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马吕斯实验的实施步骤与结果解读马吕斯实验是由法国物理学家霍普法尔·马吕斯于1851年提出的一种用于检测光的波动性的经典实验。
该实验被广泛认为是光学领域的里程碑，为光的波动论提供了有力的实验证据。
本文将详细介绍马吕斯实验的实施步骤及结果解读。
一、实验步骤1. 准备材料和装置马吕斯实验所需的材料包括一束单色光源（例如激光器）和一对平行的玻璃平面镜。
实验装置的组装需要注意保持光路的稳定性和平行性，以确保实验结果的准确性。
2. 设置实验装置将光源设在一固定位置上，使其射出的光线垂直照射在第一个玻璃平面镜上，反射后再照射在第二个平面镜上。
要确保光线以一固定的角度入射和反射，可以使用支架和角度调节器来固定和调整平面镜的位置和角度。
3. 观察干涉现象调整平面镜的角度和位置，使得射出的光线在两个平面镜之间产生干涉现象。
通过观察干涉条纹的形成和变化，可以判断光的波动性和相干性。
4. 测量干涉条纹使用适当的仪器（如干涉仪）来测量干涉条纹的间距和亮暗程度。
记录并整理数据，以便后续的结果解读和分析。
二、结果解读1. 干涉条纹的形成当两束来自同一光源的光线在平行的玻璃平面镜上发生反射后重新相遇时，由于光的波动性质，会产生干涉现象。
具体来说，光波的波峰和波谷会相互叠加或相互抵消，形成规律的亮暗条纹，这就是干涉条纹的形成。
2. 条纹间距与波长关系根据干涉条纹的间距可以计算出光的波长。
当两个平行的玻璃平面镜之间的距离为d时，两个相邻的亮纹或暗纹之间的间距为Δx。
根据干涉条纹的几何关系和光的波动性质，可以得到以下公式：Δx = λ * d / D其中，Δx是相邻亮纹或暗纹的间距，λ是光的波长，d是平面镜之间的距离，D是平面镜到观察屏的距离。
3. 结果解释通过测量和计算干涉条纹的间距，我们可以得到光的波长。
当实验使用可见光进行时，干涉条纹的间距通常在微米级别。
而可见光的波长在几百纳米到几百微米之间，因此通过马吕斯实验可以验证光的波动性。
实验一、PCM编译码实验实验步骤1. 准备工作：加电后，将交换模块中的跳线开关KQ01置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。
2. PCM串行接口时序观察（1）输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。
（2）抽样时钟信号与PCM编码数据测量：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
3. PCM编码器（1）方法一：（A）准备：将跳线开关K501设置在测试位置，跳线开关K001置于右端选择外部信号,用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。
（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。
分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
分析为什么采用一般的示波器不能进行有效的观察。
（2）方法二：（A）准备：将输入信号选择开关K501设置在测试位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号（左端）。
此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。
