光速的测量
对光速的四种测量方法(一)
对光速的四种测量方法(一)对光速的四种测量引言光速是自然界中的一个重要常数，也是物理学中的一个关键概念。
为了准确测量光速，科学家们利用了多种方法，并不断改进测量技术。
本文将介绍四种常用的光速测量方法，并对每种方法进行详细说明。
1. 法拉第干涉法•法拉第干涉法是通过测量光在不同介质中传播的速度来间接测量光速的方法。
•该方法利用了法拉第效应的原理，即光在不同介质中的折射率不同。
•通过测量光传播过程中的相位差，可以计算出光速的值。
2. 经典迈克尔逊干涉仪法•经典迈克尔逊干涉仪法是一种直接测量光速的方法。
•该方法利用了迈克尔逊干涉仪的原理，通过调节镜面的位置，使得两路光线相遇时产生干涉条纹。
•通过测量干涉条纹的移动速度，可以得到光速的准确数值。
3. 散斑法•散斑法也是一种直接测量光速的方法。
•该方法利用了散斑的特性，即由于光的波长很小，散斑的大小和形状对光速具有较高的敏感性。
•通过测量两个连续瞬时散斑的位置差，可以计算出光速的值。
4. 吸收法•吸收法是一种间接测量光速的方法，适用于有较高浓度的吸收材料。
•该方法利用了材料对光的吸收特性，通过测量光在材料中传播的距离和时间，可以计算出光速的值。
•由于材料的吸收特性对光速的测量具有一定的误差，因此该方法常常与其他测量方法结合使用。
结论通过以上四种测量方法，科学家们不断改进光速测量技术，为光速的准确确定做出了重要贡献。
不同的测量方法在不同领域具有不同的适用性，科学家们将继续探索更准确、更精确的光速测量方法，推动科学研究的发展。
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1. 法拉第干涉法•法拉第干涉法是利用法拉第效应测量光速的一种间接方法。
•法拉第效应是指当光通过不同介质时，光的传播速度会发生改变。
•通过测量光在不同介质中的传播速度差异，可以计算出光速的值。
•这种方法的优点是测量精度较高，但需要较为复杂的实验装置和较长的测量时间。
测光速的方法
测光速的方法
一、什么是测光速？
测光速就是测量物体在当前空间中运动的速度，它是光在特定物质中传播的速度。
二、测光速的方法
1、干涉法
干涉法是最常用的测量光速的方法，它通过观察干涉图形来计算光速。
干涉法通常使用双灰色条，在一端发射一束平行光，并在另一端用两个对比板把其分割以产生一组干涉条纹。
纹线的间距可以被用于计算光速。
2、瞬变方法
瞬变方法同样也通常被用来测量光速。
它是在测量观察物体的距离时发出一束光，并以某种方式将光源在观测物体之前和之后做比较，然后得到光源的速度。
3、Pulse Propagation Method
这是一种检测物体运动方向和速度的方法，它使用一个精确的电脉冲在焦点发射，然后用接收器探测反射回来的电脉冲。
发射时间和反射电脉冲接收到时间的差值可以利用海神公式运算出物体运动的
速度。
三、总结
从上面的介绍来看，想要测量光速，可以采用干涉法、瞬变方法和脉冲传播法。
每种方法都有它自己的优缺点，因此应根据实际情况
选择不同的方法。
光速测量方法
光速测量方法光速是一个非常重要的物理常量，它不仅仅是基本物理学理论的重要组成部分，而且也应用在许多高科技领域中。
测量光速的方法越来越受到物理学家和工程师们的关注。
下面，我们就来介绍一些光速测量方法。
1. 蒙特卡罗方法蒙特卡罗方法是一种基于随机模拟的计算方法，被广泛应用于物理、计算机科学、金融等领域。
测量光速的蒙特卡罗方法是基于对光速测量误差的统计分析，通过大量模拟数据得到更为准确的测量结果。
2. 干涉法干涉法是一种基于光波干涉原理的测量方法。
它利用两束波之间光程差的变化来确定光速的大小。
干涉法的优点是测量精度高，但需要专业的光学仪器。
3. 光栅衍射法光栅衍射法是一种基于光栅衍射原理的测量方法。
它利用光栅的衍射效应来测量光的波长，并根据公式v=fλ计算出光速。
这种方法也需要专业的光学仪器。
4. 电光效应法电光效应法是一种基于电子和光的相互作用原理的测量方法。
它利用电场对光的速度产生影响，从而测量光速。
这种方法可用于研究光在各种介质中的传播速度特征。
5. 等时间差法等时间差法是一种基于光时间差原理的测量方法。
它利用控制不同路径的光通过时间差和空间距离，测量光的速度。
等时间差法的优点是可以获得更高的测量精度。
除了上述提到的光速测量方法，还有一些其他的方法可以用来测量光速。
激光测距法、偏振测量法、闪烁法等等。
这些测量方法在不同的领域和应用中发挥着重要的作用。
激光测距法是一种基于激光束传播时间的原理来测量距离的方法，它可以通过计算时间和速度的乘积来得到光速。
这种方法应用于地球和卫星之间的距离测量，是卫星导航和地理测量中必不可少的技术手段之一。
偏振测量法是一种基于光偏振的原理来测量光速的方法，它通过测量光的传播速度来确定光速。
这种方法广泛应用于晶体和液体中的光学研究中，以及生物医学领域的某些实验中。
这些光速测量方法的发展和应用将推动我们对光学的深入研究和认识。
它们也为我们研发高精度、高速度的光学设备提供了重要的支撑。
几种测量光速的方法
几种测量光速的方法引言: 光速的测定在光学的发展史上具有非常特殊而重要的意义。
它不仅推动了光学实验, 也打破了光速无限的传统观念；在物理学理论研究的发展里程中, 它不仅为粒子说和波动说的争论提供了判定的依据, 而且最终推动了爱因斯坦相对论理论的发展。
摘要: 光速的测定, 经过了几百年的历史, 最初的光速是由惠更斯根据丹麦科学家罗曼的理论测出的, 但是很不精确。
