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光速测量实验报告

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光拍法测量光速

【实验名称】光拍法测量光速

【实验目的】1． 掌握光拍频法测量光速的原理和实验方法。

2． 通过测量光拍的波长和频率来确定光速。

【实验仪器】CG-IV型光速测定仪，示波器，数字频率计

【实验原理】根据振动叠加原理，频差较小，速度相同的两列同向传播的简谐波叠加即形成拍。若有振幅相同为E0、圆频率分别为1和2（频差21较小）的二光束：

)cos(11101xktEE )cos(22202xktEE

式中11/2k，22/2k为波数，1和2为初位相。若这两列光波的偏振方向相同，则叠加后的总场为：

2)(2cos2)(2cos221212121021cxtcxtEEEE

上式是沿x轴方向的前进波，其圆频率为2/)(21，振幅为2)(2cos2210cxtE，因为振幅以频率为4/f周期性地变化，所以E被称为拍频波，f称为拍频，fc/为拍频波的波长。

实验通过实验装置获得两束光拍信号，在示波器上对两光拍信号的相位进行比较，测出两光拍信号的光程差及相应光拍信号的频率，从而间接测出光速值。假设两束光的光程差为L，对应的光拍信号的相位差为'，当二光拍信号的相位差为2π时，即光程差为光拍波的波长时，示波器荧光屏上的二光束的波形就会完全重合。由公FLfc2便可测得光速值c。式中L为光程差，F为功率信号发生器的振荡频率。

【实验步骤】1，观察实验装置，打开光速测定仪，示波器，数字频率计电源开关。

2，调节高频信号源的输出频率（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。

【实验数据与处理】

f=75.0035MHZ

0AD （mm） 0BD（mm）

80.0 548.0 548.1 548.2 548.0 548.0

2AD（mm） 2BD（mm）

420.0 209.1 208.8 209.0 209.3 208.8

022022AABBDDDDL

2BD=(209.1+208.8+209.0+209.3+208.8) 5=209.0mm

0BD=（548.0+548.1+548.2+548.0+548.0）5=548.06mm

0.800.420206.54800.2092L1.88mm

c=FL2=6100035.75288.1=810820.2m/s

888100.310820.2100.3=6.0%

【小结与讨论】

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，从光源开始一步步的进行，直到示波器中出现了两条正旋波为至。

实验时，切勿用手或其它污物接触光学表面， 切勿带电触摸激光管电极等高压部位。

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测光速实验报告

测光速实验报告

第 1 页 共 2 页 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 100.8K

T1=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。 第 2 页 共 2 页 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

光速测定实验报告

光速测定实验报告

一、实验目的

1. 理解光拍频的概念。

2. 掌握光拍法测光速的技术。

3. 通过实验验证光速的理论值，并分析实验误差。

二、实验原理

光拍频是指两束光波频率接近时，由于相位差的变化，产生的干涉现象。光拍法测光速的原理是利用光拍频现象，通过测量光拍频的频率和光拍频产生的干涉条纹数，从而计算出光速。

光速的公式为：v = λf，其中v为光速，λ为光波的波长，f为光波的频率。

三、实验仪器

1. 光源：激光器

2. 分光器：半透半反镜

3. 干涉仪：迈克尔逊干涉仪

4. 测量仪器：秒表、刻度尺

5. 计算器

四、实验步骤

1. 将激光器发出的光通过分光器分为两束，一束作为参考光，另一束作为测量光。

2. 将测量光束引入迈克尔逊干涉仪，调整干涉仪的臂长，使干涉条纹清晰可见。

3. 记录干涉条纹的周期T，并测量干涉条纹的间距d。

4. 改变干涉仪的臂长，记录新的干涉条纹周期T'和间距d'。

5. 计算光拍频的频率f = 1/T - 1/T'。

6. 根据光拍频的频率和干涉条纹的间距，计算光速v = λf。

五、实验数据及处理

1. 干涉条纹周期T：0.2秒 2. 干涉条纹间距d：2毫米

3. 干涉条纹周期T'：0.3秒

4. 干涉条纹间距d'：3毫米

计算光拍频的频率f：

f = 1/T - 1/T' = 1/0.2秒 - 1/0.3秒 ≈ 2.5Hz

计算光速v：

v = λf = 2d/T - 2d'/T' = 2×2毫米/0.2秒 - 2×3毫米/0.3秒 ≈ 3.3×10^8

m/s

六、实验结果与分析

1. 实验测得的光速v ≈ 3.3×10^8 m/s，与理论值c ≈ 3.0×10^8 m/s相近，说明光拍法测光速的原理是正确的。

2. 实验过程中，由于仪器的精度和操作误差，导致实验结果存在一定的误差。通过分析实验数据，发现实验误差主要来源于干涉条纹的间距测量和干涉条纹周期的记录。

3. 为减小实验误差，可以采取以下措施：

旋转棱镜法实验报告(3篇)

