【分　 类】 教育科学
【关 键 词】 光拍法   光速    数据处理   计算机C语言编程
【来 　源】 互联网
【收　 录】 中文学术期刊网

正文：
【摘要】 本实验通过改变条件对光拍法测量光速的结果进行研究，得出最佳的实验条件；同时详细总结了本实验的调节方法及注意事项；为实验者提供了快速、准确的计算机数据处理方法，使复杂的实验变得简单、精确。
 
【关键词】   光拍法   光速    数据处理   计算机C语言编程
【引言】 传统的光拍法测光速，一般都是利用激光束通过声光移频器,获得具有较小频差的两束光,它们迭加则得到光拍;利用半透镜将这束光拍分成两路，测量这两路光拍到达同一空间位置的光程差和光拍的频率从而测得光速的，而选择相位差一般为2π时光程差等于光拍的波长来进行测量的。今用相位差为π时光程差等于光拍的半波长来测量，并进行结果比较，定量说明相位差为2π时光程差等于光拍的波长条件的优越性。

1. 仪器用具

CG-V型光速测量仪   频率计    卷尺   细绳    计算机

2. 实验原理

光速c=s/Δt，s是光传播的距离，Δt是光传播s所需的时间。例如c=fλ中，λ相当上式的s，但光频f大约10¹⁴Hz，我们没有那样的频率计。如果使f变得很低，例如30MHz，那么波长约为10m。这种使光频“变低”的方法就是所谓“光拍频法”。
2.1光拍的形成及其特征
   根据振动叠加原理，频差较小，速度相同的两列同向传播的简谐波叠加即形成拍。若有振幅相同为E0、圆频率分别为和（频差较小）的二光束：


式中，为波数，和为初位相。若这两列光波的偏振方向相同，则叠加后的总场为：
图1 拍频波场在某一时刻t的空间分布
上式是沿x轴方向的前进波，其圆频率为，振幅为：
，因为振幅以频率为周期性地变化，所以E被称为拍频波，称为拍频，为拍频波的波长。
2.2 光拍信号的检测
用光电检测器（如光电倍增管等）接收光拍频波，可把光拍信号变为电信号。因为光检测器光敏面上光照反应所产生的光电流与光强（即电场强度的平方）成正比，即

g为接收器的光电转换常数。
光波的频率： Hz；光电接收管的光敏面响应频率一般≤10⁹Hz 。因此检测器所产生的光电流都只能是在响应时间（） 内的平均值。
 
结果中高频项为零，只留下常数项和缓变项，缓变项即是光拍频波信号，是与拍频相应的角频率，为初位相。
可见光检测器输出的光电流包含有直流和光拍信号两种成分。滤去直流成分 ，检测器输出频率为拍频、初相位、相位与空间位置有关的光拍信号（见图1）。
2.3 光拍的获得
  为产生光拍频波, 要求相叠加的两光波具有一定的频差。这可通过声波与光波相互作用发生声光效应来实现。介质中的超声波能使介质内部产生应变引起介质折射率的周期性变化,就使介质成为一个位相光栅。当入射光通过该介质时发生衍射,其衍射光的频率与声频有关。这就是所谓的声光效应。本实验是用超声波在声光介质与He—Ne激光束产生声光效应来实现的。
具体方法有两种,一种是行波法,如图2（a）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。当激光束通过相当于位相光栅的介质时，使激光束产生对称多级衍射和频移,第L级衍射光的圆频率为,其中是入射光的圆频率,

 1/3    1 2 3 下一页 尾页