随后的科学家为了的到更精确的结果, 便发明并运用不同的方法去测定光速, 其中最先较精确的结果是法国科学家菲索旋转齿轮法, 接着的是迈克尔逊的旋转镜和干涉仪的测法, 还有生活中运用微波炉测定光速的方法。
关键字: 光速的测定一．正文:二．惠更斯的测定的光速丹麦青年科学家罗默。
罗默生于奥尔胡斯, 在哥本哈根受过教育, 后来移居巴黎。
在罗默来巴黎的30年前, 意大利天文学家卡西尼应路易十四聘请也来到巴黎,他对木星系进行了长期系统的观察和研究。
他告诉人们, 木星和地球一样也是围绕着太阳运行的行星, 但它绕太阳运行的周期是12年。
在它的周围有12颗卫星, 其中有4颗卫星特别亮, 地球上的人借助于望远镜就可以看清楚它们的位置。
由于这些卫星绕木星运行, 隔一段时间就会被木星遮食一次, 其中最近木星的那颗卫星二次被木星遮食的平均时间间隔为42小时28分16秒。
罗默在仔细观察和测量之后发现, 这个时间间隔在一年之内的各个时间里并不是完全相同的, 并且当木星的视角变小时, 这个时间间隔要大于平均值。
1676年9月, 罗默向巴黎科学院宣布, 原来预计11月9日上午5点25分45秒发生的木卫食将推迟10分钟。
巴黎天文台的天文学家们虽然怀疑罗默的神秘预言, 但还是作了观测并证实了木卫食的推迟。
11月22日罗默在解释这个现象时说, 这是因为光穿越地球的轨道需要时间, 最长时间可达22分钟。
后来惠更斯利用罗默的数据和地球轨道直径的数据, 第一次计算出光速为2×108米/秒。
初中物理光学-光速的测量
初中物理光学-光速的测量
光速是物理学中最重要的基本常数之一，也是所有各种频率的电磁波在真空中的传播速度．狭义相对论认为：任何信号和物体的速度都不能超过真空中的光速．在折射率为n的介质中，光的传播速度为：v=c/n．在光学和物理学的发展历史上，光速的测定，一直是许多科学家为之探索的课题．许多光速测量方法那巧妙的构思、高超的实验设计一直在启迪着后人的物理学研究．历史上光速测量方法可以分为天文学测量方法、大地测量方法和实验室测量方法等
一、光速测定的天文学方法
1．罗默的卫星蚀法
光速的测量，首先在天文学上获得成功，这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离．早在1676年丹麦天文学家罗默（16441710）首先测量了光速．由于任何周期性的变化过程都可当作时钟，他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的时钟，罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀．他在观察时注意到：连续两次卫星蚀相隔的时间，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星运动时要长一些，他用光的传播速度是有限的来解释这个现象．光从木星发出（实际上是木星的卫星发出），当地球离开木星运动时，光必须追上地球，因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间，要比实际相隔的时间长一些；当地球迎向木星运动时，这个时间就短一些．因为卫星绕木星的周期不大（约为1.75天），所以上述时间差数，在最合适的时间（上图中地球运行到轨道上的A。
测定光速的实验方法
31. 测定光速的实验方法1． 1．斐索齿轮法1849年，斐索第一个不用天文观察，而在地面上的实验装置中测得光速。
此法实质上与伽利略提出的方法一致，不过用反射镜代替了第二个观察者，旋转的齿轮代替了用手启闭的开关。
换言之，即用反射镜保证行至第二观察者〔直〕的信号能立即返回。
并用齿轮来较准确的测定时间。
齿轮法的装置如图4所示。
光自垂直于图面的狭缝状光源s 出发，经过透镜L 和有半镀银面的平板M 1，而会聚于F 点。
在F 点所在的平面内，有一个旋转速度可变的齿轮W ，它的齿隙不遮光，而它的齿却能遮住所有会聚于F 点的光。
通过了齿隙的光，经过透镜L 1后成为平行光，透镜L 2将此平行光会聚在它自己焦点上的凹面反射镜M 2的外表上。
光至反射镜M 2后被反射沿原路回来。
如果在光由F 到M 2的一个往返的时间间隔Δt 内，齿轮所旋转的角度正好使齿隙被齿所代替，那么由M 2反回的光受阻，在透镜L 3后E 处看不见光；反之，如果齿隙被另一齿隙所代替，那么在E 处能看见由M 2反回来的光。
这样，当齿轮转速由零而逐渐加快时，在E 处将看到闪光。
当齿轮旋转而达第一次看不见光时，必定是图4中的齿隙1为齿a 所代替。
设齿轮此时的转速为每秒v 圈，齿数为n ，那么a 转到1所需的时间间隔另一方面，在此时间内光由F 到M 2，又由M 2返回到F ，走了路程2L,即 c L t 2=∆ vt η 2 1= ∆比拟所得的两式，那么有C = 4nL v。
〔4〕斐索用齿数720的齿轮，取2L等于1.7266×105米，发现第一次看不见光时齿轮的旋转速度为每秒12.6圈，测得光速为3.15×108米／秒。
这个实验中主要的误差是很难准确地定出看不见光的条件，因为齿有一定的宽度，当F不正好在齿的中央时光也能被遮住。
斐索之后，还有考纽〔1874〕，福布斯〔Forbes〕，以及珀罗汀〔Perotin〕等人先后改良了这个实验，所得结果均在2.99×l08和3.01×108米／秒的范围内。
光速测量的方法完整版
光速测量的方法完整版光速是光在真空中传播的速度，它是物理学中一个重要的常数。
光速的准确测量对于科学研究和工程应用具有重要意义。
本文将介绍几种常见的测量光速的方法，并详细阐述每种方法的原理和步骤。
一、费朗菲法测量光速费朗菲法是一种基于光的干涉现象的测量方法，利用两束相干光的叠加干涉现象来测量光的传播速度。
