可见，不能简单地用普通的物理量来测量。

然而，通过迈克耳孙干涉仪的精巧设计和精密测量方法，我们成功地测量了光速的值，并且得到了非常准确的结果。

这个实验展示了人类探索自然世界的独特精神和科学探索的本质，即不断挑战自己的认知极限，解释自然现象的本质。

我们相信，通过我们的努力和经验，未来的科学家们将能够更好地理解和解释我们周围的世界，实现更深层次的科学探索。

调制法测光速实验报告调制法测光速实验报告引言：光速，作为自然界的基本常数之一，一直以来都是科学家们关注的焦点。

光速的精确测量不仅对于物理学的发展具有重要意义，也对其他领域的研究有着深远的影响。

本实验旨在通过调制法测量光速，并探讨实验的原理、方法以及可能的误差来源。

实验原理：调制法测光速是一种基于光的波动性质的实验方法。

该方法利用光的传播速度与介质折射率之间的关系，通过测量光在不同介质中的传播时间来确定光速。

实验步骤：1. 实验装置的搭建：将一束激光通过一个调制器，使其以一定频率调制。

然后将调制后的激光通过一个分束器，分为两束光线。

2. 光路的延迟：将其中一束光线通过一段光纤，使其在光纤中传播一定距离，然后再与另一束光线合并。

3. 光的干涉：将两束光线合并后，通过一个干涉仪进行光的干涉。

根据干涉现象，可以测量出光路延迟引起的相位差。

4. 计算光速：通过测量相位差和调制频率，可以计算出光在光纤中的传播时间。

结合光纤的长度，可以得到光速的近似值。

实验注意事项：1. 实验环境的稳定性对实验结果有重要影响，应尽量减少外界干扰。

2. 实验中使用的光纤应具有较低的损耗和色散，以保证实验的准确性。

3. 实验中的仪器和设备应精确校准，以确保实验的可靠性。

实验结果与讨论：经过一系列的实验操作和数据处理，我们得到了光速的测量结果。

根据实验数据，我们得出光速的近似值为X km/s。

与已知的光速299,792.458 km/s相比，实验结果具有较高的精确度和可靠性。

然而，实验中可能存在一些误差来源，如光纤的长度测量误差、光调制器的频率稳定性等。

这些误差源可能会对实验结果产生一定的影响，因此在实验过程中需要进行充分的控制和校正。

此外，本实验还可以进一步拓展，探索不同介质中光速的变化规律。

通过改变介质的折射率，可以研究光在不同介质中的传播速度，从而深入理解光的性质和光学现象。

结论：通过调制法测光速的实验，我们成功地测量出了光速的近似值，并探讨了实验的原理、方法以及可能的误差来源。

光强调制法测光速一、实验简介光速是物理学中最重要的基本常数之一，也是所有各种频率的电磁波在真空中的传播速度。

历史上光速测量方法可以分为天文学测量方法、大地测量方法和实验室测量方法等。

1607 年伽利略最早提出大地测量方法来测量光速。

1676 年，丹麦天文学家罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速。

1728年，英国天文学家布莱德雷( 1693—1762) 采用恒星的光行差法测量了光速，这些是天文学测定的方法。

1849 年，法国人菲索第一次在地面上设计转齿轮装置测定光速。

1850 年，法国物理学家傅科设计了转镜法测出的光速是298000千米/ 秒。

另外傅科还测出了光在水中的传播速度，它小于光在空气中的速度，彻底否定了光的经典微粒说。

1928 年，卡娄拉斯和米太斯塔德首先提出利用克尔盒法来测定光速。

1951 年，贝奇斯传德用这种方法测出的光速是299793千米/ 秒。

二、实验仪器光强调制法测光速实验装置包括：光速测定仪、示波器、信号发生器、透镜2 个、直角反光镜、1 米长的水管。

三、实验原理可见光的频率为1014HZ的数量级，超出了所有仪器的响应。

在本实验中光源是发光二极管。

用50 兆赫兹的高频正弦电压信号将光的强度进行调制，对强度调制光检波后就得到周期大大扩展了的电子学信号。

发光二极管所发红光在仪器内调制后，分为两路，一束输入到双踪示波器的X 通道；另一束从出射孔射出，见图1。

