2020年高中物理競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)講義大全-11光速測(cè)量實(shí)驗(yàn) 教案設(shè)計(jì)

1、II1mcos2ft（1）2020高中物理競(jìng)賽講義蘇州中學(xué)競(jìng)賽講義11光速測(cè)量實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)原理】波長(zhǎng)為0.65m的載波，其強(qiáng)度受頻率為f的正弦型調(diào)制波的調(diào)制，表達(dá)式為x0c式中m為調(diào)制度，cos2f(tx)表示光在測(cè)量路線上傳播c的過(guò)程中，其強(qiáng)度的變化猶如一個(gè)頻率為f的正弦波以光速c沿x方向傳播，我們稱這個(gè)波為調(diào)制波。調(diào)制波在傳播過(guò)程中其相位是以2為周期變化的。設(shè)測(cè)量路線上兩點(diǎn)A和B的位置坐標(biāo)分別為x和x，該兩點(diǎn)的位相差為12(xx)（2）21221我們只要測(cè)量出A和B兩點(diǎn)之間的距離(xx)以及對(duì)21應(yīng)的位相差(),就可以按上式求出波長(zhǎng)。再根據(jù)給定12的調(diào)制波的頻率f，可得到光速為：Cf（3）2

2、x（4）2（5）本實(shí)驗(yàn)選用的調(diào)制波頻率為100MHz，在調(diào)制波傳播方向上裝有一個(gè)反射器(該反射器可以沿著刻有標(biāo)尺的導(dǎo)軌移動(dòng)),調(diào)制波經(jīng)反射器反射,回到發(fā)射端。把發(fā)射波(基準(zhǔn)信號(hào))及反射波(被測(cè)信號(hào))分別輸入雙蹤示波器的第一、第二通道，當(dāng)反射器移動(dòng)x，則被測(cè)信號(hào)的光程改變2x，基準(zhǔn)信號(hào)與被測(cè)信號(hào)的位相差改變量為：2我們從示波器上讀取對(duì)應(yīng)反射器移動(dòng)x時(shí)被測(cè)信號(hào)波形的位移量t，就可以求出對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)信號(hào)與被測(cè)信號(hào)的位相差改變量：tT式中T為被測(cè)信號(hào)周期，可從示波器上直接讀取。由公式（4）、（5），可得T2x（6）t【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是測(cè)量周期T、t和x1.按照實(shí)驗(yàn)步驟，先把示波器設(shè)置在自動(dòng)位置，

3、選用光標(biāo)測(cè)量功能,測(cè)量目標(biāo)為時(shí)間。2.在示波器上觀察波形A（基準(zhǔn)信號(hào)）和波形B（被測(cè)信號(hào)），波形B可隨反射器移動(dòng)而移動(dòng)，容易與波形A區(qū)分。3.把光標(biāo)A對(duì)準(zhǔn)波形A的某一上升沿的中點(diǎn)，光標(biāo)B對(duì)準(zhǔn)波形A的相鄰上升沿的中點(diǎn)，這時(shí)示波器顯示出的周期Ttt(約為2.2s)。BA4.由于基準(zhǔn)信號(hào)和被測(cè)信號(hào)波形、周期完全相同，為了方便，我們可以只測(cè)量波形B：把反射器的位置放在5cm處，移動(dòng)光標(biāo)A對(duì)準(zhǔn)波形B的某一上升沿的中點(diǎn),這一位置作為波形B的起始點(diǎn)。5.光標(biāo)A位置保持不動(dòng),再把反射器的位置分別放在25cm、30cm、35cm、40cm、45cm,移動(dòng)光標(biāo)B對(duì)準(zhǔn)波形B的同一位置。逐個(gè)讀取對(duì)應(yīng)的t值，記錄在預(yù)先

4、制作i的表格內(nèi)?！緮?shù)據(jù)與結(jié)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(cè)得Ttt2.200sBA用公式（6）計(jì)算波長(zhǎng)：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(jì)算光在空氣中的傳播速度：C