2020年高中物理竞赛实验讲义大全-11光速测量实验 教案设计

1、II1mcos2ft（1）2020高中物理竞赛讲义苏州中学竞赛讲义11光速测量实验【实验原理】波长为0.65m的载波，其强度受频率为f的正弦型调制波的调制，表达式为x0c式中m为调制度，cos2f(tx)表示光在测量路线上传播c的过程中，其强度的变化犹如一个频率为f的正弦波以光速c沿x方向传播，我们称这个波为调制波。调制波在传播过程中其相位是以2为周期变化的。设测量路线上两点A和B的位置坐标分别为x和x，该两点的位相差为12(xx)（2）21221我们只要测量出A和B两点之间的距离(xx)以及对21应的位相差(),就可以按上式求出波长。再根据给定12的调制波的频率f，可得到光速为：Cf（3）2

2、x（4）2（5）本实验选用的调制波频率为100MHz，在调制波传播方向上装有一个反射器(该反射器可以沿着刻有标尺的导轨移动),调制波经反射器反射,回到发射端。把发射波(基准信号)及反射波(被测信号)分别输入双踪示波器的第一、第二通道，当反射器移动x，则被测信号的光程改变2x，基准信号与被测信号的位相差改变量为：2我们从示波器上读取对应反射器移动x时被测信号波形的位移量t，就可以求出对应的基准信号与被测信号的位相差改变量：tT式中T为被测信号周期，可从示波器上直接读取。由公式（4）、（5），可得T2x（6）t【实验内容】本实验的关键是测量周期T、t和x1.按照实验步骤，先把示波器设置在自动位置，

3、选用光标测量功能,测量目标为时间。2.在示波器上观察波形A（基准信号）和波形B（被测信号），波形B可随反射器移动而移动，容易与波形A区分。3.把光标A对准波形A的某一上升沿的中点，光标B对准波形A的相邻上升沿的中点，这时示波器显示出的周期Ttt(约为2.2s)。BA4.由于基准信号和被测信号波形、周期完全相同，为了方便，我们可以只测量波形B：把反射器的位置放在5cm处，移动光标A对准波形B的某一上升沿的中点,这一位置作为波形B的起始点。5.光标A位置保持不动,再把反射器的位置分别放在25cm、30cm、35cm、40cm、45cm,移动光标B对准波形B的同一位置。逐个读取对应的t值，记录在预先

4、制作i的表格内。【数据与结果】(m)2.933xi1(10-2m)25.00t(nS)300.0i230.00380.02.895335.00460.02.870440.00500.03.080545.00560.03.143已知:f100MHz,测得Ttt2.200sBA用公式（6）计算波长：T2.200106t300.010912x12(255)1022.933(m)1t380.0109T2.2001062x2(305)1022.895(m)222T2.200106t32x3460.010932(355)1022.870(m)t500.0109T2.2001062x2(405)1023.080(m)444T2.200106t560.010952x52(455)1023.143(m)5n5_nt2.9332.8952.8703.0803.14312.984(m)ii1用公式（3）计算光在空气中的传播速度：C