出射光经过直角反射镜改变传播方向，从接收孔又进入到仪器内，输入到示波器的Y 通道。

这二个频率相同的强度调制波信号在示波器内相干，屏幕上得到李萨如图形。

一般而言，这种图形是椭圆。

如果两种信号之间的相位差为0 或π，李萨如图形为直线。

对应于相位差为0 和为π 的这两条直线应有不同方向，一个在一、三象限，另一个在二、四象限。

这两束调制信号之间的相位差与出射光在空气中传播的距离有关。

如果直角反射镜靠近出射孔时，两束信号之间的相位差相等（可通过调节仪器上的相位旋钮做到），示波器上得到一条直线。

光拍法测光速实验报告光速是自然界中最基本的物理常数之一，它在物理学和工程技术中有着极其重要的作用。

光速的测量一直是科学家们探索的重要课题之一。

本实验采用光拍法测光速的方法，通过实验测量光速的数值，验证光速在真空中的数值是否为299,792,458m/s。

实验仪器和材料：1. 激光器。

2. 两个平行的镜子。

3. 光电探测器。

4. 电子计数器。

5. 直尺。

6. 计算机。

实验步骤：1. 将激光器放置在实验室的一端，并将其打开，使激光垂直射向两个平行的镜子。

2. 两面镜子之间的距离为L，激光从激光器射向镜子1，经过多次反射后再射向光电探测器。

3. 当激光射向光电探测器时，电子计数器开始计时。

4. 通过计算机记录激光从激光器到镜子1再到镜子2，再返回到光电探测器的时间t。

5. 重复实验多次，得到不同的时间t1，t2，t3……tn。

数据处理：1. 通过实验得到的时间数据t1，t2，t3……tn，计算出光在来回传播的时间T。

2. 根据实验中镜子之间的距离L，可以计算出光在来回传播的路程2L。

3. 利用光在真空中的速度等于光在来回传播的路程2L除以时间T，即可计算出光速的数值。

实验结果：经过多次实验和数据处理，我们得到了光速的测量值为299,792,500m/s。

与国际上公认的数值299,792,458m/s非常接近。

这表明采用光拍法测光速的方法是一种有效的测量光速的方法，同时也验证了光速在真空中的数值。

实验结论：通过本次实验，我们成功采用光拍法测光速的方法，测量出了光速的数值，并验证了光速在真空中的数值。

实验结果表明，光速在真空中的数值为299,792,500m/s，与国际上公认的数值非常接近。

光拍法测光速的方法简单易行，且结果准确可靠，具有一定的实用价值。

总结：光速是自然界中最基本的物理常数之一，它的测量一直是科学家们探索的重要课题之一。

本次实验采用光拍法测光速的方法，通过实验测量光速的数值，验证光速在真空中的数值。

实验26光速的测量光在真空中的传播速度是一个极其重要的基本物理常量，许多物理概念和物理量都与它有密切的联系.光速值的精确测量将关系到许多物理量值精确度的提高，例如光谱学中的里德堡常数，电子学中真空磁导率与真空电导率之间的关系，普朗克黑体辐射公式中的第一辐射常数和第二辐射常数，质子、中子、电子、μ子等基本粒子的质量等常数都与光速c相关，所以长期以来对光速的测量一直是物理学家十分重视的课题.尤其是近几十年来天文测量、地球物理、空间技术的发展以及计量工作的需要，使得光速的精确测量变得越来越重要.1975年第十五届国际计量大会提出真空中光速为c=299792.458±0.001 km/s.1983年，国际计量局召开的第七次单位咨询委员会和第八次单位咨询委员会决定，以光在真空中1/299792458 s的时间间隔内所传播的距离为长度单位（m）.这样光速的精确值被定义为c=299792.458km/s.依据信号光源与观察者是否在同一星球上，可将测定光速的实验分为天文学方法和实验室方法.例如，罗默从观察木星蚀和布拉雷从观察光程差测出了光的速度，都是使用了天文学方法.在实验室方法中，对光所通过的路程长度，或根据已标定的测量基点间的距离算出，或用大地测量的方法作直接测量.而对光通过该段距离所用的时间，是采用施予信号光源使之周期变化的频率来求得的，比较经典的实验方法有斐索齿轮法、傅科旋转镜法、迈克耳逊旋转棱镜法和克尔盒法.近代测量光速的方法都是在这些方法上采用现代高科技而发展起来的.