旋转棱镜法实验报告(3篇)

第1篇

一、实验目的

1. 了解旋转棱镜法测量光速的原理和过程。

2. 掌握旋转棱镜法测量光速的实验步骤和操作技巧。

3. 提高学生的实验操作能力和数据分析能力。

二、实验原理

旋转棱镜法是一种通过测量光在两个反射面之间往返一次所需时间来计算光速的方法。实验中，将一个正八面体钢质棱镜放置在光路中，通过旋转棱镜，使光在两个反射面之间往返多次，从而测量光往返一次所需的时间。

根据光速公式 v = d/t，其中 v 为光速，d 为光往返一次的距离，t 为光往返一次所需时间。通过测量光往返一次所需时间，可以计算出光速。

三、实验仪器与材料

1. 正八面体钢质棱镜

2. 激光器

3. 望远镜

4. 水平仪

5. 计时器

6. 光电传感器（可选）

7. 电脑及数据采集软件（可选）

四、实验步骤

1. 将正八面体钢质棱镜放置在光路中，确保棱镜旋转轴与光路垂直。

2. 调整激光器，使其发出的激光束垂直照射到棱镜的一个反射面上。

3. 通过望远镜观察棱镜反射面的光斑，调整棱镜的位置，使光斑清晰可见。

4. 将计时器与光电传感器连接（可选），用于测量光往返一次所需时间。 5. 启动计时器，同时旋转棱镜，使光往返多次。

6. 记录光往返一次所需时间，重复实验多次，取平均值。

7. 根据实验数据，计算光速。

五、实验数据与结果

1. 光往返一次所需时间（t）：t1、t2、t3、t4、t5（单位：秒）

2. 光往返一次所需时间平均值（t_avg）：(t1+t2+t3+t4+t5)/5（单位：秒）

3. 光速（v）：v = d/t_avg（单位：米/秒）

六、实验结果与分析

1. 根据实验数据，计算光速，并与理论值进行比较。

2. 分析实验误差来源，如计时器误差、光电传感器误差、实验操作误差等。

3. 讨论如何减小实验误差，提高实验精度。

七、实验总结

通过本次实验，我们了解了旋转棱镜法测量光速的原理和过程，掌握了实验步骤和操作技巧。在实验过程中，我们注意了以下几点：

光拍法测光的速度实验报告

光拍法测光的速度实验报告

光拍法测光的速度

一、 [摘要]

本实验通过声光效应产生光拍频波，利用双光束相位比较法，通过测量出近程光和远程

光的光程差从而求出光速。试验中，我们通过以扫描干涉仪的自由标准区作为标准，测量出0级、1级、2级衍射光的纵模分裂间距，并最终利用光程差标定拍频波波长，最终得到光

速。

[关键词]

声光效应 光速 纵模分裂 双光束位相法

二、 [引言]

光速是最近本的物理常数之一，光速的精确测定及其特性的研究与近代物理学和实验技

术的许多问题重大问题关系密切。

早在麦克斯韦光的电磁理论建立以前，人们已有了光具有一定传播速度的概念。迈克尔

逊和他的同事们在1879-1935年期间，对光速作了多次系统的测量。实验结果不仅验证了光是电磁波，而且为深入地了解光的本性和为建立新的物理原理提供了宝贵的资料。而1960

年激光的出现以后，把光速的测量推向一个新阶段。 1972年美国标准局埃文森等人测量了

甲烷稳频激光的频率，又以原子的基准波长测定了该激光的波长值，从而得到光速的新数值

c=299792458m/s，不确定度为410-9。此值为1975年第十五届国际计量大会所确认。

本实验采用光拍法测定光速，通过实验使大家加深了对光拍频波的的概念的理解，了解了声光效应的原理及驻波法产生声光频移的实验条件和实验特点，掌握了光拍法测量光速的

技术。

三、 [实验原理]

1、光拍频波

根据波的叠加原理，两束传播方向相同、频率相差很小的简谐波相叠加，将会形成拍。对于

振幅都为圆频率分别为和，且传播方向相同的两束单色光 四、1101coscxtEE （1） 五、2202coscxtEE （2）

它们的叠加为



22cos22cos2

21212121021



cxtcxtEEEE