(1)预热
电子仪器都有一个温飘问题,光速仪的声光功率源、晶振和频率计须预热半小时再进行测量。在这期间可以进行线路连接,光路调整(即下述步骤3至7),示波器调整等工作。因为由斩光器分出了内外两路光,所以在示波器上的曲线有些微抖,这是正常的。
(2)连接
上图是电路控制箱的面板,请按下表将其与LM2000C光学平台或其他仪器连接:
序号 | 电路控制箱面板 | 光学平台 / 频率计 / 示波器 | 连线类型 (电路控制箱—光学平台/其他测量仪器) |
1 | 光电接收 | 光学平台上的光电接收盒 | 4芯航空插头 —— 由光电接收盒引出 |
2 | 信号(∽) | 示波器的通道1 | Q9 —— Q9 |
3 | 信号(п) | 示波器的通道2 | Q9 —— Q9 |
4 | 参考 | 示波器的同步触发端 | Q9 —— Q9 |
5 | 测频 | 频率计 | Q9 —— Q9 |
6 | 声光器件 | 光学平台上的声光器件 | 莲花插头 —— Q9 |
7 | 激光器 | 光学平台上的激光器 | 3芯航空插头 —— 3芯航空插头 |
8 | 调制 | 暂不用 | 暂不用 |
注意 :
*电路控制箱面板上的功率指示表头中,读数值乘以10就是毫瓦数(即满量程是1000mw)。
(3)调节电路控制箱面板上的“频率”和 “功率”旋钮,使示波器上的图形清晰,稳定(频率大约在75MHz±0.02MHz左右,功率指示一般在满量程的60% - 100%);
(4)调节声光器件平台的手调旋钮2,使激光器发出的光束垂直射入声光器件晶体,产生Raman-Nath衍射(可用一白屏置于声光器件的光出射端以观察Raman-Nath衍射现象),这时应明确观察到0级光和左右两个(以上)强度对称的衍射光斑,然后调节手调旋钮1,使某个1级衍射光正好进入斩光器;
(5)内光路调节:调节光路上的平面反射镜,使内光程的光打在光电接收器入光孔的中心;
(6) 外光路调节:在内光路调节完成的前提下,调节外光路上的平面反射镜,使棱镜小车A/B在整个导轨上来回移动时,外光路的光也始终保持在光电接收器入光孔的中心;
(7)反复进行步骤(5)和(6),直至示波器上的两条曲线清晰、稳定、幅值相等。注意调节斩光器的转速要适中。过快,则示波器上两路波形会左右晃动;过慢,则示波器上两路波形会闪烁,引起眼睛观看的不适;另外各光学器件的光轴设定在平台表面上方62.5mm的高度,调节时注意保持才不致调节困难;
下面就可以开始测量了:
(8)记下频率计上的读数f,在步骤(8)和(9)中应随时注意f,如发生变化,应立即调节声光功率源面板上的“频率”旋钮,保持f在整个实验过程中的稳定;
(9)利用千分尺将棱镜小车A定位于导轨A最左端某处(比如5mm处),这个起始值记为Da(0);同样,从导轨B最左端开始运动棱镜小车B,当示波器上的两条正弦波完全重合时,记下棱镜小车B在导轨B上的读数,反复重合5次,取这5次的平均值,记为Db(0);
(10)将棱镜小车A定位于导轨A右端某处(比如535mm处,这是为了计算方便),这个值记为Da(2π);将棱镜小车B向右移动,当示波器上的两条正弦波再次完全重合时,记下棱镜小车B在导轨B上的读数,反复重合5次,取这5次的平均值,记为Db(2π);
(11) 将上述各值填入下表,计算出光速V:
次数 | Da(0) | Da(2π) | Db(0) | Db(2π) | f | V = 2*f *[2*(Db(2π)- Db(0)) +2*(Da(2π)- Da(0))] | 误差 |
1 | | | | | | | % |
2 | | | | | | | % |
3 | | | | | | | % |
*光在真空中的传播速度为