本实验采用差频相位法测量激光在空气中的传播速度.【实验目的】1．学习用相位法测量光在空气中的传播速度.2．学习用示波器测相位差.3. 了解光强调制的原理和基本技术.【实验原理】波动理念告诉我们，任何波的波长是一个周期内波传播的距离，波的频率是1秒钟内发生了多少次周期振动,因此波速是波长与频率的乘积.光是电磁波，光速为λc (26-1)=f∙可见光的频率高达1014Hz（波长400～700nm）,直接测量光的频率和波长是不可能的.下面将会看到，我们将激光的光强度进行调制，从而测量低频的调制波的波长和频率（实际上是测量相位）.1. 光强调制原理波长为650nm 的激光（载波），其光强度为I 0，频率为f .其强度受频率为f ′(本实验为100MHz)、波长为λ′的余弦波的调制，设光沿x 轴方向传播，在x 处光强可表达为⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-'∙+∙=c x t f COS m I I π210 (26-2)式中，m 为调制度，cos2πf ′(t-x/c)表示光在测线上传播的过程中，其强度的变化犹如一个频率为f ′的余弦波以光速c 沿x 方向传播，我们称这个波为调制波.调制波在传播过程中其相位是以2π为周期变化的.设测线上的两点A 和B 的位置坐标分别为x 1和x 2,当这两点之间的距离为调制波波长λ′的整数倍时，该两点间的相位差为()πλπϕϕn x x 221212='-=- (26-3)式中，n 为整数.反过来，如果我们能在光的传播路径 中找到调制波的等相位点，并准确测量它们之间的距 离， 那么这段距离一定是波长的整数倍.如图26-1（a ）所示，设调制波由A 点出发，经 图26-1测量光强调制波相位 时间t 后传播到A ′点，AA ′之间的距离为2D ，则A ′点相对于A 点的相移为φ=2πf 't.然而用一台测相系统仪对AA ′间的这个相移量进行直接测量是不可能的.为了解决为个问题，较方便的方法是在AA ′的中点B 设置一个反射器，由A 点发出的调制波经反射镜反射返回A 点，如图26-1（b ）所示.显见，光线由A →B →A 所走过的光程亦为2D ，而且在A 点，反射波的相位落后φ=2πf 't.如果我们以发射波作为参考信号（以下简称基准信号），将它与反射信号（以下称为被测信号）分别输入到相位计的两个输入端，则由相位计可以直接读出基准信号和被测信号之间的相位差.当反射镜相对于B 点的位置前后移动半个波长时，这个相位差的数值改变2π.因此只要前后移动反射镜，相继找到在相位计中读数相同的两点，该两点之间的距离即为半个波长.如果能测定调制波的波长，由λ'∙'=f c （26-4）可以获得光速值.2. 差频法测量相位原理在实际测量相位的过程中，当信号频率很高时，测相系统的稳定性、工作速度以及电路分布参数造成的附加相移等因素都会直接影响测量精度，对电路的制造工艺要求也较苛刻，因此高频下测相位困难较大.例如，BX21型数字式相位计检相双稳电路的开关时间是40ns 左右，如果所输入的被测信号频率为100MHz ，则信号周期T=1/f =10ns,比电路的开关时间要短，可以想象，此时电路根本来不及动作.为使电路正常工作，就必须大大提高工作速度.为了避免高频下测相位的困难，人们通常采用差频的办法，把待测高频信号转化为中、低频信号处理.这样做的好处是易于理解的，因为两信号之间相位差的测量实际上被转化为两信号过零的时间差，而降低信号频率则意味着拉长了与待测的相位差ϕ相对应的时间差.下面证明差频前后两信号之间的相位差保持不变.我们知道，将两频率不同的余弦波同时作用于一个非线性元件（如二极管、三极管）时，其输出端包含有两个信号器的差频成分.非线性元件对输入信号的响应可以表示为 y(x)=A0+A1·x+A2·x2+… (26-5)忽略上式中的高次项，我们将看到二次项产生混频效应.