2020年高中物理競賽實驗講義大全-11光速測量實驗 教案設計

1、II1mcos2ft（1）2020高中物理競賽講義蘇州中學競賽講義11光速測量實驗【實驗原理】波長為0.65m的載波，其強度受頻率為f的正弦型調制波的調制，表達式為x0c式中m為調制度，cos2f(tx)表示光在測量路線上傳播c的過程中，其強度的變化猶如一個頻率為f的正弦波以光速c沿x方向傳播，我們稱這個波為調制波。調制波在傳播過程中其相位是以2為周期變化的。設測量路線上兩點A和B的位置坐標分別為x和x，該兩點的位相差為12(xx)（2）21221我們只要測量出A和B兩點之間的距離(xx)以及對21應的位相差(),就可以按上式求出波長。再根據(jù)給定12的調制波的頻率f，可得到光速為：Cf（3）2

2、x（4）2（5）本實驗選用的調制波頻率為100MHz，在調制波傳播方向上裝有一個反射器(該反射器可以沿著刻有標尺的導軌移動),調制波經(jīng)反射器反射,回到發(fā)射端。把發(fā)射波(基準信號)及反射波(被測信號)分別輸入雙蹤示波器的第一、第二通道，當反射器移動x，則被測信號的光程改變2x，基準信號與被測信號的位相差改變量為：2我們從示波器上讀取對應反射器移動x時被測信號波形的位移量t，就可以求出對應的基準信號與被測信號的位相差改變量：tT式中T為被測信號周期，可從示波器上直接讀取。由公式（4）、（5），可得T2x（6）t【實驗內容】本實驗的關鍵是測量周期T、t和x1.按照實驗步驟，先把示波器設置在自動位置，

3、選用光標測量功能,測量目標為時間。2.在示波器上觀察波形A（基準信號）和波形B（被測信號），波形B可隨反射器移動而移動，容易與波形A區(qū)分。3.把光標A對準波形A的某一上升沿的中點，光標B對準波形A的相鄰上升沿的中點，這時示波器顯示出的周期Ttt(約為2.2s)。BA4.由于基準信號和被測信號波形、周期完全相同，為了方便，我們可以只測量波形B：把反射器的位置放在5cm處，移動光標A對準波形B的某一上升沿的中點,這一位置作為波形B的起始點。5.光標A位置保持不動,再把反射器的位置分別放在25cm、30cm、35cm、40cm、45cm,移動光標B對準波形B的同一位置。逐個讀取對應的t值，記錄在預先

4、制作i的表格內。【數(shù)據(jù)與結果】(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,測得Ttt2.200sBA用公式（6）計算波長：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）計算光在空氣中的傳播速度：C