实验步骤：1.准备一块平行的玻璃板或光路径较长的介质，将光源照射到板上，使光线经过一定的路径后反射回来。
2.调整光源和板之间的距离，使得反射回来的光线与来自光源的光线在其中一点上相干叠加。
3.在相干叠加的区域中放置一个可调节的半透明平板，通过调节平板的倾斜角度，使得反射光和透射光之间的光程差达到最小值。
4.测量半透明平板在达到最小光程差时的倾斜角度。
5.根据半透明平板的倾斜角度和反射回来的光线与来自光源的光线的夹角，可以计算出光在材料中的传播速度。
二、福克频率法测量光速福克频率法利用声波和光波之间的相互作用来测量光速。
通过测量声波在介质中的传播速度以及光在介质中的折射率，可以计算出光速。
实验步骤：1.准备一个声波源和一个光源，将它们放置在介质中。
2.通过控制声波源的频率和光源的发光频率，使得声波和光波在介质中产生共振现象。
3.通过改变声波源和光源之间的距离，测量共振现象的频率。
4.根据声波的频率和声速以及光的频率和折射率，可以计算出光速。
三、飞行时间法测量光速飞行时间法是一种基于光速和时间的测量方法，通过测量光传播的时间和光线的路程来计算光速。
实验步骤：1.准备一个脉冲激光器和一个光传感器，将它们放置在一条直线上。
2.由脉冲激光器发射一束激光，光线经过一段距离后被光传感器接收到。
3.测量激光从发射到被接收的时间差。
4.根据测得的时间差以及光线传播的路程，可以计算出光速。
综上所述，费朗菲法、福克频率法和飞行时间法是几种常见的测量光速的方法。
每种方法都有其独特的原理和实验步骤，通过合理设计实验，并使用精密的测量装置可以测量出光的传播速度。
光速的测量
步骤/方法
光速的测量方法： 最早光速的准确数值是通过观测木星对其卫星的掩食测量的。还有转动齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法。
1．罗默的卫星蚀法
光速的测量，首先在天文学上获得成功，这是因为宇宙广阔的空间提供了测量光速所需要的足够大的距离．早在1676年丹麦天文学家罗默（1644— 1710）首先测量了光速．由于任何周期性的变化过程都可当作时钟，他成功地找到了离观察者非常遥远而相当准确的“时钟”，罗默在观察时所用的是木星每隔一定周期所出现的一次卫星蚀．他在观察时注意到：连续两次卫星蚀相隔的时间，当地球背离木星运动时，要比地球迎向木星运动时要长一些，他用光的传播速度是有限的来解释这个现象．光从木星发出（实际上是木星的卫星发出），当地球离开木星运动时，光必须追上地球，因而从地面上观察木星的两次卫星蚀相隔的时间，要比实际相隔的时间长一些；当地球迎向木星运动时，这个时间就短一些．因为卫星绕木星的周期不大（约为1.75天），所以上述时间差数，在最合适的时间（上图中地球运行到轨道上的A和A’两点时）不致超过15秒（地球的公转轨道速度约为30千米/秒）．因此，为了取得可靠的结果，当时的观察曾在整年中连续地进行．罗默通过观察从卫星蚀的时间变化和地球轨道直径求出了光速．由于当时只知道地球轨道半径的近似值，故求出的光速只有214300km/s．这个光速值尽管离光速的准确值相差甚远，但它却是测定光速历史上的第一个记录．后来人们用照相方法测量木星卫星蚀的时间，并在地球轨道半径测量准确度提高后，用罗默法求得的光速为299840±60km/s．
c=299796km/s
这是当时最精确的测定值，很快成为当时光速的公认值．
三、光速测定的实验室方法
光速测定的天文学方法和大地测量方法，都是采用测定光信号的传播距离和传播时间来确定光速的．这就要求要尽可能地增加光程，改进时间测量的准确性．这在实验室里一般是受时空限制的，而只能在大地野外进行，如斐索的旋轮齿轮法当时是在巴黎的苏冷与达蒙玛特勒相距8633米的两地进行的．傅科的旋转镜法当时也是在野外，迈克耳逊当时是在相距35373．21米的两个山峰上完成的．现代科学技术的发展，使人们可以使用更小更精确地实验仪器在实验室中进行光速的测量．
几种测量光速的方法
几种测量光速的方法
测量光速的方法可以分为直接测量和间接测量两种。
1.光的几何光阑法
这是一种最为简单的直接测量光速的方法。
实验将一束平行光通过一
对窄缝隔开，当调整两个窄缝之间的距离使其正好消除了光的干涉现象时，可利用光阑的间距和光通过时间来测量光速。
2.法拉第转镜法
法拉第转镜法是一种通过电磁感应来测量光速的方法。
实验中，通过
磁强计测量光通过磁场系数相对与实验系微小转动的偏差来计算光速。
3.光纤法
光纤法是利用光的全反射现象，通过将光沿着光纤传播的时间来测量
光速。
在实验中，光束通过光纤后会通过一系列反射，利用测量光经过光
纤的时间和光纤的长度来计算测量光速。
4.微波共振腔法
微波共振腔法是一种间接测量光速的方法。
实验中，在空腔中通过微
波源发送微波，通过调谐微波频率使之产生共振，测量出空腔的长度和微
波的频率，就可以计算出光速。
5.激光干涉法
激光干涉法通过利用激光的相干性和干涉现象来测量光速。
实验中，
将激光分成两束，经过不同的路程后再次叠加，根据干涉图样可以测量出
干涉条纹的间距和光的频率，进而计算光速。
6.米氏干涉仪
米氏干涉仪也是一种利用干涉现象测量光速的方法。
实验中，通过调
节一束光在一系列反射中传播的时间和路径长度差来观察干涉现象，从而
测量光速。
这些是常见的测量光速的方法之一，每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中，需要根据实验的目的和条件选择合适的方法来进行测量。
光速的测定
实验目的
一、理解光拍频的概念。
二、掌握光拍法测光速的技术 。
实验原理