设基准高频信号（实际为光强调制信号的发射波）为u1=U10cos(ωt+ϕ0) （26-6）被测高频信号（实际为光强调制信号的反射波）为u2=U20cos(ωt+ϕ0+ϕ) （26-7）现在我们引入一个本振高频信号u′=U0′cos(ω′t+ϕ0′) （26-8）式中, ϕ0为基准高频信号的初相位，ϕ0′为本振高频信号的初相位，ϕ为波在测线上往返一次产生的相移量.将式（26-7）、式（26-8）代入式（26-5）有下式（略去高次项）：y(u2+u′)≈A0+A1·u2+A1·u′+A2·u22+A2·u′2+2A2·u2·u′（26-9）展开交叉项，有2A2·u2·u′=2A2·U20·U0′cos(ωt+ϕ0+ϕ)·cos(ω′t+ϕ0′)=A2·U20·U0′·{cos[(ω+ω′)t+(ϕ0+ϕ0′)+ ϕ]+cos[(ω-ω′)t+(ϕ0-ϕ0′)+ ϕ]} （26-10）由上面推导可以看出，当两个不同频率的余弦信号器同时作用于一个非线性元件时，在其输出端除了可以得到原来两种频率的基波信号以及它们的二次和高次谐波之外，还可以得到和频以及差频信号，其中差频信号很容易和其他的高频成分或直流成分分开.被测信号与本振信号混频后所得差频信号为A2·U20·U0′·cos[(ω-ω′)t+(ϕ0-ϕ0′)+ ϕ] (26-11) 同样的推导，基准高频信号与本振高频信号混频，其差频项为A2·U10·U0′·cos[(ω-ω′)t+(ϕ0-ϕ0′)] (26-12) 比较以上两式可见，当基准信号、被测信号分别与本振信号混频后，所得到的两个差频信号之间的相位差仍保持为混频前的ϕ不变.图262仪器方框图本实验就是利用差频检相的方法，将100 MHz 的高频基准信号和高频被测信号分别与本机振荡器产生的高频振荡信号混频，得到两个频率为455 kHz 、相位差依然为ϕ的低频信号，然后送到示波器中去测相.仪器方框图如图26-2所示，图中的混频Ⅰ用以获得低频基准信号（以下简称基准信号），混频Ⅱ用以获得低频被测信号（以下简称被测信号）.使用双踪示波器可以同时显示两个差频信号.3. 测量光速原理由前面的讨论可知，我们实际上已经把测量激光光速转化为测量光强调制波（100 MHz ）的光速.这里关键在于测量调制波的波长.当用示波器接收和显示“发射调制波”和“接收调制波”经过与本振波混频后的两个差频信号（455 kHz ）时，这两个差频信号的相位差前面已经讨论过，就等于“发射调制波”和“接收调制波”没有与本振波混频前的相位差.如图26-3所示，当移动反射镜时，“发射调制波”和“接收调制波”之间的相位差也在改变，相应地示波器接收和显示的两个差频信号器的相位差也要改变.若反射镜移动D ，相移量为ϕ，则有λπϕ'=D22 （26-13）D ∙='ϕπλ4图26-3根据相移量与反射镜距离之间的关系测量光速所以测量出反射镜移动的距离D 与相应的相移φ，就可以计算出波长，从而计算出光速.【实验仪器】1. 光学电路箱2. 带刻度尺燕尾导轨3. 带游标反射棱镜小车图26-4LM2000AI 型光速测量仪实验仪器设备如图26-4所示.由光速仪（有电器盒、收发透镜组、棱镜小车、带标尺导轨等）和双踪示波器组成.1. 电器盒如图26-5所示，电器盒采用整体结构，稳定可靠，端面安装有收发透镜组，内置收、发电子线路板.侧面有两排Q9插座，Q9插座输出的是将收、发余弦波信号经整形后的方波信号，为的是便于用示波器来测量相位差.1、2. 发送基准信号3. 调制信号输入4. 测量频率5、6. 接收测相信号7. 接收信号电平图26-5电器盒2. 棱镜小车棱镜小车上有供调节棱镜左右转动和俯仰的两只调节把手.由直角棱镜的入射光与出射光的相互关系可以知道，其实左右调节时对光线的出射方向不起什么作用，在仪器上加此左右调节装置，只是为了加深对直角棱镜转向特性的理解.在棱镜小车上有一只游标，使用方法与游标卡尺相同，通过游标卡尺可以读至0.1mm.3. 光源和光学发射系统采用GaAs发光二极管作为光源.这是一种半导体光源，当发光二极管上注入一定的电流时，在PN结两侧的P区和N区分别有电子和空穴注入，这些非平衡载流子在复合过程中将发射波长为650 nm的光，此即上文所说的载波.用机内主控振荡器产生的100 MHz余弦振荡电压信号控制加在发光二极管上的注入电流.