（B）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以内部测试信号（TP501）做同步（注意：需三通道观察）。
分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。
4. PCM译码器（1）准备：跳线开关K501设置在测试位置、K504设置在正常位置，K001置于右端选择外部信号。
此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。
眼图观测实验报告一、实验目的1、了解和掌握眼图的形成过程和意义。
2、掌握光纤通信系统中的眼图观测方法。
二、实验器材主控&信号源模块25号光收发模块示波器三、实验原理1、实验原理框图2、实验框图说明本实验是以数字信号光纤传输为例，进行光纤通信测量中的眼图观测实验；为方便模拟真实环境中的系统传输衰减等干扰现象，我们加入了可调节的带限信道，用于观测眼图的张开和闭合等现象。
如眼图测试实验系统框图所示，系统主要由信号源、光发射机、光接收机以及带限信道组成；信号源提供的数字信号经过光发射机和接收机传输后，再送入用于模拟真实衰减环境的带限信道；通过示波器测试设备，以数字信号的同步位时钟为触发源，观测TP1测试点的波形，即眼图。
3、眼图基本概念及实验观察方法所谓眼图，它是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形。
眼图包含了丰富的信息，反映的是系统链路上传输的所有数字信号的整体特征。
利用眼图可以观察出码间串扰和噪声的影响，分析眼图是衡量数字通信系统传输特性的简单且有效的方法。
被测系统的眼图观测方法：通常观测眼图的方法是，如下图所示，以数字序列的同步时钟为触发源，用示波器YT模式测量系统输出端，调节示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，则屏幕中显示的即为眼图。
眼图的形成示意图一个完整的眼图应该包含从“000”到“111”的所有状态组，且每个状态组发送的此时要尽量一致，否则有些信息将无法呈现在示波器屏幕上。
八种状态如下所示：眼图参数及系统性能眼图的垂直张开度表示系统的抗噪声能力，水平张开度反映过门限失真量的大小。
眼图的张开度受噪声和码间干扰的影响，当光收端机输出端信噪比很大时眼图的张开度主要受码间干扰的影响，因此观察眼图的张开度就可以估算出光收端机码间干扰的大小。
其中，垂直张开度水平张开度从眼图中我们可以得到以下信息：（1）最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻。
（2）眼图斜边的斜率表示了定时误差灵敏度。
斜率越大，对位定时误差越敏感。
实验地点：信息楼10314在实验过程中注意以下几点：1、在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。
2、光电器件是静电敏感器件，请不要用于触摸。
3、做完实验后请将光纤用相应的防尘帽罩住。
4、在使用信号连接导线时应捏住插头的头部进行插拔，切勿直接拽线。
5、不能带电进行信号连接导线的插拔！6、光纤器件属易损件，应轻拿轻放，插光纤的时候要先对准，用力要轻，切忌倾斜、用力过大或弯折。
7、实验完成后整理好设备、接线。
实验光接收机的动态范围及眼图观测一、实验目的1.了解光收端机动态范围的指标要求。
2.掌握光收端机眼图的观测方法。
二、实验内容1.了解光收端机眼图的观测方法。
2.用示波器观察眼图。
三、实验仪器1.光纤通信实验系统1台。
2.示波器1台。
