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光拍频法测量光速
光波是电磁波，光速是最重要的物理常数之一。光速的准确测量有重要的物理意义，也有重要的实用价值。基本物理量长度的单位就是通过光速定义的。
测量光速的方法很多，有经典的有现代的。我们需要的是物理概念清楚、成本不高而且学生能够在实验桌上直观、方便地完成测量的那种方法。
我们知道，光速c=s/Δt，s是光传播的距离，Δt是光传播s所需的时间。例如c=fλ中，λ相当上式的s，可以方便地测得，但光频f大约1014Hz，我们没有那样的频率计，同样传播λ距离所需的时间Δt=1/f也没有比较方便的测量方法。如果使f变得很低，例如30MHz，那么波长约为10m。这种测量对我们来说是十分方便的。这种使光频“变低”的方法就是所谓“光拍频法”。本实验利用激光束通过声光移频器,获得具有较小频差的两束光,它们迭加则得到光拍;利用半透镜将这束光拍分成两路，测量这两路光拍到达同一空间位置的光程差（当相位差为2π时光程差等于光拍的波长）和光拍的频率从而测得光速。
一、实验目的
1． 掌握光拍频法测量光速的原理和实验方法,并对声光效应有一初步了解。
2． 通过测量光拍的波长和频率来确定光速。
二、原理

    根据振动叠加原理，频差较小，速度相同的两列同向传播的简谐波叠加即形成拍。若有振幅相同为E0、圆频率分别为和（频差较小）的二光束：
式中，为波数，和为初位相。若这两列光波的偏振方向相同，则叠加后的总场为：
图1 拍频波场在某一时刻t的空间分布
   上式是沿x轴方向的前进波，其圆频率为，振幅为
，因为振幅以频率为周期性地变化，所以E被称为拍频波，称为拍频，为拍频波的波长。

用光电检测器（如光电倍增管等）接收光拍频波，可把光拍信号变为电信号。因为光检测器光敏面上光照反应所产生的光电流与光强（即电场强度的平方）成正比，即
g为接收器的光电转换常数。
光波的频率： Hz；光电接收管的光敏面响应频率一般≤109Hz 。因此检测器所产生的光电流都只能是在响应时间（） 内的平均值。

结果中高频项为零，只留下常数项和缓变项，缓变项即是光拍频波信号，是与拍频相应的角频率，为初位相。
可见光检测器输出的光电流包含有直流和光拍信号两种成分。滤去直流成分 ，检测器输出频率为拍频、初相位、相位与空间位置有关的光拍信号（见图1）。

    为产生光拍频波, 要求相叠加的两光波具有一定的频差。这可通过声波与光波相互作用发生声光效应来实现。介质中的超声波能使介质内部产生应变引起介质折射率的周期性变化,就使介质成为一个位相光栅。当入射光通过该介质时发生衍射,其衍射光的频率与声频有关。这就是所谓的声光效应。本实验是用超声波在声光介质与He—Ne激光束产生声光效应来实现的。
具体方法有两种,一种是行波法,如图2（a）所示,在声光介质与声源(压电换能器)相对的端面敷以吸声材料,防止声反射,以保证只有声行波通过介质。当激光束通过相当于位相光栅的介质时，使激光束产生对称多级衍射和频移,第L级衍射光的圆频率为,其中是入射光的圆频率, 为超声波的圆频率,L=0,±1,±2,...为衍射级。利用适当的光路使零级与+l级衍射光汇合起来, 沿同一条路径传播,即可产生频差为的光拍