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王涛0914019 光电子技术科学 光速的测量 王涛 肖宵 （南开大学信息技术科学学院天津市南开区 300071 ） 摘要：介绍了声光调制理论和用声光调制法测量光速的基本原理，明白进行光 速测量时要对频率甚高的光作怎样的处理和如何处理 关键词：调制、光速测量 光速是物理学中一个最基本的常数。在 其 中 ， ϖ 为 声 波 圆 频 率 ， 过去的各个时代，人类都动员了当时最先进 s 的科学技术对它进行测量。迄今为止，已形 3 n ϖ n pS s v 下图为Raman-Nath 型 成的较精确的测量方法有：微波谐振腔法； ∆ =− 0 , s 2 k 激光测距法；克尔盒调制光强法；微波干涉 s 仪法；非线性激光光谱法. 声光调制器示意图 精密测量光速的办法是，人们通过 3.39um He-Ne 红外激光波长和频率的绝对 测量的研究，用f ×λ值所测得到光速为 c 299792.4587 ±0.0011km / s 实验原理 声波在一个周期T 内，介质两次出现疏密 层，且在波节处密度保持不变，因而折射率 一、 声光调制器 每个半个周期（T/2 ）在波腹处变化一次， 声波由材料的密度，或是应变的正弦式 即由极大值变为极小值，或由极小值变为极 扰动所组成，它以声速传播。介质中传播的 大值。因此，假若有超声频率（即加在调制 超声波造成介质的局部压缩和伸长，这种弹 器上的信号频率）为f s ，那么光栅出现和消 性应变使介质的折射率按声波的时间和空 间周期性地发生改变。当光通过时就会发生 失的次数为 ，因为光波通过该介质所得 2f s 衍射、散射现象。这种光被声作用的现象称 声光效应。本实验采用 Raman-Nath 驻波衍 到的调制光，其光强变化频率为声频率的二 射。 倍。 考虑到各向同性介质，折射率的改变为 根据声子与光子作用原理，导出衍射光 n3 波为J u sin ωt ej ωt ∆=− pS m s 2 2 其中 为Bessel 函数， 正比于声强 N， J u 式中S 为应变量，p 为光系数。 m 声波为驻波时