3.万用表1部。
4.光纤跳线1根。
四、实验原理（一）动态范围在实际的光纤通信线路中，光接收机的输入光信号功率是固定不变的，当系统的中继距离较短时，光接收机的输入光功率就会增加。
一个新建的线路，由于新器件和系统设计时考虑的富余度也会使光接收机的输入光功率增加。
为了保证系统的正常工作，对输入信号光功率的增加必须限制在一定的范围内，因为信号功率增加到某一数值时将对接收机性能产生不良影响。
在模拟通信系统中，输入信号过大将使放大器超载，输出信号失真，降低信噪比。
在数字通信系统中，当输入信号功率增加到某一数值时，将使系统出现误码。
应该指出，在 数字通信系统中，放大器输出信号的失真在测试时应与模拟系统区别开来。
为了保证数字通信系统的误码特性，光接收机的输入光信号只能在某一定范围内变化， 光接收机这种能适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表 示为：D = 10lg —max（dB ）min 式中，Pmax 是光接收机在不误码条件下能接收的最大信号平均光功率；Pmin 是光接收 机的灵敏度，即最小可接收光功率。
一般来说，要求光接收机的动态范围大一点较好，但如 果要求过大则会给设备的生产带来一些困难。
接收滤波器 均衡器 4取样判决实验三数字基带传输系统实验一． 实验目的：1. 了解数字基带传输系统的组成和实时工作过程；2. 加深理解时域均衡系统的工作原理，基本特点及均衡器的主要作用；3. 学会按给定的均衡准则调整，观测均衡器的方法。
二． 实验内容：1. 在数字基带信号为单脉冲波形 —“测试信号”时, 按“迫零调整准则” ，手动调整均衡器的各抽头系数，获得最佳均衡效果；2. 在数字基带信号为伪随机序列 —“信码”时，按“眼图最大准则” ，手动调整均衡器的各抽头系数，获得最佳均衡效果；3. 改变信道特性后，重复 1，2 两内容。
三． 实验仪器：1. COS5020 型双踪示波器一台；2. 双路稳压电源一部；3. 数字基带传输实验系统一套。
四． 实验组成框图和电路原理图：可变手调图 1数字基带传输系统的组成框图数字基带传输系统的组成框图如图 1 所示，它是一个较完整的数字基带传输系统。
信号源产生 19.2 KHz 的基带信号时钟，经过乘 4 之后，提供均衡器所需的两信号源时 钟K测试信号 信 码信 道个互补驱动时钟 76.8 KHz 。
显然本实验系统的基带速率为 19.2 Kbit/s 。
测试信号和信码发生器按 19.2KHz 的时钟节拍，分别产生测试单脉冲波形及 63 位 M 序列，两种码分别作为均衡的对象，通过开关 K 予以选择。
可变信道滤波器是在实验室条件下用来模拟传输信道特性的，改变电位器即可改变滤波器的传输函数特性，进而模拟信道特性的变化。
均衡器是借助横向滤波器实现时域均衡的，它由延迟单元，可变系数电路和相加器三部分组成，如图 2 所示。
均衡入t = 0C -3C -2C-1C 0C 1C 2C 3均衡出图 2 横向滤波器图 2 中，横向排列的延迟单元是由电荷转移器件完成的。
本实验所采用的是国产斗链器件 BBD （Bucret Brrgades Device ）,它有 32 个延迟抽头输出端， 因为我们抽样频率为 76.8KHz 是基带信号 19.2 Kbit/s 的 4 倍，故取 6，10，14，18， 22，26，30 等七个抽头输出端。
