光拍法测光速实验的调节技巧李波-欢迎访问物理与电子信息学VIP免费

光拍法测光速实验的调节技巧作 者: 李 波指导老师: 杨建荣 摘要 光拍法测光速仪器的调节很困难。本文就通过实验来探讨该实验仪器的一些调节技巧，包括全反射镜、半反半透镜、三棱镜等声光器件的调节规律以及不同频率对实验的影响。此外本文也分析了该实验产生误差的一些原因，以及减小误差的方法。 关键词 光速; 光拍法; 相拍; 差频法 中图分类号 O466.31 引言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，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。当高稳定的激光出现后，人们渴望更精确地测量光速。1970 年美国国家标准局和美国国立物理实验室最先用激光测定。根据波动基本公式 C=λν ，光的波长用迈克尔逊干涉仪直接测量，光的频率用较低频率的电磁波通过一系列混频、倍频、差频技术测量效高频率再以较高频率测量更高频率的方法测得。1975 年第十五届国际计量大会提出了真空光速为C=299792458±0.001m/s.本实验用声光频移法获得光拍,通过测量光拍的波长和频率来确定光速.光拍法测量光速是现在比较常见的一种测光速的方法[1,2,3 ]，我们实验室测量光速用的仪器是 LM2000c 光速测量仪。它操作方便、快捷，而且准确度也很高。但是它在实验前的调节却很困难。2 实验原理2.1 光拍的产生和传播[ 4 ] 根据振动迭加原理，频差较小、速度相同的二同向传播的简谐波相迭加即形成拍。考虑频率分别为和（频差-较小）的光束(我们假定它们具有相同的振幅)：E1＝Ecos( ω1t – K1X +ф1) E2 ＝Ecos( ω2 t – K2 X +ф2 ) 它们的迭加 （1） 是角频率为，振幅为的前进波。注意到的振幅以频率周期地变化，所以我们称它为拍频波,就是拍E1+E2包络1f2f1ff 2f  22cos22cos22121212121cxtcxtEEEEs221 cos2 222121cxtsE221 f fi 。图二 光拍的空间分布C/Δf2Ex0频，如图一所示我们用光电检测器接收这个拍频波。因为光检测器的光敏面上光照反应所产生的光电流系光强所引起，故光电流为 ,g 为接收器的光电转换常数。把（l）代入（2），同时注意：由于光频甚高（），光敏面来不及反映频率如此之高的光强变化，迄今仅能反映频率左右...