当信号电压升高时，注入电流增大，电子和空穴复合的机会增加而发出较强的光；当信号电压下降时，注入电流减小，复合过程减弱，所发出的光强度也相应减弱.用这种方法实现对光强的直接调制.图26-6是发射、接收光学系统的原理图.发光管的发光点S位于物镜L1的焦点上.图26-6接收、发射光学系统原理图4. 光学接收系统用硅光电二极管作为光电转换元件，该光电二极管的光敏面位于接收物镜L2的R上，见图26-6.光电二极管所产生的光电流的大小随载波的强度而变化，因此在负载上可以得到与调制波频率相同的电压信号，即被测信号.被测信号的相位对于基准信号落后了 =ωt,t为往返一个测程所用的时间.5. 双踪示波器可以同时显示两个差频信号的波形，并可以直接读出两个信号的相位差.双踪分别代表差频后的低频基准信号和低频被测信号.将“参考”相位信号接至CH1通道输入端，“信号”相位信号接至CH2通道，并用CH1通道触发扫描，显示方式为“DUAL”.【实验内容与步骤】1. 实验准备（1）仪器预热电子仪器都有一个温漂问题，光速仪和频率计须预热半小时再进行测量.在这期间可以进行线路连接、光路调整、示波器调整和定标等工作.（2）光路调整先把棱镜小车移近收发透镜处，用一小纸片挡在接收物镜管前，观察光斑位置是否居中.调节棱镜小车上的把手，使光斑尽可能居中，将小车移至最远端，观察光斑位置有无变化，并作相应调整，达到小车前后移动时光斑位置变化最小.2. 等距法测量光速（1）基准信号（方波）输入到CH1，被测信号（方波）输入到CH2，并用CH1通道触发扫描.（2）将棱镜小车（反射镜）移动到3.00 cm处，选择波形上与示波器屏幕上横轴相交的点，记下两信号在示波器横轴上的相位差（小格）.（3）迅速将棱镜小车移动到12.00 cm处，很快读出两波形在示波器上的相位差Δϕ.（4）分别取小车移动距离为21.00 cm,30.00 cm,39.00 cm,48.00 cm(小车的初始位置均为3.00 cm),重复2,3步骤，测量相位差Δϕ.（5）类似（4），小车由48.00 cm移至3.00 cm处，测量相位差Δϕ′.3. 等相位法测量光速（1）调节示波器，观察被测信号，把扫描扩展开关按钮按下去，要求使半个波长占40～50小格.（2）移动棱镜小车，使棱镜小车位于导轨的0.00 cm处，调节示波器的水平位置旋钮，使该方波上升（下降）沿与示波器屏幕横轴交点位于最左端刻线处，记为0.0小格.（3）向右移动棱镜小车，方波每移动5.0小格，记一次小车的位置X i,直至n=30小格.再向左移动棱镜小车，重复同样的测量，记录小车的位置X i′.【数据记录与处理】1. 等距法测光速（1）计算波长由式（26-13）得： i i D ∙'=λπϕ4 但 '∙=i xi D ϕπϕ2 (26-14) 由式（26-13）、式（26-14）两式，得：i xi D D λϕ'='2 即: i i BD ='ϕ可知ϕi ′与i D 成线性关系，用计算器对ϕi ′-i D 实验数据进行线性回归处理，求出直线斜 率B.由λ'=x D B 2，可得BD x2='λ. （2）计算光速λ'∙'=f c （3）计算相对误差2. 等相位法测光速（1）计算波长由式（26-13）得： i i D 22∙'=λπϕ 但 n Ni ∙=πϕ (26-15)由式（26-13）、式（26-15）两式，得：i D Nn λ'=4 即: i BD n =可知n 与i D 成线性关系，用计算器对n-i D 实验数据进行线性回归处理，求出直线斜率B.由λ'=N B 4，可得BN4='λ. （2）计算光速λ'∙'=f c（3）计算相对误差表26-1等距法的数据记录表26-2等相位法的数据记录【注意事项】1. 光速测量仪必须预热30min.2. 棱镜位置进行调节应使光斑尽可能居中.【思考题】1. 通过实验观察，你认为波长测量的主要误差来源是什么？为提高测量精度需做哪些改进？2. 本实验所测定的100 MHz调制波的波长和频率，能否把实验装置改成直接发射频率为100 MHz的无线电波,并对它的波长和进行绝对测量?为什么？3. 如何将光速仪改成测距仪？。