当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。 光拍频原理测光速是指利用频率不同的光波平行迭加形成 光拍频波，用光电检测信号处理电路接受和处理被分束器分成 的两束拍频波，从而获得拍频波的电信号，利用荧光屏的余辉， 在一台普通低档单道示波器上同时观察和比较两束光的波形和 相位，通过测量光程差和相应拍频波的相位差，从而方便地计 算出光的传播速度。
实验原理 频率分别为f1和f2（频差较小）的光束叠加：
ω − ω2 x ϕ1 − ϕ 2 ω + ω2 x ϕ1 + ϕ2 Es = E1 + E2 = 2 E cos 1 t − + × cos 1 t − + 2 2 2 c 2 c
实验步骤
10．摇动手柄17，使二路光的光程差刚好是λ。 11. 测量光拍的波长λ和对应的超声波的频率f。 12．重复10、11步骤五次，测量五组数据。 13．由c=∆f λ（∆f=2f） 计算光速，并计算均方误差。
实验注意事项
调节“1”、“2”两路光时，要使最 后进入光电接收二极管的光束与导轨槽平 行，并沿接收器的光轴入射到光电二极管 的光敏面上。
实验步骤
7．仔细调节光电接收管的位置调节螺丝，使示波器上看到的 信号最大。 8． 用斩管器挡住近程光，调节半反射镜5以及全反射镜8―13 和正交反射镜组14，使远程光束“2”也经透镜的光轴入射到光 电接收管的光敏面上。仔细调节正交反射镜组14的左右位置和 仰角，使示波器上显示的信号最大。 9．接通斩光器开关S3，使斩光器旋转，可在示波器上同时观 察到远、近程光及零信号的图形，微调光路和光电接收管的位 置调节螺丝，使示波器上显示的二路光信号均有一定的幅度。
光速的测量(位相法)
光速的测量（位相法）光在真空中的传播速度是一个重要的基本物理常数，许多重要的物理概念和物理量都与它有着密切的联系。
例如光谱学中的里德堡常数，电子学中真空磁导率与真空电导率之间的关系，普朗克黑体辐射公式中的第一辐射常数、第二辐射常数，质子、中子、电子等基本粒子的质量等常数都与光速c相关。
现在，光在一定时间中走过的距离已经成为一切长度测量的单位标准，即“米的长度等于真空中光在1/299,792,458秒的时间间隔中所传播的距离。
”光速也已直接用于距离测量，如天文学中的光年。
1676年丹麦天文学家罗默通过观测木星对其卫星的掩食首次测量了光速。
自此以后，在各个时期，人们都用当时最先进的技术和方法来测量光速，先后有旋转齿轮法、转镜法、克尔盒法、变频闪光法等光速测量方法。
1941年，美国人安德森利用克尔盒作为光开关，调制光束，测得光速值为2.99766×108m/s。
1952年，英国物理学家费罗姆用微波干涉仪法测量光速，测得光速值为299792.50±0.10km/s。
1973年和1974年，美国国家标准局和美国国立物理实验室用激光对光速作了测定，测得光速分别为299792.4574±0.0011km/s和299792.4590 ±0.008 km/s。
实验目的掌握一种新颖的光速测量方法，了解和掌握光调制的一般性原理和基本技术。
实验原理物理学告诉我们，任何波的波长是波在一个周期内传播的距离，而波的频率是指1秒种内发生了多少次周期振动，用波长乘以频率得1秒钟内波传播的距离，即波速：c = λ• f (1)图1 两列不同的波图1中，第1列波在1秒内经历3个周期，第2列波在1秒内经历1个周期，在1秒内二列传播相同距离，所以波速相同，只是第2列波的波长是第1列的3倍。
利用这种方法，很容易测得声波的传播速度，但直接用来测量光波的传播速度，还存在很多技术上的困难。
主要是光的频率高达1014Hz ，目前的光电接收器无法响应频率如此高的光强变化，迄今仅能响应频率在108Hz 左右的光强变化并产生相应的光电流。
光速的测量
光速的测量作为最基本的物理量之一的光速进行精确测定，能证实光的电磁本性，而且光速的测定问题还与物理学、天文学以及许多技术科学有密切的联系。
目前对光速的测量已达到非常高的精度，致使国际计量局“米”定义委员会已建议将光速的不变值作为定义长度的一个基准。
光速首先是由丹麦天文学家罗默(R6mer)在1676年测定的。
其后许多科学家利用不同的天文学或实验室方法(母国光，1978)对光速进行了多次测量。
1975年第十五届国际计量大会确认的光 速值c ＝299792458土1．2m ／s 。
实验室中测光速一般有光脉冲测量法、相位法、驻波法和光的频率、波长直接测量方法等。
本实验介绍光拍频法。
一、实验目的：(1)理解光拍频法测量光拍的频率和波长，从而确定光速的实验原理。
(2)熟练掌握用光速测定仪测量光速的实验方法。
二、实验原理：1、光拍频法测量光波速度ｃ根据振动叠加原理，频差较小、速度相同的二列同向传播的简谐波叠加即形成拍。
设有振幅E 0相同，频率分别为ω1和ω2（频差Δω=ω1-ω2较小）的二光束：式中可k 1＝2π／λl ，是k 2＝2π／λ2为圆波数，φ1和φ2分别为两列波在坐标原点的初位相。
若这两列光波的偏振方向相同，则叠加后的总场为：上式是沿ｘ轴方向的前进波，其圆频率为（ω1+ω2)/2, 振幅为因为振幅以频率∆f ＝∆ω／2π周期性地变化，所以被称为拍频波，∆f 称为拍频。
图1所示为拍频波场在某一时刻t 的空间分布，振幅的空间分布周期就是拍频波长，以Λ表示。
图1拍频波场在某一时刻t 的空间分布用光电探测器接收光的拍频波，由于光频f o 高达1014Hz ，光振动的周期约为10-14s ，到目前为止，即使是最好的光电探测器，其响应时间τ也只能达到10—8s ，它远大于光波的周期。
