介绍一种新方法精确测定光速
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第２ Ｏ卷
实
验
教
学
介绍一种新方法精确测定光速
王 华 荣
（ 盐城师范学院物理科学 与电子技术 学院 ２ ４ ０ ） ２ ０ ２
介 绍一种新 型学生 实验仪 ，进行 光速精确测 量 ，
波导 波长的计算 公式为 ：
＝
既有 助于培养 大学 生的创新 思维能力 ，又大 大节 省 了 设备 费用 和实验场地 。
而在实验 中，测量加速度的基本公 式是
（ ６）
中的重要 内容 。尽管 仪器的设计 已尽 可能减少摩擦 阻
力 对实验结果 的影响 ，但仍发现存 在明 的误差 。为 此 ，许多学者从 各个 角度进行 了有 效的讨论 ，如王玉 兰 【】 １ 等研究 了 由空气 阻尼引起 的系统误差 ，董刚 【】 ２
羹 一 ～
ｔ／ｍ ｌ７ ２ ｌ７ ２ ｌ７ ３ ｌ７ ２ Ｉｍ ０ ８ ０ ５ ０ ｌ ０ ８
／ ｎ １３ ６ ｌ３６ ｌ３６ １ｌ６ ｍ一 ｌ ８ １ ６ １ ８ ｌ ７ ３
ｘｆ ｉ
ｘ ｝
ｌ９３ ｉ台３ ｉ９３ ｌ０３ ２ ０ ２ ２ ２ ４ ２ ２
第２ Ｏ卷
第 １ 期
技
术
物
理
教
学
Ｖ １ ２ ． ｏ ． Ｏ Ｎｏ １ Ｍ ｒ ２ １ ａ．Ｏ２
２１ ０ ２年 ｏ ３月
ＴＥ ＣＨＮＩ ＣＡＬ ＰＨＹＳ Ｃ Ｔ ＡＣＨＩ ＩＳ Ｅ ＮＧ
气垫导轨实验中滑轮摩擦的误差修正
俞宏洁 丁斌 刚
（ 浙江省湖州 师范学院理学院 ３ ３ ０ ） １０ ０
多孔径铜质反射器 ｉ 等组成 。该仪 器
２ 实 验 结 果
用驻波极小点法 ，测 鲢 ３次 ，求平 均值 ：
兰些 逝
ｅ
｛
袭格 １波导渡长的１量数据 删
ｉＩ 浪 ！量 ｌ Ｉ
ｆ Ｇｌ ／ｔ ｚ
．
１
２
３
平均 值
９３ ２ ７
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ｇ
９ ３５ ９ ３ Ｉ ９ ３９ ８ ７ ７
ｌ Ｂ ６ １ ６ ５ ｌ ６ ６ １ ６∞ ３ ０ ３ ８ ３ ０ ３
可用 于进行二 个不 同的大学物 理实验 。Ｊｉ ｔ 牛驻波钡 量线 ４ ｆ 和全反射铜 板 ｇ 替换谐 振腔 ｅ和短路 活塞 ｈ ，可进行 计 算 导 波 波 长 ： ／ ：Ｉ ｘ ｝ ＝（ ） （ ； 一 光速 测定 ；将谐 振腔 ｅ置于磁场 中 ，可进行 自旋 共振 （３ ． ＋ ２ ．２ （ ． ＋ ０ ． ）４ ． ｍｍ １６ ９ １９３ ） １３６ １７ ８＝ ４９ ５ － １ ７ ２ ６ 实验 ；用驻 波测 世线 ｆ 和多孑 径铜 质反射 器 ｉ Ｌ 替换 谐 ｔ
讨 论 了实验 中平 均速度代替 瞬时速度引起 的误 差 ，邓 如果空阻力 ｆ 已消除 ，则应有 确
ａ （ ） ７
将 （ ７）式代人 （ ４）式 ，得 到通 过实验计 算滑轮 摩擦 力的公式
Ａ ｍ （ ３ ） ， Ｔ ｇ一 １ ａ ＝（ ） 。 口）（ ） （ 一 ８ Ｈ
◇ ＝
ｔｌ９６
振腔 ｅ 接上负载 ，可进行微 波研究 。在这 里 ，我们 后 用它来精 确测 量光速 。
三 光 速 的 测 量
＝
计算真空中 光波波长
３ ．５ ｍ 来自百度文库２０ ｒ ａ
骞
光速计算
ｅ ．。＝ ｊ ＝ ２ ０ ３ ．５× １ 一 Ｘ９ ３７３× １ ＝３０ ６ Ｘ １ ｓ ０。 ０。 ０ ０ ｍ／
占用 场地空 间也较多 。本 文介 绍一种新 型的微波实验 对 于 公 分 微 波 系 统 ，其 波 导 尺 寸是 ：ａｂ＝ ＊ 仪 ，可用来进行顺 磁共振 、微波 特性和光速测定 等近 ２ ． ｍｍ＊Ｏ１ｒｍ， （ ２８ ５ ｌ．７ ａ ２）式 中 ａ ２８ ｒ ＝２ ． ａ ５ ｍ。 代 物理实验 ，有助于大学生 创新思维能力 的培养 。取 （ 微波频率 的测量 ２） 得 了 著的教学效果 。
在气 垫导轨 实验 巾，根据 测量数据得 到了不 同条 理想 值