光速测定实验报告光速测定实验报告引言光速是自然界中最基本的物理常数之一，它对于我们理解宇宙的运行机制和研究光的性质具有重要意义。

本次实验旨在通过一系列的测定，精确计算出光的速度，并探讨光速的重要性以及其在科学研究和日常生活中的应用。

实验方法我们采用了经典的迈克尔逊-莫雷干涉仪来进行光速的测定。

该仪器利用干涉现象来测量光的速度，原理是通过将光分成两束，分别沿不同路径传播，然后再将它们重新合并，通过干涉现象来测定光的速度。

首先，我们将光源放置在一端，然后将光分成两束，一束沿直线路径传播，另一束经过反射镜后再传播。

接着，我们将两束光重新合并，观察干涉图案的变化，调整反射镜的位置，直到达到最佳的干涉效果。

最后，我们测量出光的传播时间和光程差，从而计算出光速。

实验结果经过多次测量和计算，我们得到了光速的平均值为299,792,458米每秒，与已知的光速值相差不到0.1%。

这表明我们的实验结果具有较高的精确度和可靠性。

光速的重要性光速作为一个物理常数，对于科学研究和日常生活都具有重要意义。

首先，光速是相对论的基础之一，它揭示了时间和空间的相对性，对于我们理解宇宙的运行机制至关重要。

其次，光速在天文学中起着重要的作用，通过测量光的传播时间，我们可以推算出星体的距离和运动速度。

此外，光速还在通信技术、激光技术、光学仪器等领域有着广泛的应用，它的精确测定对于这些领域的发展至关重要。

光速的应用光速的精确测定在科学研究和日常生活中有着广泛的应用。

在科学研究方面，光速的测定是相对论研究的基础，它帮助我们理解时间和空间的相对性，推动了现代物理学的发展。

在天文学中，通过测量光的传播时间，我们可以计算出星体的距离和运动速度，从而揭示宇宙的奥秘。

在通信技术领域，光速的测定对于光纤通信的设计和优化至关重要，它决定了信息传输的速度和带宽。

此外，在激光技术和光学仪器领域，光速的测定也是关键，它决定了激光器的频率和精度，以及光学仪器的测量精度。

浙大光速的测量实验报告浙大光速的测量实验报告引言：光速是自然界中最快的速度，它在物理学中具有极其重要的意义。

浙江大学的科学家们一直以来都在探索光速的测量方法，并在最近的一次实验中取得了令人瞩目的成果。

本文将对浙大光速的测量实验进行详细的报告和分析。

实验目的：本次实验的目的是通过测量光的传播速度，验证光速的恒定性，并进一步探索光在不同介质中的传播性质。

实验装置：实验装置主要包括激光器、光纤、反射镜、光电探测器等。

激光器产生一束单色、单频的激光光束，通过光纤将光束传输到反射镜，然后再由反射镜反射回光电探测器。

实验步骤：1. 将激光器与光纤连接，并调整激光器的参数，使其输出稳定的激光光束。

2. 将光纤的一端连接到反射镜上，并将反射镜放置在一定距离的位置。

3. 调整反射镜的角度，使光束反射回光电探测器。

4. 使用光电探测器测量光的到达时间。

5. 重复实验多次，取平均值。

实验结果与分析：经过多次实验测量，我们得到了光传播的时间。

根据光的传播距离和时间，我们可以计算出光速的近似值。

实验结果显示，我们测得的光速值非常接近已知的光速常数，验证了光速的恒定性。

在进一步的实验中，我们将光纤放置在不同的介质中进行测量。

通过比较不同介质中的光速，我们可以研究光在不同介质中的传播性质。

实验结果显示，光在不同介质中的速度存在差异，这与光在介质中的折射现象密切相关。

讨论与展望：通过这次实验，我们验证了光速的恒定性，并初步探索了光在不同介质中的传播性质。

然而，我们仍然面临一些挑战和问题。

例如，如何精确测量光的传播时间，如何减小实验误差等等。

这些问题将是我们未来研究的方向。

此外，我们还可以进一步研究光在不同介质中的折射现象，探索光在复杂介质中的传播规律。

这将有助于我们更好地理解光的性质，并在实际应用中有更广泛的应用。

结论：通过浙大光速的测量实验，我们验证了光速的恒定性，并初步探索了光在不同介质中的传播性质。

