光调制法测量光速实验要求与指引

《光调制法测量光速》实验要求与指引
● 实验预习要求：（实验前完成）
1、 明确本实验要求做的内容（根据λ⋅=f c 测量光在空气中的速度，其中λ分别用“等间距法”和“等相位法”测量）；
2、 阅读实验原理部分，弄懂光调制的一般性原理，掌握本实验光波长的测量方法——测相位法（“等
间距法”和“等相位法”）； 3、 阅读【注意事项】；
4、 写好预习报告（预先写好实验报告里的实验目的、实验仪器、实验原理（要有文字描述、有关
公式）、实验主要步骤等部分以及在预习报告纸上设计画好实验数据的记录表格和做好要求做的预习思考题（P.132） 的预备问题（1）、（3）。

● 实验测量要求
1、 示波器预热
打开示波器及测量仪开关，预热仪器。

2、 光路调整及连线
⑴ 置反射镜于450.0mm 处，调好光路：用一白纸放于反射光接收口处，调节反射镜的螺丝使反射光斑刚好落在接收口上，然后移动反射镜看反射光斑是否还在接收口上，否则反复调整反射镜，直到反射光斑始终落在接收口上为止。

最后把反射镜移到50.0mm 处以此作为开始测量点。

⑵ 用信号线连接示波器与测量仪：基准信号（正弦波）接入数字示波器CH1通道，测相信号接入CH2通道。

3、 示波器调节
⑴ 按下“自动量程”方形按钮（最上方第一排按钮第一个），使屏幕出现两个波形； ⑵ 打开示波器两通道：分别按下彩色按钮“CH1 MENU ”和“CH2 MENU ”，记下差频基准信号的频率f ′（在屏幕右下角处显示），并计算出周期T ′；
⑶ 调节两通道基准线于屏幕中心：先按下彩色按钮“CH1 MENU ”，再按下相应的耦合按钮（位于屏幕右方第一个）选择“接地”，然后调节垂直位置旋钮（位于彩色按钮“CH1
MENU ”上方）使基准线置于屏幕中心，最后耦合按钮选回“直流”； CH2通道基准线的调节重复CH1通道的步骤。

⑷ 调节示波器面板右方水平“秒/格”旋钮，使屏幕显示尽可能大的整波形（屏幕下方M 值显示为250ns ）；
⑸ 调节两通道垂直光标：
按光标按钮（位于面板上方第二排第三个），接着按屏幕右上方第一个按钮，使之类型显示为“时间”；
分别选屏幕右方第四、第五个按钮，使屏幕上相应的光标
1和光标2成反白显示，再调节面板左上角大旋钮，将光标1、光标2的垂直标线置于右图示位置，读出并在数据表上记录两光标的时间差t i 值（此即为待测信号对于基准信号的相移时间差，用于计算两信号的相位差ΔΦ）。

4、 实验测量
⑴ 等距离测量法
移动反射镜每增加50.0mm ，旋转面板左上角大旋钮移动
光标2的垂直标线至待测信号波形（蓝色）与水平基线相交点，从反白处读数并记录相移时间ti 值，直到450.0mm 处。

⑵等相位测量法
把反射镜移回50.0mm处；把光标2的垂直标线移至待测信号波形（蓝色）与水平基线相交点，从反白处读数并记录相移时间t0值；接着旋转大旋钮移动光标2使相移时间每次增加50.0ns（在光标2反白处读数），再移动反射镜使待测信号波移到光标2位置，读出并记录反射镜这时的位置读数x i。

●实验报告要求（实验后完成）
按实验报告格式要求写好实验报告，其中思考题做P.132的1、2、3题。

（注意不要缺了有关的计算过程以及实验分析讨论和思考题等部分）
●测量数据记录和处理计算参考
调制信号波频率f=108Hz(100MHz)，差频信号频率f′=452.6KHz，T′=1/f′=1/452.6KHz =2.210μS，反射棱镜位置：xi，待测波对基准波的相移时间：ti
波长测量方法一：等间距测量法——等间距移动反射棱镜，从示波器读出待测波对基准波的相移时间ti。

表一仪器：数字示波器M:250nS CH1:500mV CH2:500mV
其中表中各Φ和λ值由下面公式计算得到。

作图处理数据：
)
/(1092.23
.41044488
s m a f C D a D C f i i i ⨯=⨯==⇒⋅=⋅=πππϕ所以
波长测量方法二：等相位测量法：移动反射棱镜使示波器屏幕上待测波形每移动一小格，读出相应
的反射棱镜位置读数xi 。

差频基准波信号频率：f ′=452.658KHz ,T ′=2.210us 。

表二 数字示波器设置：44小格/T ′，M ：250ns/格，50ns/小格表中各λ值由下式计算得到。

所以光速测量值为。