光速测量实验报告

光速测量实验报告

实验目的：

1. 了解和掌握光调制的基本原理和技术

2. 学习和使用示波器测量同频正弦方波信号相位差的方法

3. 测量光在空气中的速度

实验仪器：

激光器、信号发生器、光接收器、示波器、反射镜等

实验原理

相位φ=κ*d ，其中φ为相位差，κ为波数，d 为光程差。实验采用平面镜改变光程差d,实验中可以通过测量平面镜之间的距离来确定光程差d 。信号发生器为直流方波输出，则激光器发出激光脉冲。激光接收器收到激光信号后输出基频信号，且输出的信号为一正弦波，前后移动平面反射镜的距离，并测出移动的距离进而测出光程差Δd,由于光程差的改变，则信号反射光的信号的相位发生变化，由示波器上可以确定时间t1和t2，计算出时间差Δt= ∣t1-t2∣，所以光速c=Δd/Δt 。下面是测量图：

实验内容

1. 正确的连接线，把实验仪器连接摆放好;

2. 调试实验仪器，由于如果反射镜离的太远，不利于实验中对实验仪器的调试，因此，在调试仪器阶段应当使反射镜离激光器近。同时，反射镜，激光器，信号接收器应该保持示波器 信号发生器 激光接收器

激光器 平面反射镜

Δd

在同一水平面上。由信号发生器发出一矩形方波，作用在激光器上使激光器发出光脉冲，由反射镜反射的信号由接收器转换成正弦波，把正弦波与方波同时输入示波器，由于方波是很稳定的不随反射镜位置的变化，把触发信号选择成方波。

3.选择合适的反射镜位置作为基点，然后移动反射镜的位置，测量实验数据Δd和Δt，处

理实验数据，可以用线性来求。

4.整理实验仪器

实验数据

绘图如上所示，则可得光速c=（3.17±0.048）*108m/s

标志偏差为s=0.048*108m/s

相对误差为d=(3.17*108−3.00∗108)/ 3.00*108=5.7%

实验结论：

（1）实验测出的实验室光速为c=3.17*108m/s，与光在真空中的速度的相对误差为5.7%