光速測(cè)量發(fā)展史與現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室光速測(cè)量方法

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1、光速的測(cè)量指導(dǎo)老師：PPT整理：2010年6月參考文獻(xiàn)：《新編大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程》浙江大學(xué)出版社陳守川杜金潮沈劍峰編《近代物理實(shí)驗(yàn)》科學(xué)出版社鄔鴻彥朱明剛主編《文明之源——物理學(xué)》上?？茖W(xué)與技術(shù)出版社吳翔沈葹陸徧征羊亞平吳於人編網(wǎng)絡(luò)資源：西安交通大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)精品課程百度知道一、光及光速測(cè)量的發(fā)展史古代中國(guó)對(duì)于光的認(rèn)識(shí)西方人對(duì)于光的認(rèn)識(shí)光速測(cè)量的發(fā)展史“景，光之人煦若射。下者之人也高，高者之人也下。足敝下光，故景障內(nèi)也?！薄赌?jīng)》（光的直線傳播）“陽(yáng)艘向日照之.則光聚向內(nèi)，離鏡一二寸，光聚為一點(diǎn)，大如麻寂，著物則火發(fā)；陽(yáng)健面洼，以一指迫而照之則正，漸遠(yuǎn)則無(wú)所見(jiàn)，過(guò)此遂倒。”——

2、《夢(mèng)溪筆談》（小孔成像）古代中國(guó)西方歷史中對(duì)光的認(rèn)識(shí)崐神說(shuō)，要有光，就有了光?！妒ソ?jīng)》光是由發(fā)光體向四面八方射出的一種東西，這種東西碰到障礙物上就立刻被彈開(kāi)。如果它偶然進(jìn)入人的眼睛，就叫人感覺(jué)到看見(jiàn)使它最后被彈開(kāi)的那個(gè)東西。——畢達(dá)哥拉斯光的顆粒說(shuō)?！ｎD（1643-1727）光的波動(dòng)說(shuō)。——胡克（1635-1703）光是電磁波?！掌潱?857-1894）粒子說(shuō)。——愛(ài)因斯坦（1879-1955）光在近代物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的認(rèn)識(shí)究竟光是什么？現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)為：光是一種人類(lèi)眼睛可以見(jiàn)的電磁波（可見(jiàn)光譜）。在科學(xué)上的定義，光有時(shí)候是指所有的電磁波譜。光是由一種稱(chēng)為光子的基本粒

3、子組成。具有粒子性與波動(dòng)性，或稱(chēng)為波粒二象性。光可以在真空、空氣、水等透明的物質(zhì)中傳播。光速測(cè)量的方法一、伽利略首先提出了光速的測(cè)量，但失敗了。（1607）二、天文測(cè)定光速1.羅默的衛(wèi)星蝕法（1676）2.布萊德雷的光行差法（1728）點(diǎn)評(píng)：由于當(dāng)時(shí)天文儀器并無(wú)現(xiàn)在先進(jìn)，且憑肉眼觀察誤差較大，所以測(cè)得的值都不精確三、大地測(cè)定光速（以光行過(guò)的路程和時(shí)間得出速度c=s/t）1.斐索旋轉(zhuǎn)齒輪法（1849）2.惠更斯旋轉(zhuǎn)鏡法（1834）3.邁克爾遜旋轉(zhuǎn)棱鏡法（1926）點(diǎn)評(píng)：想要得到越精確的值，就要盡量增大s和t，故實(shí)際操作繁瑣和精確度不大是必然的。四、實(shí)驗(yàn)室測(cè)光速法（c=λ?）1.埃

4、森微波諧振腔法（1950）2.激光法測(cè)光速點(diǎn)評(píng)：是目前最普遍也是最準(zhǔn)確測(cè)量光速的方法，也是本實(shí)驗(yàn)的思想方法。二、拍光法測(cè)光速學(xué)習(xí)目標(biāo)實(shí)驗(yàn)原理及裝置實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)及技巧實(shí)驗(yàn)誤差分析7學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、進(jìn)一步理解光拍頻的概念、掌握光拍頻法測(cè)量光速的技術(shù)，了解聲光調(diào)制器的應(yīng)用；2、體會(huì)到光速也是一個(gè)有限值，并了解光年是一個(gè)空間量；3、進(jìn)一步學(xué)習(xí)光路的調(diào)整和熟練示波器的使用。實(shí)驗(yàn)原理及裝置本實(shí)驗(yàn)裝置原理圖實(shí)驗(yàn)裝置：一、光速測(cè)定儀（激光器、光程差臺(tái)、示波器）二、鋼尺實(shí)驗(yàn)光路圖實(shí)驗(yàn)步驟（1）調(diào)節(jié)激光器工作電流在5mA左右（2）細(xì)心調(diào)節(jié)超聲波頻率，調(diào)節(jié)激光束，通過(guò)聲光介質(zhì)并與駐聲場(chǎng)充分互相作用