实验⼋实验⼋迈克尔逊⼲涉仪的调节和使⽤迈克尔逊⼲涉仪是⼀种典型的⽤分振幅法产⽣双光束以实现⼲涉的精密光学仪器．通过调整该⼲涉仪，可以产⽣等倾条纹，也可以产⽣等厚条纹和⾮定域条纹，还可以⽤来研究普通光源的时间相⼲性．相⼲光源的获取除⽤激光外，在实验室中⼀般是将普通钠光源采⽤分振幅法使其在空间经不同路径会合后产⽣⼲涉．·实验⽬的1.了解迈克尔逊⼲涉仪的结构及特点、学会调节和使⽤⽅法；2.调出⾯光源的等倾条纹，观察其特点，掌握条纹随动臂的变化规律；测量钠D 双线的平均波长及波长差，加深对时间相⼲性的理解；3.调出点光源⾮定域条纹，并测量激光源的波长；了解观察复⾊⽩光的零级等厚条纹和⾯光源的等厚⼲涉条纹．（选做）·实验仪器迈克尔逊⼲涉仪，钠灯，⽑玻璃屏，扩束镜，孔屏，激光光源等．图8-1为迈克尔逊⼲涉仪实物图．图8-2是迈克尔逊⼲涉仪的光路⽰意图，图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平⾯反射镜，其中M2是固定的；M1由精密丝杆控制，可沿臂轴前、后移动，移动的距离由刻度转盘(粗读和细读两组刻度盘组合⽽成)读出，仪器前⽅粗动⼿轮最⼩分格为10-2mm,右侧微动⼿轮的最⼩分格为10-4mm,可估读⾄10-5mm.在两臂轴线相交处，有⼀与两轴成45°⾓的平⾏平⾯玻璃板G1，它的后表⾯上镀有半透（半反射）的银膜，以便将⼊射光分成振幅接近相等的反射光1和透射光2，故G1⼜称为分光板．G2也是平⾏平⾯玻璃板，与G1平⾏放置，厚度和折射率均与G1相同．由于它补偿了光线1和2因穿越G1次数不同⽽产⽣的光程差，故称为补偿板．从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分，反射光1经G1反射后向着M1前进，透射光2透过G1向着M2前进，这两束光分别在M1、M2上反射后逆着各⾃的⼊射⽅向返回，最后都达到E处．因为这两束光是相⼲光，因⽽在E处的观察者就能够看到⼲涉条纹．由M2反射回来的光在分光板G1的第⼆⾯上反射时，如同平⾯镜反射⼀样，使M2在M1附近形成M2的虚像M2′，因⽽光在迈克尔逊⼲涉仪中⾃M1和M2的反射相当于⾃M 1和M 2′的反射．由此可见，在迈克尔逊⼲涉仪中所产⽣的⼲涉与空⽓薄膜所产⽣的⼲涉是等效的．当M 1和M 2′平⾏时(此时M 2和M 1严格互相垂直)，将观察到环形的等倾⼲涉条纹．⼀般情况下，M 2和M 1形成⼀空⽓劈尖，因此将观察到近似平⾏的⼲涉条纹(等厚⼲涉条纹)．半反射模G1G2图8-1实物照⽚图8-2迈克尔逊⼲涉仪光路图 ·实验原理⼀、单⾊光波长的测定⽤波长为λ的单⾊光照明时，迈克尔逊⼲涉仪所产⽣的环形等倾⼲涉圆条纹的位置取决于相⼲光束间的光程差，⽽由M 1和M 2反射的两列相⼲光波的光程差为：i d cos 2=? (8-1)其中i 为反射光1在平⾯镜M ２上的⼊射⾓．对于第k 条纹，则有λj i d j =cos 2 (8-2)当M 1和M 2′的间距d 逐渐增⼤时，对任⼀级⼲涉条纹，例如j 级，必定是以减少j i cos 的值来满⾜(8-2)式的，故该⼲涉条纹间距向j i 变⼤(j i cos 值变⼩)的⽅向移动，即向外扩展．这时，观察者将看到条纹好像从中⼼向外“涌出”，且每当间距d 增加2/λ时，就有⼀个条纹涌出．反之，当间距d 由⼤逐渐变⼩时，最靠近中⼼的条纹将⼀个⼀个地“陷⼊”中⼼，且每向中⼼陷⼊⼀个条纹，间距d 的改变必为2/λ．因此，当 M 1镜移动时，若有N 个条纹陷⼊中⼼，则表明M 1相对于M 2移近了2λN d =? (8-3)反之，若有N 个条纹从中⼼涌出来时，则表明M 1相对于M 2移远了同样的距离．如果精确地测出M ２移动的距离d ?，则可由(8-3)式计算出⼊射光波的波长．⼆、测量钠光的双线波长差λ?