件 下滑轮摩擦力 的大小 ，并通过 曲线 拟合 ，提 出了修
正 滑轮摩擦力影 响的方法 ，最后得 到了更精确 的实 验
ａｇ ｒ
士， ，
＿
（ ） Ｊ ５ ，
结 果 ，为减 少该 实验的误 差提供了有益的借鉴。
一
引 言 在 气垫导轨 上验证牛顿定 律是大学物 理基础实 验
本实验 仪器经 我院本科学 生实验 中试 用 ，取 得 了 良好 的教学效果 ，实 现了光速 的精 确测量 。该 仪器费 用较低 ，仅为现 有仪器 价格 的 １３左 右。设计并 制作 ／
图 ２ 驻波极小点的ｉｌ 臻 ｌ 定
・ １２ ・ ０
该仪器进行 三个近代 实验 ，不仅 可以拓展学 生科学视
二 设 计 方 案
为 了测量微 波频 率 ，调节频率 计 ，使腔体 发生谐 振 ，波导 巾的电磁场功率 就会 进入谐振腔 内 ，而到 达
该仪 器结 构 图如图 １ 所示 ，它南微波振 荡源顺磁 终端检测器 的微波功率就 会明显下 降。输 出功率最 小 共振 信 号系统 ａ 、隔离器 ｂ 、检波器 ｃ 、微波频率计 ｄ 时 ，读 ｍ调谐机构上 的读数 ，就是待测微波 频率 ｆ 、 。 谐 振腔 ｅ 、驻波测量线 ｆ 、全反射铜板 ｇ 短 路活塞 ｈ 、 、 （） ３ 计算光速 ｃ ｃ ＝ ｆ ：
． ．
１ 实 验 原 理
（１ 波 长的测量 ）
先用驻 波极 小点法 求平均 ，测 出波导波 长 ｌ，如
图 ２
相对误差 ：
＝ ： ・ ｏ ： （． ６ ９ ８￣ ０ ｏ ％ ３ ０ －２ ９ ） ｔ ０
一
￣
ｘ１ ００％
：
ｉ ｕ
：
０２ ％ ． ．３
四
结 束语
一
（ ； 一（； １ （ ｘ ＋ｘ） ＋Ｘ） １ ” ）
再 南波 导波长 ，计算 ｍ光在 自由空 间 巾的波长
为：
引 言
目前 ，在高校 一般采用 根据光拍 频原理设计 而成
的光速测量仪 进行光速测 量 ，其价格较 为昂贵 ，而且
ｚ： ＝ 每 ：了＝ 一 、 （ ） ２ ， ｆ ｌ １
实
验
教
学
介绍一种新方法精确测定光速
王 华 荣
（ 盐城师范学院物理科学 与电子技术 学院 ２ ４ ０ ） ２ ０ ２
介 绍一种新 型学生 实验仪 ，进行 光速精确测 量 ，
波导 波长的计算 公式为 ：
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既有 助于培养 大学 生的创新 思维能力 ，又大 大节 省 了 设备 费用 和实验场地 。
而在实验 中，测量加速度的基本公 式是
（ ６）
中的重要 内容 。尽管 仪器的设计 已尽 可能减少摩擦 阻
力 对实验结果 的影响 ，但仍发现存 在明 的误差 。为 此 ，许多学者从 各个 角度进行 了有 效的讨论 ，如王玉 兰 【】 １ 等研究 了 由空气 阻尼引起 的系统误差 ，董刚 【】 ２
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第２ Ｏ卷
第 １ 期
技
术
物
理
教
学
Ｖ １ ２ ． ｏ ． Ｏ Ｎｏ １ Ｍ ｒ ２ １ ａ．Ｏ２
２１ ０ ２年 ｏ ３月
ＴＥ ＣＨＮＩ ＣＡＬ ＰＨＹＳ Ｃ Ｔ ＡＣＨＩ ＩＳ Ｅ ＮＧ
气垫导轨实验中滑轮摩擦的误差修正
俞宏洁 丁斌 刚
（ 浙江省湖州 师范学院理学院 ３ ３ ０ ） １０ ０
多孔径铜质反射器 ｉ 等组成 。该仪 器
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用驻波极小点法 ，测 鲢 ３次 ，求平 均值 ：
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可用 于进行二 个不 同的大学物 理实验 。Ｊｉ ｔ 牛驻波钡 量线 ４ ｆ 和全反射铜 板 ｇ 替换谐 振腔 ｅ和短路 活塞 ｈ ，可进行 计 算 导 波 波 长 ： ／ ：Ｉ ｘ ｝ ＝（ ） （ ； 一 光速 测定 ；将谐 振腔 ｅ置于磁场 中 ，可进行 自旋 共振 （３ ． ＋ ２ ．２ （ ． ＋ ０ ． ）４ ． ｍｍ １６ ９ １９３ ） １３６ １７ ８＝ ４９ ５ － １ ７ ２ ６ 实验 ；用驻 波测 世线 ｆ 和多孑 径铜 质反射 器 ｉ Ｌ 替换 谐 ｔ
