光拍頻法測量光的速度預習、實驗報告、原始數(shù)據(jù)表資料

1、廣東第二師范學院實驗預習報告院（系）名稱物理系班別姓名專業(yè)名稱物理教育學號實驗課程名稱近代物理實驗實驗項目名稱光拍頻法測量光的速度【實驗目的】1、了解光速測定儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2、學會使用光速測定儀。3、掌握利用示波器，光速測定儀測量光程，時間，計算光速?！緦嶒炘砗喪?】如果光信號的調(diào)制頻率為? ，周期為 T，則光信號可以表示為：I IOIO COS(2f t)（ 1）如果光接收器和光發(fā)射器的距離為S，則光的傳播延時為：St（ 2 ）C其中 C為光速，在S的距離上產(chǎn)生的相位為：2ft2tT3 ）被光電檢測器接收后變成電信號，該電信號被濾除直流后可表示為：Ua cos(2ft)（ 4）將式（ 2）

2、代入式（ 3）可得光速：CS2f（ 5）如果光的調(diào)制頻率為非常高，在短的傳播距離S 內(nèi)也會有大的相位差1廣東第二師范學院實驗預習報告如果光的調(diào)制頻率 ? =60.00MHZ，則 S=5M時就會使光信號的相位移達到一個周期2，然而高頻信號的測量和顯示是非常不方便的，普通的數(shù)字示波器不能用于高頻信號的相位差測量。設在接收端還有一個高頻信號? ，=59.90MHZ作為參考信號。表示為：,Ua cos(2f t )（ 6 )將 U和 U，相乘得到U U ,a cos( 2f t) a,cos(2 f ,t )1aa, cos( 2ft2f ,t ) cos(2ft2 f , t)21 aa, cos

3、2( ff , ) t1 aa, cos2( ff , ) t22（7）可見經(jīng)乘法器后將得到和頻? +? =60.00+59.90=119.00MHZ 和差頻 ? - ?=60.00-59.90=100KHZ 的混合信號。將該混合信號通過一個中心頻率為100KHZ的帶寬為 10KHZ的濾波器后，和頻信號將被濾除，差頻信號將保留。（7）式將變?yōu)椋篣 1a1 COS(2f 1 t)（ 8 ）該信號的頻率僅為100KHZ，可以很容易的被低頻示波器觀測到。（8）中沒有被改變，與（ 4）式相同， 與信號 ? 1 的傳播時間 t 1 相關(guān)， t 1 可以從示波器上觀察到，設 ? 1 的周期為 T1, 則：

4、t12f 1t12T 1（ 9）將（ 9）式代入（ 5）式得光速：2廣東第二師范學院實驗預習報告CS T 1 ft1（10 ）依上面的條件：T1s110.0399.97KHZ，f60.00MHZ ，測得S，t 1 即可得由（ 10）式計算出光速。系統(tǒng)方案：（1）光電信號發(fā)射系統(tǒng)中有一個振蕩頻率為60.00MHZ的電信號源，該信號被分為同頻同向兩路，一路經(jīng)導線送到乘法器 1 的輸入端；另一路用于調(diào)制激光二極管，使其輸出的激光微高頻調(diào)制光，該光經(jīng)一個三棱鏡反射到達光電信號接收系統(tǒng)，發(fā)射鏡可沿導軌移動從而改變光程。（2）光電信號接收系統(tǒng)內(nèi)有一個振蕩頻率為 59.90MHZ的電信號源，該信號被分為同頻

5、同向兩路，接收系統(tǒng)有一個激發(fā)信號接收電路，用于將接收到的激光信號變?yōu)殡娦盘枺哼@路信號與 59.90MHZ信號相乘，又經(jīng)窄帶濾波器濾波得到測量信號。3）在光電信號接收系統(tǒng)內(nèi)還有一個電信號接收電路，用于接收光電信號中發(fā)送系統(tǒng)中傳來的 60MHZ電信號。這電信號也與 59.90MHZ信號相乘，也經(jīng)窄帶濾波器濾波得到參考信號。4）測量信號和參考信號分別輸入雙蹤示波器的二輸入端，利用數(shù)字示波器測量信號的時間差?！緦嶒炛凶⒁馐马棥?、要將示波器通道1 設置為觸發(fā)信號，且過零觸發(fā)。3廣東第二師范學院實驗預習報告2、調(diào)節(jié)間距時緩慢移動盒子?！緦嶒瀱栴}】1、為什么計算光速的時候要將間距乘以2？2、本實驗中，光速

6、測量的誤差主要來源于哪里？廣東第二師范學院實驗原始數(shù)據(jù)記錄表院（系）名稱物理系班姓名專業(yè)名稱物理教育別學號實驗課程名稱近代物理實驗實驗項目名稱實驗時間20 年月日 9:45 時 至時實驗地點物理樓五樓實驗指導老師簽名4廣東第二師范學院實驗預習報告原始記錄 ( 數(shù)據(jù)、圖表、文字描述等)1、測量頻率123測量信號頻率（ KZH)99.9799.9799.97參考信號頻率（ KHZ）100100100110.03sT199.97KZH2、測量一定間距的時間差123間距（ cm）13.4938.6563.9時間差（ s）1.001.001.001.001.001.00)1.00t133、計算光速Sf0

7、.504110.03668CT 1610 60103.025 10 m / st11 103.0253誤差為3100%0.83%院（系）名稱物理系班別姓名專業(yè)名稱物理教育學號實驗課程名稱近代物理實驗實驗項目名稱光拍頻法測量光的速度實驗時間20 年 月日實驗地點物理樓五樓實驗成績指導老師簽名5廣東第二師范學院實驗預習報告【實驗目的】1、了解光速測定儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。2、學會使用光速測定儀。3、掌握利用示波器，光速測定儀測量光程，時間，計算光速。、【實驗使用儀器與材料】光速測定儀、示波器【實驗步驟】1、 連接實驗線路。 參考信號輸出接示波器通道1，測量信號輸出接示波器通道 2。2、 設置示波器。通道1

8、 為觸發(fā)信號，過零觸發(fā)。3、 調(diào)節(jié)光路。棱鏡全程滑動時，反射光完全射入接收頭，從示波器上觀察測量信號全程幅度變化小于0.5V。一般情況調(diào)節(jié)棱鏡仰角便可將光路調(diào)節(jié)合適，某些情況下還要調(diào)節(jié)發(fā)射接收頭的盒子（其位置受強力撞擊而變化）。4、 用示波器測量一定距離的時間差，計算光速。5、 建議用頻率計測量參考信號和測量信號的頻率，因為晶振是有誤差的，得到的 100K信號往往有金1%的誤差，這樣的話用實測頻率就會減小測量誤差?！緦嶒灁?shù)據(jù)整理與歸納】1、測量頻率1236廣東第二師范學院實驗預習報告測量信號頻率（ KZH)99.9799.9799.97參考信號頻率（ KHZ）100100100T1110.03 s99.97KZH2、測量一定間距的時間差123間距（ cm）13.4938.6563.9時間差（ s）1.001.001.001.001.001.00)1.00t134、計算光速CST 1f0.504110.03 10 660 1063.025108 m / st111063.0253誤差為3100%0.83%0.83%1.00%，在誤差允許的范圍內(nèi)，實驗數(shù)據(jù)有效?！緦嶒炐牡谩?、 做實驗前必須做好充分的預習，像示波器的使用一定要時刻記住，很多實驗都是要用到示波器的。2、 了解了光速測定儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。3、 學會了去和使用光速測定儀。4、 掌握利用示波器，光速測定儀測量