因此，任何探测器所产生的光电流都只能是在响应时间г(1／f o <τ<l ／∆f)内的时间平均值：式中g 为探测器的光电转换常数。
对光速的四种测量方法
对光速的四种测量方法光速是一个极其重要的物理常数,它是现代物理学的基石之一。
光速的值约为每秒299,792,458米,是一个非常高的数值。
在过去,人们一直在寻找一种简单而有效的方法来测量光速,以便更好地了解它的性质和限制。
本文将介绍四种测量光速的方法,这些方法都是现代物理学中常用的。
1. 洛伦兹变换洛伦兹变换是测量光速最著名的方法之一。
它是在相对论中引入的,用于描述光在不同参考系中的行为。
洛伦兹变换将一个物理量(如时间或位置)与另一个物理量(如光速或相对速度)联系起来,使得它们可以被视为同一个物理量的不同表达方式。
在经典物理学中,人们可以通过观察光的行为来确定光速。
例如,观察一个光源发出的光,并记录光源的位置和运动状态。
在相对论中,洛伦兹变换使得光的行为不再是简单的直线传播,而是受到时空弯曲的影响。
这种变化可以通过测量光的速度来确定。
2. 迈克尔逊-莫雷实验迈克尔逊-莫雷实验是测量光速的经典方法之一。
该实验使用干涉仪来测量光的传播速度,并利用迈克尔逊原理来确定光的路径。
当光线通过一个迈克尔逊干涉仪时,它将分解成两个束,一束垂直于干涉仪平面,另一束平行于干涉仪平面。
如果两束光线的波长相同,则它们将在干涉仪中相遇,形成干涉条纹。
如果光线的波长不同,则它们将在不同的位置相遇,导致干涉条纹的出现位置不同。
莫雷实验中,一个光源通过迈克尔逊干涉仪,并测量干涉条纹的出现位置。
如果干涉条纹的出现位置与通过干涉仪的光速相同,则干涉条纹的波长相同,这意味着光线的传播速度相同。
反之,如果干涉条纹的出现位置与通过干涉仪的光速不同,则干涉条纹的波长不同,这意味着光线的传播速度不同。
3. 激光测距激光测距是测量光速的最新方法之一。
激光测距使用激光束来测量物体的距离,并利用激光束的传播速度来确定物体的速度。
当激光束照射到物体上时,它会发生反射和折射。
测量反射和折射的延迟时间,可以确定激光束与物体之间的距离。
然后,利用激光束的传播速度来计算物体的速度。
简单的光速测量的方法
简单的光速测量的方法
测量光速的方法有多种，以下是其中的一些简单方法：
1. 光轮法：在一面镜子上固定一个转轮并使其转动，然后照射光线于轮子上，当轮子转动到某一位置时，由镜子反射回来的光线恰好射向下一个空隙，就可以测量出光线照射到轮子和从轮子反射回来的所需时间，从而计算出光速。
2. 差分法：通过测量两条距离相等但路程不同的光线之间的时间差来计算光速。
例如，同时照射两束光线，一束从A点到B点，另一束从A点到C点，然后通过测量从A到B再到C的时间与从A到C的时间之差来得到光速。
3. 惯性方法：利用高速运动物体的惯性来测量光速。
例如，将光源安装在一个摩擦小的高速旋转的盘子上，然后测量盘子旋转一条轮廓所需的时间和光线在旋转过程中传播的时间差，就可以得到光速。
需要注意的是，这些方法都需要较高的实验技巧和精度，需要进行多次测量并取平均值来提高可信度。
此外，还需要进行误差分析和实验数据的处理。
光速测量方法完整版
测 量
率求为出某共一振值腔时 的发波生长共，光振在。把根共据振空腔腔的的波长长度换可算以成
光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光
光
速。 速
速
•
旅
当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频
率求得的。1958年，弗之鲁姆求出光速的精确值：
299792.5±0.1千米/秒。1972年，埃文森测得
二、
天
1、1676年，丹麦天文学家罗麦第一次提
文 出了有效的光速测量方法。他在观测木星的
方
卫星的隐食周期时发现：在一年的不同时期， 它们的周期有所不同；在地球处于太阳和木
法 星之间时的周期与太阳处于地球和木星之间
测 时的周期相差十四五天。他认为这种现象是
量
由于光具有速度造成的，而且他还推断出光 跨越地球轨道所需要的时间是22分钟。1676
速 秒。由于齿轮有一定的宽度，用这种方法很
难精确的测出光速。
三、 在 地 面 上 设 计 实 验 装 置 来 测 定 光
• 2、1850年，法国物理学家傅科 改 镜进 、了一探菲面索旋的转方的法平，面他镜索只和用一一 个个 凹面透 镜。平行光通过旋转的平面镜汇聚
到凹面镜的圆光心上，同样用平面镜
的 方 另 速速转 法 外 度速测傅，可出科通以的还过求光测与出速出光时是了在之间光空29。在气80傅水中00科中传千旅用 的 播米这 传 速/秒种 播度。
据记下的时间间隔和两山顶间的距离 计算出光的传播速度．
这正种确测，量但探光是速 却的 没方 能法 测， 出原 光索理 速虽 ，然这
是因为光速很大，在相距约 1.6km的两山顶光间来回一次，所 用的时速间大约只有十万分之一秒， 这样短的时间，比实验者的反旅应 时间短得多，即使有之比较精密的
光速的测定
到转镜面R上，经R反射后又射到35公里以外的一块反射 镜C上。光线再经反射后又回到转镜。所用时间是t=2D/c。 在t时间中转镜转过一个角度。实验时，逐渐加快转镜转 速，当转速达到 528转/秒时，在t时间里正好转过1/8圈。 返回的光线恰恰落在棱镜的下一个面上，通过半透镜M可 以从望远镜里看到返回光线所成的像。
光
速
的
测
定
§3. 光速的测定
光在真空中的传播速度是一个极其重 要的物理量，能否准确测定是物理实验技术 水平和理论水平的标志。
一.早期的实验 二.天文学方法
三.实验室方法
四 “以太漂移”的测 定
光
速
的
测
定
一.早期的实验