讨 论 了实验 中平 均速度代替 瞬时速度引起 的误 差 ，邓 如果空阻力 ｆ 已消除 ，则应有 确
ａ （ ） ７
将 （ ７）式代人 （ ４）式 ，得 到通 过实验计 算滑轮 摩擦 力的公式
Ａ ｍ （ ３ ） ， Ｔ ｇ一 １ ａ ＝（ ） 。 口）（ ） （ 一 ８ Ｈ
◇ ＝
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振腔 ｅ 接上负载 ，可进行微 波研究 。在这 里 ，我们 后 用它来精 确测 量光速 。
三 光 速 的 测 量
＝
计算真空中 光波波长
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光速计算
ｅ ．。＝ ｊ ＝ ２ ０ ３ ．５× １ 一 Ｘ９ ３７３× １ ＝３０ ６ Ｘ １ ｓ ０。 ０。 ０ ０ ｍ／
占用 场地空 间也较多 。本 文介 绍一种新 型的微波实验 对 于 公 分 微 波 系 统 ，其 波 导 尺 寸是 ：ａｂ＝ ＊ 仪 ，可用来进行顺 磁共振 、微波 特性和光速测定 等近 ２ ． ｍｍ＊Ｏ１ｒｍ， （ ２８ ５ ｌ．７ ａ ２）式 中 ａ ２８ ｒ ＝２ ． ａ ５ ｍ。 代 物理实验 ，有助于大学生 创新思维能力 的培养 。取 （ 微波频率 的测量 ２） 得 了 著的教学效果 。
在气 垫导轨 实验 巾，根据 测量数据得 到了不 同条 理想 值
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正 滑轮摩擦力影 响的方法 ，最后得 到了更精确 的实 验
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结 果 ，为减 少该 实验的误 差提供了有益的借鉴。
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引 言 在 气垫导轨 上验证牛顿定 律是大学物 理基础实 验
本实验 仪器经 我院本科学 生实验 中试 用 ，取 得 了 良好 的教学效果 ，实 现了光速 的精 确测量 。该 仪器费 用较低 ，仅为现 有仪器 价格 的 １３左 右。设计并 制作 ／
图 ２ 驻波极小点的ｉｌ 臻 ｌ 定
・ １２ ・ ０
该仪器进行 三个近代 实验 ，不仅 可以拓展学 生科学视
二 设 计 方 案
为 了测量微 波频 率 ，调节频率 计 ，使腔体 发生谐 振 ，波导 巾的电磁场功率 就会 进入谐振腔 内 ，而到 达
该仪 器结 构 图如图 １ 所示 ，它南微波振 荡源顺磁 终端检测器 的微波功率就 会明显下 降。输 出功率最 小 共振 信 号系统 ａ 、隔离器 ｂ 、检波器 ｃ 、微波频率计 ｄ 时 ，读 ｍ调谐机构上 的读数 ，就是待测微波 频率 ｆ 、 。 谐 振腔 ｅ 、驻波测量线 ｆ 、全反射铜板 ｇ 短 路活塞 ｈ 、 、 （） ３ 计算光速 ｃ ｃ ＝ ｆ ：
． ．
１ 实 验 原 理
（１ 波 长的测量 ）
先用驻 波极 小点法 求平均 ，测 出波导波 长 ｌ，如
图 ２
相对误差 ：
＝ ： ・ ｏ ： （． ６ ９ ８￣ ０ ｏ ％ ３ ０ －２ ９ ） ｔ ０
一
￣
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０２ ％ ． ．３
四
结 束语
一
（ ； 一（； １ （ ｘ ＋ｘ） ＋Ｘ） １ ” ）
再 南波 导波长 ，计算 ｍ光在 自由空 间 巾的波长
为：
引 言
目前 ，在高校 一般采用 根据光拍 频原理设计 而成
的光速测量仪 进行光速测 量 ，其价格较 为昂贵 ，而且
ｚ： ＝ 每 ：了＝ 一 、 （ ） ２ ， ｆ ｌ １