5、（可通過(guò)調(diào)節(jié)頻移器底座上的螺絲完成）使之產(chǎn)生二級(jí)以上明顯的衍射光斑。（3）用光闌選取所需的（零級(jí)或一級(jí)）光束，調(diào)節(jié)斬光拍附近兩個(gè)反光鏡，使光能按預(yù)定要求的光路進(jìn)行。（4）移動(dòng)斬光片，使進(jìn)程光和遠(yuǎn)程光都能進(jìn)入接收器，并在示波器上形成清晰地波形。（5)接通斬光器電源開(kāi)關(guān)，示波器上將顯示相位不同的兩列正弦波形。（6）移動(dòng)滑動(dòng)平臺(tái)，改變兩光束的光程差，使兩列光拍信號(hào)相同，此時(shí)的光程差△λ。（7）精確測(cè)量?jī)晒馐墓獬?，求出它們的光程差，從頻率計(jì)測(cè)出超聲波的頻率。（8）提高實(shí)驗(yàn)精度，防止假相移的產(chǎn)生。為了提高實(shí)驗(yàn)的精度，除準(zhǔn)確測(cè)量超聲波頻率和光程差外，還要注意對(duì)二束光位相得精確比較。如果實(shí)

6、驗(yàn)中調(diào)試不當(dāng)?？赡軙?huì)產(chǎn)生虛假的相移，結(jié)果影響實(shí)驗(yàn)的精度。檢查是否產(chǎn)生虛假相移的辦法是分別遮擋遠(yuǎn)、近程光，觀察兩路光束在光敏面上反射的光是否經(jīng)透鏡后都成像于光抽上。實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)及技巧難點(diǎn)分析：（1）調(diào)節(jié)光路是本實(shí)驗(yàn)的最難點(diǎn)。首先要保證近遠(yuǎn)程光都能準(zhǔn)確無(wú)誤的抵達(dá)接收器。這就需要我們耐心細(xì)致的對(duì)每一個(gè)反光鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)。然當(dāng)近遠(yuǎn)程光抵達(dá)接收器后，示波器的屏幕上并沒(méi)有顯示波形或者顯示的波形并不清楚，這時(shí)就需要再次調(diào)節(jié)光路，尤其是第一面和最后一面反光鏡。（2）光程差的測(cè)量也是本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)難點(diǎn)。由于裝置上的零部件比較密集，而測(cè)量工具用的是量程為1米的鋼尺，所以很多數(shù)據(jù)都需要由兩根鋼尺拼接進(jìn)行測(cè)量。

7、并且，光路的實(shí)際反射點(diǎn)的準(zhǔn)確測(cè)量是產(chǎn)生誤差主要原因之一。實(shí)驗(yàn)技巧分析：（1）調(diào)節(jié)各個(gè)透鏡的螺旋時(shí)，應(yīng)該輕緩。因?yàn)橥哥R上螺旋的細(xì)小變化對(duì)光路的變化都影響很大。（2）若在調(diào)節(jié)近程光時(shí)，就發(fā)現(xiàn)示波器上沒(méi)有顯示波形或者顯示的波形并不清楚時(shí)，則需觀察接收盒所接受的光源是否匯聚于一點(diǎn)，若不是，則需再次調(diào)節(jié)靠近斬光片附近的反光鏡（主要）和調(diào)節(jié)接受器上的焦距，直至光線匯聚成一點(diǎn)為止。（3）在進(jìn)行光路調(diào)節(jié)時(shí)，由于在燈光下操作實(shí)驗(yàn)，故光源在反光鏡上顯示并不清楚，所以可以用加透明塑料片的方法來(lái)明確光點(diǎn)的位置。（4