光拍频法测量光速

　　光在真空中的传播速度是一个极其重要的基本物理常量，许多物理概念和物理量都与它有密切的联系，因此光速的测定是物理学中一个十分重要的课题。早在麦克斯韦光的电磁理论建立以前，人们已有了光具有一定传播速度的概念。最初是用天文学方法来测定光速。其中特别值得提到的是迈克尔逊和他的同事们在1879-1935年期间，对光速作了多次系统的测量。实验结果不仅验证了光是电磁波，而且为深入地了解光的本性和为建立新的物理原理提供了宝贵的资料。

　　激光的出现把光速的测量推向一个新阶段，最先运用激光测定光速的是美国国家标准局(发表于1973年)。由于采用了稳频技术，可以得到频率的稳定性与复现性均十分优良的激光辐射，从而使光速的测量精度比以前所有的实验方法都高。1972年美国标准局埃文森等人测量了甲烷稳频激光的频率，又以原子的基准波长测定了该激光的波长值，从而得到光速的新数值299792458 ，不确定度为410-9。此值为1975年第十五届国际计量大会所确认。

　　本实验的目的是通过测量光拍的波长和频率来确定光速，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。

一、原理

（一）光拍的产生与传播

　　根据振动叠加原理，两列速度相同、振面相同、频差较小而同向传播的简谐波叠加即形成拍。若有振幅相同为、圆频率分别为和(频差较小)的两列沿轴方向传播的平面光波

　　式中,为波数，和分别为两列波在坐标原点的初位相。若这两列光波的偏振方向相同，则叠加后的总场为

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上式是沿轴方向的前进波，其圆频率为()/2 ，振幅为

。

　　显然，的振幅是时间和空间的函数，以频率周期性地变化，称这种低频的行波为光拍频波，就是拍频。振幅的空间分布周期就是拍频波长，以表示。

　　用光电探测器接收光的拍频波，探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。由于光波频率高达10，光敏面来不及反映如此快的光强变化，迄今为止仅能反映频率10左右的光强变化（其响应时间为10秒）。因此，任何探侧器所产生的光电流都只能是在响应时间內的平均值

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