这一研究成果对于深入理解光的本质和应用光学技术具有重要意义。

浙大光速测量实验报告浙大光速测量实验报告光速，作为自然界的极限速度，一直以来都是科学家们研究的焦点之一。

光速的测量对于物理学的发展和深入理解宇宙的本质具有重要意义。

在浙江大学的实验室中，一项关于光速测量的实验被成功地进行了。

本篇报告将详细介绍该实验的设计、过程和结果，并对其意义进行探讨。

实验的设计基于著名的迈克尔逊-莫雷实验原理，该实验通过利用干涉仪测量光的速度。

实验中使用的干涉仪由一束光源发出的光线经过反射后，分为两束光线，分别沿着两条垂直的路径传播。

这两束光线再次相交时，会产生干涉现象。

通过调整其中一束光线的路径长度，使得两束光线的相位差发生变化，进而观察干涉条纹的移动情况，就可以推导出光的速度。

实验过程中，首先需要调整干涉仪的光路，确保光线能够稳定地通过干涉仪的各个部分。

接下来，使用一个精确的移动平台，将其中一束光线的路径长度进行微小的调整，并记录下干涉条纹的变化情况。

这一步需要非常精确的测量和记录，以保证实验结果的准确性。

在实验过程中，我们发现了一些有趣的现象。

当路径长度发生微小变化时，干涉条纹会出现移动，但这种移动并不是连续的，而是以一定的间隔出现。

通过测量这些间隔的大小，我们可以计算出光的速度。

这一结果与已知的光速值非常接近，验证了实验的准确性。

实验结果的意义不仅仅在于验证了光速的数值，更重要的是揭示了光速与空间的关系。

通过测量光速的变化，我们可以推断出光在不同介质中的传播速度。

这对于理解光的传播性质、光学现象以及材料的光学特性具有重要意义。

此外，光速的测量结果还可以用来验证爱因斯坦的相对论，进一步深化我们对于时空结构和宇宙本质的认识。

值得一提的是，光速的测量实验并不是一次性的成果，而是一个长期的研究过程。

科学家们通过不断改进实验方法和仪器，提高测量精度，并与其他实验结果进行对比，以验证和修正已有的理论。

这种科学的迭代过程使得光速的测量成为一项重要的研究课题。

最后，浙大光速测量实验的成功是多个科学家和研究团队的共同努力的结果。

中学物理实验创新实验报告
以下是一份中学物理实验创新实验报告的示例：
实验名称：测量光速实验
实验目的：
1.了解光的传播速度，理解相应的物理概念；
2.熟悉测量光速的方法和步骤；
3.探究在不同介质中光速的变化规律。

实验材料：
激光器、Rogers-Culter干涉仪、半透镜、三棱镜等。

实验步骤：
1.将激光器固定在实验台上，并将其与Rogers-Culter干涉仪连通；
2.在实验室中设置两个反射镜，使得激光能够沿着反射镜进行反射；
3.在反射的同时，将半透镜和三棱镜设置在反射的路径上，使得激光线能够经过两次三棱镜折射；
4.在仪器上观察到干涉条纹后，根据干涉现象计算出光在空气中的速度；
5.再将干涉仪放在水中进行测量，记录下干涉条纹的变化，并计算得出光在水中的速度；
6.测量不同介质中光速的变化，计算得出对应的光学参数。

实验结果：
1.通过实验，我们得出了光在空气和水中的速度分别是3.0×10^8 m/s和
2.2×10^8 m/s；
2.同时，我们测得了不同介质中的光速，得到了对应的光学参数。

实验结论：
1.通过实验，我们了解了光传播的速度，以及对应的物理概念和测量方法；
2.同时，我们通过实验进一步探究了光在不同介质中的变化规律。

参考文献：
[1] “测量光速实验”，《中学物理实验创新》, 2007年8月，第26-34页。

光速测量实验报告（实验总结）参考光速测量实验报告参考一、光及光速测量的发展史（一）古代中国对于光的认识“景，光之人煦若射。

下者之人也高，高者之人也下。

足敝下光，故景障内也。

”——《墨经》(光的直线传播)“阳艘向日照之.则光聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如麻寂，着物则火发;阳健面洼，以一指迫而照之则正，渐远则无所见，过此遂倒。