在光速的问题上物理学界曾经产生过争执，开普勒和笛 卡尔都认为光的传播不需要时间，是在瞬时进行的。但伽 利略认为光速虽然传播得很快，但却是可以测定的。 1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验：在已 知距离的两个高山峰上，放两盏灯，利用接收灯闪亮的时 间去除间距，来测光速，但误差较大。
②微波谐振腔法：1950年埃文森最先采用测定微波波长和频 率的方法来确定光速．在他的实验中，将微波输入到圆柱形 的谐振腔中，当微波波长和谐振腔的几何尺寸匹配时，谐振 腔的圆周长π D和波长λ 之间有如下的关系： π D=2.404825λ ， 因此可以通过谐振腔直径的测定来确定波长，而直径则用干 涉法测量；频率用逐级差频法测定．测量精度达10-7．在埃 森的实验中，所用微波的波长为10厘米，所得光速的结果为 299792.5±1km/s． ③激光测速法：1970年美国国家标准局和美国国立物理实验 室最先运用激光测定光速．这个方法的原理是同时测定激光 的波长和频率来确定光速（c=νλ）．由于激光的频率和波 长的测量精确度已大大提高，所以用激光测速法的测量精度 可达10-9，比以前已有最精密的实验方法提高精度约100倍．
实验十九光速的测量
【实验步骤】
5接通斩光器电源开关，示波器上将显示相位 不同的两列正弦波形。
近程光和远程光的光电信号
【实验步骤】
6.移动滑动平台，改变两光束的光程差，使两 列光拍信号同相（位相差为2π），此时的光 程差即为光拍频波波长。
同相位的近、远程光的光电信号
【实验步骤】
7.精确测量两光束的光程，求出它们的光程差， 并从频率计测出超声波的频率F。
【注意事项】 Fra bibliotek 1.声光频移器引线等不得随意拆卸。 2切忌用手或其他物体接触光学元件的光学面， 实验结束后盖上防护罩。 3.切勿带电触摸激光管电极。 4.提高实验精度，防止假相移的产生。
我的实验结果
F=14.8MHZ 光程差 =1065.4-22.9=1042.5cm c=2F =308580km/s ʱ
【实验步骤】
4.用斩光器挡住远程光，调节近程光路后射 入光敏接收器，调节光敏接收器方位，使示波器 荧屏上能显示出它的清晰波形。 同样方法，用斩光器挡住近程光，调节远程光路 后射入光敏接收器，调节光敏接收器方位，使示 波器荧屏上能显示出它的清晰波形。
近、远程光光路图
近程光光电信号
远程光光电信号
这两列波叠加后：
长。
2
图1 光拍频的波形
2.相拍两光束的获得---声光调制 弹光效应： 超声波在介质中传播时，会引起 介质的弹性应力或应变（或介质 的密度发生周期性的疏密变化), 从而引起介质中光折射率的相应 变化、影响光在介质中的传播特 性，此即弹光效应。这种效应使 声光介质形成一位相光栅时，光 栅常数为超声的波长 。
总结：光拍的产生过程。（光拍产生的条件：有 两列速度相同，振面和传播方向相同，频差又较 小的光叠加）
光速的测量方法
光速的测量方法
光速是一种物理常数，代表光在真空中传播的速度。
在科学研究和工程技术中，准确测定光速是非常重要的。
下面介绍几种测量光速的方法。
一、弗劳恩霍夫干涉法
弗劳恩霍夫干涉法是一种间接测量光速的方法。
将一束光分成两束，使其沿着不同的路径行进，之后再将它们合并在一起，产生干涉现象。
通过调节其中一束光的路径差，例如通过移动反射镜或改变其角度，可以产生明显的干涉条纹。
测量这些条纹的间距和路径差，可以求得光速。
二、法拉第法
法拉第法是一种利用电磁学原理测量光速的方法。
当光通过介质时，会产生一个电场和一个磁场。
如果将一个透明的介质放在两个交替的电极之间，当电场变化时，会在介质内产生一个电流。
测量这个电流随时间的变化可以求得光速。
三、哈密顿方法
哈密顿方法是一种利用光在介质中传播速度的变化测量光速的方法。
通过在介质中测量光的折射角度和入射角度，可以求出光在该介质中的折射率。
之后通过多次反射和折射，可以测量光在这个介质中传播的距离。
由于光在介质中的传播速度与介质的折射率有关，因此可以通过这个方法测量光速。
总之，测量光速是一项重要的科学研究和工程技术任务。
各种不
同的测量方法都有其优缺点，需要根据具体情况选择合适的方法进行测量。
光速的测量
2、光速的测量（一）以太论的复兴机械振动只有在弹性介质中传播才形成机械波，在弹性介质中应用牛顿定律和胡克定律，即可建立机械波的波动方程，一维横波的波动方程为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂2222t y x y N ρ。
系数ρN 为横波的波速的平方，即V=ρN ，若弹性介质中传播的是纵波，以杨氏模量E 代替切变模量N ，ρ为介质密度。
由于机械波只能在介质中传播，因此可以建立介质这一特定惯性系，所表述的波动方程只适用于这一特定惯性系，由介质的弹性模量和密度所决定的波速也是相对于这一特定惯性系的，并且波速于波源的运动状况无关。
即波速于与波源相对于介质的运动无关。
即波速与波源相对于介质的运动无关。
机械波的波动方程和波速这些性质是否也适用于电磁波（包括光波）呢？电磁波有类似于机械波的波动方程，那么，电磁波的波动方程是相对于什么样的参考系建立的？真空中光速近似为8103⨯m/s,这传播速度是相对于什么参考系的。
1861年，英国物理学家麦克斯韦总结前人的实验规律基础上，推导真空中电磁波的波动方程，其一维形式的真空波动方程为：2222001t E xE ∂∂=∂∂με 式中E 是电场强度，0ε是真空介电常数，0μ是真空磁导率。
以C 2代表001με，则C 0021με==2216/109s m ⨯ 这C 恰好就是真空中光速。
