科技资讯 ATION（湖南怀化，湖南城建学院数理系）光度法测量光速是相当多院校化学实验室里针对中学生的实验。 在该实验中，超声波光栅用于形成拍频光。 通过在示波器上比较遥控光和火控光的相位差，最终可以得到拍频光的光速。 如果实验装置稍加改进，可以检测玻璃、水晶等介质的折射率。 实验原理设计简单易懂。 该实验装置操作方便，检测数据量少。 实验概念介绍如下。 1、射光法测量光速的实验原理如光路图1）所示，M2、M12、M3-11为反射镜，M10、M11需安装在平台上可以沿着光束传播方向进行通信。 电路原理图如图所示。 高频振荡器可形成F=15MHz左右的高频余弦信号，高频声音通过后驱动超声波换能器。 调整振荡频率等于调制器的谐振频率，则介质中就会出现串扰光的折射实验装置，产生超声波串扰场。 激光光源的光穿过介质后发生衍射，衍射光富含频率为2F的拍频光。 光束在M2处被分成两束。 适当调整镜子的角度，使光束与仪器工作台平行，并使两束光束进入光电探测器。 入射光会聚在光电测量装置中的光电管上。 在垂直平面上连接。 当光电管位于透镜焦点时，示波器上曲线的幅度最大。
安装在直流电机轴上的圆锥形赤道仪有一半是空的，两束光束每转一圈就穿过它一次。 光电测量装置中的光电管首先将入射光转换成联通信号，但考虑到氦氖激光器本身的噪声，其光谱主要集中在25MHz以下。 在AM光中，不仅有频率为2F的有用信号，而且还有很多，因此，在光电测量仪器中设置带通混频器来增强噪声，并选择30MHz左右的信号频率信号，并且然后将信号放大后送至变频电路。 为了便于用普通示波器放大观察，变频电路将光电测量仪输出的频率约为30MHz的高频信号通过变频器降低频率。 本振信号一路送到滤波器l，将接收信号的频率降低到1左右。一路经过2分频送到滤波器2，减少了约15MHz的调制信号左右，并用该信号作为示波器的外部同步信号，以稳定显示波形。 由于变频仅改变信号的频率，而不改变其相位差，因此下变频后的信号的相位差与原信号的相位差相连接，从而改变长距离和短距离之间的光程差。距离光。 当遥控光和火控光的相位差相等时，示波器上的两个波形完全重合，光程差正好是光拍波的波长，因此可以得到光速为：c=2Fλ 示波器上两路光拍的信号波形 2、实验 装置的改进如图所示光的折射实验装置，实验装置上连接镜M10、M11的底座后面固定有刻度尺，连接镜的连接距离镜子M10和M11可以直接读取。
测试时，首先调整设备，使长程和近程光学示波器上的波形重合。 此时，两条光路之差正是空气中光的波长。 记录此时M10、M11的基准位置x1后，将介质置于光路上，锥面与光线垂直。 此时，示波器上两束光的波形不再重合。 联通镜M10和M11的底座位置在x2处，使得两个波形再次重叠，时间差又等于一个波长。 假设介质厚度为L，折射率为n，则有：Ln-1=|x2-x1| 可以看出，测量的是介质的折射率，不需要其他测量，只要测量两个波形重叠时可动镜的连接距离和介质的厚度即可。 装置改进 图3 结论 在本次实验中，由于两个波形的重合程度取决于实验者的观察和判断，因此具有很大的主观性； 连接的螺杆装置是驱动的，因为锥度较大，而且旋转手轮上没有刻度，而后面的固定刻度是最小刻度为1mm的刻度，所以定位的精确度不是很好。 如果螺旋装置能进一步改进，减小孔径，改用螺旋千分尺装置，可大大提高精度。 实验所用介质的厚度应稍长，最好不高于10cm。 虽然由于上述缺点，检测精度不是很高，但作为中学生的实验，对于激发中学生的活跃思维和灵活运用数学知识而言，还是很有指导意义的。 【责任编辑：翟成良】学院报告厅568
