光调制法测量光速实验要求与指引.docVIP

实验指引 PAGE PAGE 1 根据WXD原稿改编 《光调制法测量光速》实验要求与指引 实验预习要求：（实验前完成） 明确本实验要求做的内容（根据测量光在空气中的速度，其中分别用“等间距法”和“等相位法”测量）； 阅读实验原理部分，弄懂光调制的一般性原理，掌握本实验光波长的测量方法——测相位法（“等间距法”和“等相位法”）； 阅读【注意事项】； 写好预习报告（预先写好实验报告里的实验目的、实验仪器、实验原理（要有文字描述、有关公式）、实验主要步骤等部分以及在预习报告纸上设计画好实验数据的记录表格和做好要求做的预习思考题（P.132） 的预备问题（1）、（3）。 实验测量要求 1、 示波器预热 打开示波器及测量仪开关，预热仪器。 2、 光路调整及连线 ⑴ 置反射镜于450.0mm处，调好光路：用一白纸放于反射光接收口处，调节反射镜的螺丝 最后把反射镜移到50.0mm处以此作为开始测量点。 ⑵ 用信号线连接示波器与测量仪：基准信号（正弦波）接入数字示波器CH1通道，测相信号接入CH2通道。 3、 示波器调节 ⑴ 按下“自动量程”方形按钮（最上方第一排按钮第一个），使屏幕出现两个波形； 自动量程按钮⑵ 打开示波器两通道：分别按下彩色按钮“CH1 MENU”和“CH2 MENU”，记下差频基准信号的频率f′（在屏幕右下角处显示），并计算出周期T′； 自动量程按钮 光标按钮耦合按钮⑶ 调节两通道基准线于屏幕中心：先按下彩色按钮“CH1 MENU”，再按下相应的耦合按钮（位于屏幕右方第一个）选择“接地”，然后调节垂直位置旋钮（位于彩色按钮“CH1 MENU”上方）使基准线置于屏幕中心，最后耦合按钮选回“直流”； CH2通道基准线的调节重复CH1通道的步骤。 光标按钮 耦合按钮 光标反白显示处⑷ 调节示波器面板右方水平“秒/格”旋钮，使屏幕显示尽可能大的整波形（屏幕下方M值显示为250ns）； 光标反白显示处 ⑸ 调节两通道垂直光标： ti基准波形（不动）待测波形（动）ti光标1不动移动光标2 ti 基准波形（不动） 待测波形（动） ti 光标1不动 移动光标2 分别选屏幕右方第四、第五个按钮，使屏幕上相应的光标1和光标2成反白显示，再调节面板左上角大旋钮，将光标1、光标2的垂直标线置于右图示位置，读出并在数据表上记录两光标的时间差ti值（此即为待测信号对于基准信号的相移时间差，用于计算两信号的相位差ΔΦ）。 4、 实验测量 ⑴ 等距离测量法 移动反射镜每增加50.0mm，旋转面板左上角大旋钮移动光标2的垂直标线至待测信号波形（蓝色）与水平基线相交点，从反白处读数并记录相移时间ti值，直到450.0 ⑵ 等相位测量法 把反射镜移回50.0mm处；把光标2的垂直标线移至待测信号波形（蓝色）与水平基线相交点，从反白处读数并记录相移时间t0值；接着旋转大旋钮移动光标2使相移时间每次增加50.0ns（在光标2反白处读数），再移动反射镜使待测信号波移到光标2位置，读出并记录反射镜这时的位置读数xi。 实验报告要求（实验后完成） 按实验报告格式要求写好实验报告，其中思考题做P.132的1、2、3题。 （注意不要缺了有关的计算过程以及实验分析讨论和思考题等部分） 测量数据记录和处理计算参考 调制信号波频率f=108Hz(100MHz)，差频信号频率f′=452.6KHz，T′=1/f′=1/452.6KHz =2.210μS，反射棱镜位置：xi，待测波对基准波的相移时间：ti 波长测量方法一：等间距测量法——等间距移动反射棱镜，从示波器读出待测波对基准波的相移时间ti。 表一 仪器：数字示波器 M:250nS CH1:500mV CH2:500mV n xi(mm) ti(ns) Di=xi-x0 △ti=ti-t0 φi λi(mm) 0 50.0 360.0 mm ns （弧度） 　 1 100.0 430.0 50.0 70.0 0.199015 3157.1 2 150.0 500.0 100.0 140.0 0.398031 3157.1 3 200.0 570.0 150.0 210.0 0.597046 3157.1 4 250.0 650.0 200.0 290.0 0.824492 3048.3 5 300.0 730.0 250.0 370.0 1.051938 2986.5 6 350.0 810.0 300.0 450.0 1.279385 2946.7 7 400.0 880.0 350.0 520.0 1.478400 2975.0 8 450.0 950.0 400.0 590.0 1.677415