钠光D 线两条谱线的波长分别为0.5891=λnm 和6.5892=λnm ，移动M 1，当光程差满⾜两列光波1和2的光程差恰为1λ的整数倍，⽽同时⼜为2λ的半整数倍，即： 2211)21(λλ+=j j (8-4) 这时1λ光波⽣成亮环的地⽅，恰好是2λ光波⽣成暗环的地⽅．如果两列光波的强度相等，则在此处⼲涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)．那么⼲涉场中相邻的2次视见度为零时，光程差的变化应为：21)1(λλ+==?j j L (j 为较⼤整数) (8-5)由此得L j ?==-21221λλλλλ (8-6)于是 L L ?=?=-=?22121λλλλλλ (8-7)式中λ为1λ、2λ的平均波长．对于视场中⼼来说，设M 1镜在相继2次视见度为零时移动距离为d ?，则光程差的变化L ?应等于2d ?，所以d ?=?22λλ (8-8) 对钠光λ＝589.3 nm ，如果测出在相继2次视见度最⼩时，M 1镜移动的距离Δd ,就可以由（8-8）式求得钠光D 双线的波长差．三、点光源的⾮定域⼲涉激光器发出的光，经短焦距凸透镜L 会聚于S点．S 点可看做⼀点光源，经G 1(G 1未画)、M 1、M 2′的反射，也等效于沿轴向分布的2个虚光源S 1′、S 2′所产⽣的⼲涉．因S 1′、S 2′发出的球⾯波在相遇空间处处相⼲，所以观察屏E 放在不同位置上，则可看到不同形状的⼲涉条纹，故称为⾮定域⼲涉．当E垂直于轴线时(见图8-3)，屏上出现同⼼圆形条纹，光程差的改变依赖倾⾓和膜厚两个因素，在圆环中⼼处，光程差最⼤，条纹级次最⾼，中⼼环的变化规律与等倾条纹计算公式（8-3）式相同，此处不再赘述． ·实验内容与步骤⼀、等倾⼲涉现象的观察及钠光D 双线平均波长的测定1.点燃钠光灯，使之经过装有叉丝的⽑玻璃屏照射分光板G 1，且叉丝与分光板G 1、平⾯镜M 2等⾼共轴．转动粗调⼿轮，使M 2镜距分光板G 1的中⼼与M 1镜距分光板G 1的中⼼⼤致相等．2. 眼睛透过G 1直视M 1镜，可看到3个叉丝像．细⼼调节M 1镜后⾯的 3 个调节螺钉，使两个叉丝像重合，如果难以重合，可略微调节⼀下M 2镜后的3个螺钉．当两个叉丝像完全重合时，将看到有明暗相间的⼲涉环，再细调平⾯镜后的螺钉，使条纹成圆形．若⼲涉环模糊，可轻轻转动前⽅粗调⼿轮，使M 1镜移动⼀下位置，⼲涉环就会出现．3.再仔细调节M 2镜的2个拉簧螺丝，直到把⼲涉环中⼼调到视场中央，并且使⼲涉环中⼼随观察者的眼睛左右、上下移动⽽移动，但⼲涉环不发⽣“涌出”或“陷⼊”现象，这时观察到的⼲涉条纹才是严格的等倾⼲涉．4.测钠光D 双线的平均波长．先调仪器零点，⽅法是：将微调⼿轮沿某⼀⽅向(如顺时针⽅向)旋⾄零，同时注意观察读数窗刻度轮旋转⽅向；保持刻度轮旋向不变，转动粗调⼿轮，让读数窗⼝基准线对准某⼀刻度，使读数窗中的刻度轮与微调⼿轮的刻度轮相互配合．5.始终沿原调零⽅向，细⼼转动微调⼿轮，观察并记录每“涌出”或“陷⼊”50图8-3 点光源⾮定域⼲涉个⼲涉环时，M1镜位置，连续记录6次．6.⽤逐差法求出钠光D双线的平均波长，并与标准值进⾏⽐较．⼆、测定钠光D双线的波长差1.以钠光为光源调出等倾⼲涉条纹．2.⽤粗调⼿轮移动M1镜，使视场中⼼的视见度最⼩，记录M1镜的位置；沿原⽅向继续移动M1镜，使视场中⼼的视见度由最⼩到最⼤直⾄⼜为最⼩，再记录M1镜位置．3.实际实验中因为视见度模糊区很宽，难以准确测得，故可利⽤拓展量程法去减⼩单次测量的随机误差．读出连续共6个视见度最⼩时M1镜的位置差，求出这5个间隔的平均值为Δd，代⼊（8-8）式计算D双线的波长差．三、选做内容1.点光源⾮定域⼲涉现象观察⽅法步骤仿照等倾条纹⾃拟．