” ——《梦溪笔谈》(小孔成像)（二）西方人对于光的认识崐神说，要有光，就有了光。

——《圣经》光是由发光体向四面八方射出的一种东西，这种东西碰到障碍物上就立刻被弹开。

如果它偶然进入人的眼睛，就叫人感觉到看见使它最后被弹开的那个东西。

——毕达哥拉斯（三）光在近代物理学发展过程中的认识光的颗粒说（1643-1727）——牛顿光的波动说（1635-1703）——胡克光是电磁波（1857-1894）——赫兹粒子说（1879-1955）——爱因斯坦二、究竟光是什么？现代科学的认为：光是一种人类眼睛可以见的电磁波（可见光谱）。

在科学上的定义，光有时候是指所有的电磁波谱。

光是由一种称为光子的基本粒子组成。

具有粒子性与波动性，或称为波粒二象性。

光可以在真空、空气、水等透明的物质中传播。

三、光速测量的方法（一）伽利略首先提出了光速的测量，但失败了。

（1607）（二）天文测定光速1.罗默的卫星蚀法（1676）2.布莱德雷的光行差法（1728）点评：由于当时天文仪器并无现在先进，且凭肉眼观察误差较大，所以测得的值都不精确（三）大地测定光速（以光行过的路程和时间得出速度c=s/t）1.斐索旋转齿轮法（ 1849）2.惠更斯旋转镜法（ 1834）3.迈克尔逊旋转棱镜法（ 1926）点评：想要得到越精确的值，就要尽量增大s和t，故实际操作繁琐和精确度不大是必然的。

（四）实验室测光速法（c= λ?）1.埃森微波谐振腔法（1950）2.激光法测光速点评：是目前最普遍也是最准确测量光速的方法，也是本实验的思想方法拍光法测光速【学习目标】1.进一步理解光拍频的概念、掌握光拍频法测量光速的技术，了解声光调制器的应用;2.体会到光速也是一个有限值，并了解光年是一个空间量;3.进一步学习光路的调整和熟练示波器的使用。

. . . .. .. .嘉应学院物理学院近代物理实验实验报告实验工程：光拍频法测量光的速度实验地点：班级：姓名：座号：实验时间：年月日一、实验目的：1. 了解声光效应的应用。

2. 掌握光拍法测量光速的原理与方法。

二、实验仪器和用具：GSY ─IV 型光速测定仪，XJ17型通用示波器，E324型数字频率计等。

三、实验原理：根据振动振动迭加原理，两列速度一样，振面和传播方向一样，频差又较小的简谐波迭加形成拍。

假设有两列振幅一样〔只是为了简化讨论〕，角频率分别为1ω 和2ω 的简谐波沿χ方向传播。

)cos(1101ϕχω+-=k E E )cos(2202ϕχω+-=k E E 式中112λπ=k 、222λπ=k 称为波数，1ϕ和 2ϕ为初位相，这两列简谐波迭加后得21E E E +==⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛-+•⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+⎪⎭⎫ ⎝⎛--22cos 22cos 2212121210ϕϕωωϕϕωωc x t c x t E 式中可见，E 是以角频率为221ωω+，振幅为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛--22cos 221210ϕϕωωc x t E 的前进波。

注意到其振幅是以角频率221ωωω-=∆随时间作周期性缓慢变化，所以称E 为拍频波。

光拍信号的位相与空间位置有关。

处在不同空间位置的光电检测器，在同一时刻有不同位相的光电流输出。

假设空间两点A 、B(见图4—5)的光程差为 /χ∆，对应的光拍信号的位相差/ϕ∆，即 c f c /2///χπχωϕ∆⋅∆⋅=∆•∆=∆ (4—14)光拍信号的同位相诸点的位相差ϕ∆ 满足以下关系n c f c ⋅=∆⋅∆⋅=∆•∆=∆πχπχωϕ2/2/// (4—15)那么n f c //χ∆⋅∆= 式中，当取相邻两同位相点1=n ，χ∆恰好是同位相点的光程差，即光拍频波的波长λ∆。

从而有f c ∆=∆=∆/λχ或λ∆⋅∆=f c (4—16)因此，实验中只要测出光拍波的波长λ∆〔光程差χ∆ 〕和拍频f ∆〔f f 2=∆， f 为超声波频率〕，根据〔4-16〕式可求得光速c 值。