1887年，H ．赫兹从实验上证实了电磁波的存在，并将电磁现象与光统一起来。
但是电磁波的波动方程是根据麦克斯韦的真空形式，在导出真空电磁波波动方程之始，人们就没有找到合适的参考系，而不像机械波的波动方程导出中需要用到依赖于介质的胡克定律。
这是一个既重要，在当时又是使人十分困惑的问题，而牛顿力学的成功及其在当时物理学所处的支配地位，以及对机械波所采取的合理解释，都促使人们去构思和寻求一个适用于电磁波波动方程的特定惯性系。
于是人们假定真空中充满被称为以太（ether ）的介质，一维形式的在真空波动方程及真空中光速是在以太这一特定惯性而言的。
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实验1-8光速的测量发布时间：2008-07-09共4页:上一页1[2][3][4]下一页光速测量实验已经历了300多年的历史。
从1676年丹麦天文学家罗迈首次提出有效的测量光速的方法以来，许多科学家采用不同手段对光速进行了测量：包括荷兰物理学家惠更斯、英国天文学家布拉德雷等；法国人菲索采用旋转齿轮法，法国物理学家傅科则利用旋转镜法测空气中的光速；1874年考尔纽也对光速进行了测量。
最有名的是迈克尔逊，他以光速测量为终生目标，自己设计了旋转镜和干涉仪，用来测量光速和波长、折射率和微小长度量。
1879年，他测得光速为299910±5Km/s;1882年测得光速299853±6Km/s,这个结果被公认为国际标准并沿用了40年。
他因此在1907年获得诺贝尔物理学奖。
但人类对光速的测量并未完结，1928年，卡洛拉斯和米太斯塔德首次提出用可尔盒法测定光速，直到1951年贝奇斯传德用这种方法测出光速为299793Km/s.由于光波是电磁波，所以艾森提出了用空腔共振法来测量光速。
其原理是：微波通过空腔时，当它的频率为某一值时发生共振。
根据空腔的长度可以求出共振腔的波长，再将共振腔的波长换算成光在真空中的波长，由波长和频率可计算出光速。
当代计算出的最精确的光速都是通过波长和频率求得的。
1958年，弗鲁姆求出光速的精确值：299792.5±0。
1Km/s.1972年，埃文森测得了目前真空中光速的最佳数值：299792457.4±0.1m/s.光速的测量在光学的研究历程中有着重要的意义.光速测量方法和精确度的每一点提高都反映和促进了相应时期物理学的发展.尤其在微粒说与波动说的争论中,光速的测定曾给这一场著名的科学争论提供了非常重要的依据.一.实验目的1．根据波的基本概念，设计光波参数测量的方法。
2．熟悉两种光速测量的实验方法：声光调制法测定光速和利用周期性光信号测定光速。
二.实验原理方法（一）光拍频法(声光调制即光拍法测定光速)(一)光拍的产生和传播在介质中传播超声波时，由于弹性应变导致介质折射率或介电常数的变化。
此时，当光通过该介质时会发生衍射现象——声光效应。
本实验采用声光调制器将单色激光调制后产生具有一定频差又重叠在一起的两光束，从而方便地获得光拍频(声光移频的详细原理请看本实验的附录)。
根据振动叠加原理，频差较小、速度相同的两同向共线传播的简谐波相叠加即形成拍。
拍频波的频率(即拍频)是相叠加的二简谐波的频差。
考虑振幅相同为E0、频率分别为为和（频差较小）的两列沿轴方向传播的平面光波：式中，为波数，和分别为两列波在坐标原点的初位相。
若这两列光波的偏振方向相同，则叠加后形成=（1－8－1）上式就是沿轴方向的拍频波，其圆频率为，振幅为。
因为振幅以频率周期性变化，所以被称为拍频波，称为拍频。
图（1－8－1a）所示为拍频波场在某一时刻t的空间分布，振幅的空间分布周期就是拍频波长，以表示。
因为拍频波的频率较光频率要小得多，所以我们可以用光电检测器检测。
图（1－8－1a）拍频波场在某一时刻t的空间分布用光电探测器接受光的拍频波，由于光频高达Hz，光振动的周期约为秒，到目前为止，即使是最好的光电探测器，其响应时间也只能达到秒，它远大于光波的周期。
因此，任何探测器所产生的光电流都只能是在响应时间内的时间平均值（1－8－2）式中为探测器的光电转换常数。
在同一时刻，光电流的空间分布如图（1－8－1b）所示。
图（1－8－1b）光电流的空间分布式中△ω=ω1－ω2，△ϕ=ϕ1－ϕ2，将直流成分滤掉，即得光拍信号。
而光拍信号的位相又与空间位置χ有关，即处在不同位置的探测器所输出的光拍信号具有不同的位相。
设空间某两点之间的光程差，该两点的光拍信号位相差为，根据（1－8－2）式应有（1－8－3）如果将光频波分为两路，使其通过不同的光程后入射同一光电探测器，则该探测器所输出的两个光拍信号的位相差与两路光的光程差之间的关系仍由上式确定。
当时，，恰为光拍波长，此时上式简化为C=·(1－8－4)可见，根据=C/只要找出两束拍频光波的相位相同点的位置，测出两光路的光程差，使用频率计测出加载到声光移频器上的频率F，既可得出=2F，由此可求出光速C=·=·2F(二)相拍二光波的获得。
为产生光拍频波，要求相叠加的两光波具有一定的频差，这可通过超声与光波的相互作用来实现。
具体方法有两种，一种是行波法，如图（1－8－2a）所示，在声光介质与声源（压电换能器）相对的端面敷以吸声材料，防止声反射，以保证只有声行波通过介质。
超声在介质中传播，引起折射率的周期性变化，使介质成为一个位相光栅，激光束通过介质时要发生衍射。
衍射光的圆频率与超声波的圆频率有关，第级衍射光的圆频率，其中是入射光的圆频率，为超声波的圆频率，为衍射级，利用适当的光路使零级与+1级衍射光汇合起来，沿同一条路经传播，即可产生频差为的光拍频波。