2.观察等厚⼲涉和⽩光⼲涉条纹在等倾⼲涉基础上，移动M1镜，使⼲涉环由细密变粗疏，直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时，说明M2与M2′接近重合．细⼼调节⽔平式垂直拉簧螺丝，使M1与M2′有⼀很⼩夹⾓，视场中便出现等厚⼲涉条纹，观察和记录条纹的形状、特点．⽤⽩炽灯照明⽑玻璃(钠光灯不熄灭)，缓慢地旋转微动⼿轮，M1与M2′达到“零光程”时，在M1与M2′的交线附近就会出现彩⾊条纹．此时可挡住钠光，再极⼩⼼地旋转微调⼿轮找到中央条纹，记录观察到的条纹形状和颜⾊分布．·实验数据测量1、钠黄光平均波长测量数据表条纹计数n10 50 100 150 200 250 动镜位置d1 (mm)条纹计数n2300 350 400 450 500 550 动镜位置d2 (mm)Δd=| d2- d1| (mm)2、钠黄双线波长差测量数据记录表条纹消失次数 1 2 3 4 5 6 动镜位置d (mm)·实验注意事项1.迈克尔逊⼲涉仪系精密光学仪器，使⽤时应注意防尘、防震；不能触摸光学元件光学表⾯；不要对着仪器说话、咳嗽等；测量时动作要轻、要缓，尽量使⾝体部位离开实验台⾯，以防震动．2．实验前和实验中调节旋转⼿轮时，应密切关注M1的位置，不能顶靠前端的仪器主体，以免挤压损伤仪器．3.测量时微动⼿轮要保持单⽅向转动，不要中途反转，以免引起回程误差．·历史渊源与应⽤前景迈克尔逊⼲涉仪是1881年由美国物理学家迈克尔逊和莫雷为研究“以太”漂移⽽设计制造的精密光学仪器．历史上，迈克尔逊－莫雷实验结果否定了“以太”的存在，为爱因斯坦建⽴狭义相对论奠定了基础．迈克尔逊和莫雷因在这⽅⾯的杰出成就获得了1883年诺贝尔物理学奖．光谱线精细结构的研究和⽤光波标定标准⽶尺等实验都⾸先在这台⼲涉仪上完成．迈克尔逊⼲涉仪是历史上最著名的经典⼲涉仪，其基本原理已经被推⼴到许多⽅⾯，以它为基础研制成各种形式的精密仪器，⼴泛地应⽤于计量技术和科学研究中．20世纪60年代激光出现以后，良好的光源拓展了它的应⽤领域．⽤它不仅可以观察光的等厚、等倾⼲涉现象，精密地测定光波波长、微⼩长度、光源的相⼲长度等，还可以测量⽓体、液体的折射率．·与中学物理的衔接见实验七⽜顿环⼲涉·⾃主学习因为分振幅薄膜⼲涉⼀般难以将⼆束相⼲光的光路分开，使真正的光学测量⽆法实现．本实验的构思亮点：⾸次将相⼲光引向两条相互垂直的光路通过，为待测物加⼊⼀侧光路去改变光程差创造了良好条件，是⾼精度不接触⽆损检测的经典仪器模型．操作难点：叉丝像重合的判断；等倾条纹视场的消除，⽩光等厚条纹的获得．1.实验中⽑玻璃起什么作⽤?为什么观察钠光等倾⼲涉条纹时要⽤通过⽑玻璃的光束照明?2.光源⽑玻璃屏上的叉丝经M1M2成的像为什么是3个？3.⼲涉仪中的G1G2各起什么作⽤？⽤激光源照明时，没有G2能否产⽣⼲涉条纹？4.观察钠灯的等倾⼲涉现象时，上下左右动眼睛，发现已没有泡冒出或陷进去，且圆⼼在视野中央，但改变M1、M2之间的距离时，发现圆环的中⼼偏离视野中⼼，试分析原因？5.⽤钠光做光源时，⼲涉条纹为什么会出现视见度为零的现象？6.当M1、M2之间的距离增⼤时，可观察到中⼼条纹“陷⼊”还是“冒出”？7.已知什么量？哪个是待测量？如何控制变量？关注仪器的分度值及单位，按要求处理实验数据，完成实验报告．8.本实验还有哪些操作难点？针对操作难点，摸索并掌握正确的调节的⽅法．·实验探究与设计1.调节钠光的⼲涉条纹时，如确认两个叉丝像已重合，但条纹并未出现，试分析可能产⽣的原因，写出解决⽅案．2.尝试设计测量透明薄膜厚度或折射率的实验⽅案，并完成实验．。