图1－8－2a行波法获得相拍二光波图1－8－2b驻波法获得相拍二光波另一种是驻波法，如图（1－8－2b）所示，前进波与反射波在介质中形成驻波超声场，此时沿超声传播方向，介质的厚度恰为超声半波长的整数倍，这样的介质也是一个超声位相光栅，激光束通过时也要发生衍射，且衍射光效率比行波法要高。
第级衍射光的圆频率式中可见，在同一级衍射光内就含有许多不同频率的光波。
因此，用同一级衍射光即可获得拍频波。
例如，选取第一级，由的两种频率成分叠加，可得拍频为2的拍频波。
两种方法比较，显然驻波法有利，我们的实验中采用产生驻波的声光移频器。
（三）实验仪器（介绍两种）1．CG—Ⅱ型（或CG—Ⅲ型）光速测定仪、超高频功率信号源、12伏直流稳压电源、SBM—14型示波器，E324型数字频率计。
2．CG—Ⅲ型光速测定仪，只需配备ST—16型示波器和E324型数字频率计。
（1）用CG—Ⅱ型光速测定仪时，实验装置如图（1－8－3）所示。
超高频功率信号源产生的频率为F的信号输入到声光频移器，在声光介质中产生驻波超声场。
6328的He—Ne激光通过介质后发生衍射，第1级（或零级）衍射光中含有拍频为的成分。
图（1－8－3）CG—Ⅱ实验装置示意图半反镜M将第一级（或零级）衍射光分成两路，远程光束①依次经全反射镜M、M反射后。
透过半反镜M,又与经M反射后的近程光束②汇合，入射到光电倍增管。
光电倍增管的输出电流经滤波放大电路后，滤掉了频率为以外的其他所有成分，只将频率为的拍频信号输入SBM—14型示波器轴，而轴则利用示波器本身的扫描系统并把频率为的功率信号作为示波器的外触发信号。
用斩光器依次切断光束①和②，则在示波器屏上同时出现光束①和②的拍频信号的正弦波形（依次切断光束①和②，相当于用电子开关控制的双踪示波）。
调节两路光的光程差，当程差恰等于一个拍频波长时，两正弦波的位相差恰为，波形第一次完全重合，根据（1－8－4）式从导轨上测得，用数字频率计测得功率信号源的输出频率，根据上式可得出空气中的光速。
因为实验中的拍频波长约为10米，为了使装置紧凑，远程光路采用折叠式，如图(1－8－4)所示。
图中虚线表示近程光路，实线表示远程光路。
实验中用圆孔光阑取出第1级（或零级）衍射光产生拍频波，将其他衍射光滤掉。
图（1－8－4）CG—Ⅱ实验光路图(2).CG—Ⅲ型光速测定仪CG—Ⅲ型光速测定仪与Ⅱ型的不同之处在于：第一、Ⅲ型的主机本身含有超高频功率信号源和直流稳压电源；第二、光路的折叠形式不同，（见图1－8－5），接收器采用光电二极管；图1－8－5CG－Ⅲ型光速测定仪光路图第三、增加了信号处理电路（见图1－8－6），29.7MHz的本机震荡信号与30MHz的光拍信号混频后，以300MHz的信号混频后，以300kHz的中频信号输入示波器Y轴；同时，29.7MHz的本振信号经二分频后与来自功率信号源的15MHz的信号混频后以150kHz的中频信号输入示波器的“外触发”端（对于不同仪器，各频率值可能与这里列举的数值不同，但滤波后的信号与功率源的信号总是倍频关系，输入Y轴与输入“外触发”端的信号也总是倍频关系）。
由于增加了分频与混频的信号处理电路，因而可以使用普通示波器，而不再需要使用高频示波器。
图1－8－6CG—Ⅲ实验装置方框图四．实验内容本实验采用CG—Ⅲ型光速测定仪实验装置1．熟悉实验装置；按图1－8－6连接线路（除示波器和频率计外，其余设备和器件都已安装在光速测定仪的机箱里。
激光器、各种镜片、斩光器装在台面上。
）2．打开激光电源，调节激光电流至4.5mA左右。
按照图1－8－5调节整个光路：激光束经过声光移频器射向小孔光阑，（此时声光移频器不加信号，也不开斩光器电源）。
调整小孔光阑位置使激光束完全通过，并照射在450角放置的全反射镜片上。
反射光再经一半反射镜片分成两束光（一束透射光、一束反射光），一束透射光直接经过另一个半反射镜反射后进入光电二极管接收器，这束光是近程光信号。
另一束反射光经过台面上左右两排反射镜的几次反射，最后也经过同一个半反射镜进入信号接收器，这束光是远程光信号。
调节斩光器的位置和高低，使两光束均能从斩光器的开槽中心通过。
3．依次调节各全反镜和半反镜的调整架螺丝，使远程和近程两光束在同一水平面内反射、传播，最后垂直入射到光电二极管接收器上。
光电二极管接收器封装在左侧的小箱内，可以移开小天窗盖并调节光电二极管接收器位置。
手动斩光器，使斩光器的喇叭口开槽置于遮断远程光而使近程光进入接收器位置。
观察近程光信号是否照在了光电二极管接收器上（光电二极管的玻璃罩被照亮）。
再手动斩光器遮断近程光而使远程光进入接收器位置。
观察远程光信号是否照在了光电二极管接收器上（光电二极管的玻璃罩被照亮）。
整个调节的目的是使近程和远程光信号以最大光强度照射到光电二极管接收器上。
4．接通12伏功率信号源直流稳压电源，调节功率信号源的输出频率，使衍射光最强。
调节小孔光栏，使1级或零级衍射光通过。
再次检查调节各全反镜和半反镜的调整架，使远程和近程两光束在同一水平面内反射、传播，最后垂直入射接收头。
5．打开斩光器电源，斩光器开始旋转，遮断（可用窄纸片）远程光而使近程光进入接收器，示波器上会有近程光的光拍信号波形出现，微调功率信号频率，使波形幅度最大。
再遮断近程光使远程光照亮信号接收器，观察远程光的光拍信号波形是否与近程光的幅度相等，如不相等，可调节最后一个全反镜的俯仰，改变远程光进入接收器的光通量，使两波形的幅度相等（必要时还可在接受器外的光路上加一个会聚透镜，将远程光会聚起来入射接收器）。
6．按常规调节示波器：示波器上出现两个幅度大致相等但位相差不等于零的正弦波形。
要测量相位相同时的光程差，必须找出两波形位相差为零的位置。