几种测量光速的方法

 光在真空中的传播速度是自然界的基本常数,说明麦克斯韦关于光的电磁理论是正确的。准确测定光在不同介质中的传播速度,特别是在真空中的传播速度,引出了群速的概念,它在现代量子物理学中也很重要。真空中光的传播速度与频率、光源和观测者的运动无关,是一切物体运动速度的极限速度,它为建立狭义相对论奠定了一定基础。光速的测定是光学乃至整个物理学的重要课题。最早进行光速测量的实验,是由伽利略于1607年提出并实施的。他的实验没有获得任何结果而失败了,但实验表明:如果光速是有限的,那么其速度是非常之大的。     

高质量三维胶体光子晶体中慢光速与超光速的实验研究

利用飞秒脉冲自相关技术研究了高质量三维胶体光子晶体中的慢光速和超光速效应.实验中使用的胶体光子晶体是采用压力控制的绝热沉积技术（PCIHVD）制备的、由聚苯乙烯小球组成的人工蛋白石结构.由于其中的缺陷和位错密度很低,它们具有很高的通带透过率和陡峭的能带边缘.测量了从通带到带边直至带隙中央群速度的变化,在只有20层左右小球的样品中观察到低至0.43c的慢光速以及高至1.34c的超光速现象.此外,利用时域有限差分（FDTD）方法对短脉冲在三维光子晶体中的群速度进行了数值模拟,并且和 关键词： 三维胶体光子晶体 慢光速 超光速 脉冲自相关     

锁定放大器在光速测量中的应用

结合声光调制原理和锁定放大器的工作原理,设计了基于调制法的测量光速实验.通过测量和计算得出光速为2.993×108 m/s和3.000×108 m/s,与光在空气中的速度值2.997×108 m/s相比,误差分别为0.13%和0.10%.此方法的优点是光速经过调制后,光的频率被调制为60～100 MHz,使得光波长调制为3～5 m,便于在实验室里进行光速测量.     

提高CG-V型光速测定仪精度的方法探究

利用CG-V型光速测定仪测量光速时,该仪器实验精度除了与频率和光程差的准确测量有关外,还由相位差的判断决定。由于仪器操作不当,产生了虚假的相移,造成误差的产生。本次实验通过对光速测定仪调节过程的细化,提出了可以提高CG-V型光速测定仪精度的调节方法——光斑定位法。     

固体介质中光速减慢现象的研究

利用均匀加宽介质中的光谱烧孔效应在红宝石晶体中观测到了最慢为27.55±0.05m/s的极慢光速. 且介质中光传输的群速度与激光的调制频率、激光光功率以及晶体的晶格方向有关. 调制频率越低、相互作用越强，介质中的光速越慢. 关键词： 光速减慢 光谱烧孔 红宝石     

光速的测定

光速是最重要的物理常数之一,因此光速的测定历来为物理学者所普遍重视.光速测定的原理很简单(即利用公式c=s/t)但因为光速是个非常大的量,因此要精测它是不容易的.现在测量的方法很多,70年代外国许多大学已排有光速测量实验.我国至今排出的还不多.83年北京大学介绍了利用氦—氖激光测光速的示范实验.它是个很好的示范实验,但是它需要昂     

光速测定的历史概述

以人物、事件、时间为主要线索,综述了测定光速最重要的几个实验,对于光速的测定历史以及光速在物理学中的重要意义进行了简要的阐述.     

固体介质中光速减慢研究的若干进展

首先介绍了光速减慢的物理理论基础与实现方法以及国内外光速减慢研究的进展概况．主要阐述了均匀加宽介质中的光谱烧孔理论以及借助光谱烧孔技术在红宝石晶体中实现光速减慢的实验．最后，就极慢光速研究的前景及研究意义进行了讨论．     

光拍频法测光速实验的改进

光速的测定是物理学中一个十分重要的课题,文章介绍光拍法测光速原理,结合现有实验仪器,对原有光拍频法测光速的公式加以变换,光速测量的精度有了很大提高。     

用光速测量仪探究蔗糖溶液折射率与浓度的关系

实验应用现有的CG-V型光速测量仪,对其测量光速的光路进行改进,测量不同浓度蔗糖溶液的折射率,并利用计算机软件（Excel）对实验的测量数据进行分析处理,得出蔗糖溶液折射率与浓度的定量关系,并加以验证,使学生能掌握光速测量仪的使用,更深刻了解透明液体折射率与浓度之间的关系。     

Continuous recording of ultrasonic velocity by laser Bragg diffraction

A method for improving the measuring accuracy of ultrasonic wave velocities in a liquid sample is given. This utilizes the Bragg diffraction angle. Continuous recording of the ultrasonic velocity for a continuously varying sample temperature is also described. An analogue of the Czerny-Turner mount in the grating monochromater is used for the determination of the angle of diffraction. A frequency modulated ultrasonic wave produces an oscillating photo-electric signal from a diffracted light component incident on a photo-multiplier tube. Using this signal, the peak point in the intensity distribution of the component is determined with extremely high accuracy. Applying the phase-sensitively detected output of this signal to a servo motor which drives the angle of a plane mirror (replacing the grating in the Czerny-Turner mount), gives automatic tracking of the angle of diffraction. This in turn allows the possibility of continuous recording of the velocity dispersion as a function of sample temperature.     

The Bragg Diffraction of Light at Acoustophotorefractive Holographic Gratings in Gyrotropic Cubic Crystals

We investigate diffraction of light at phase holographic-type gratings recorded by a piezoactive ultrasonic wave in gyrotropic cubic photorefractive crystals. We show that the efficiency of diffraction at a holographic grating can be increased substantially by applying a d.c. field to a crystal under the conditions of a longitudinal electrooptical effect; elliptical polarization of diffracted light is determined by electrically induced anisotropy of a crystal in the piezofield of a photorefractive grating, by the external electric field, detuning of phase synchronism, gyrotropy of the crystal, ultrasound frequency, and the time of recombination of charge carriers.     

超声光栅测声速的方法运用到液体表面波波速的测量

理论上分析了超声光栅衍射和液体表面波光栅衍射,得到了表面波光栅衍射图样与表面波参数的解析关系.实验上得到清晰的衍射图样,利用表面波光栅衍射法测量了液体表面波波速,实验结果与理论值误差不超过1%.     

用超声光栅测量氦氖激光的波长

介绍了一种新的测量激光波长的方法,并与传统的迈克耳孙干涉仪测量的结果进行了比较.我们对汞光和氦氖激光在乙醇(97%)形成的超声光栅中的衍射光谱进行了测量研究,首先利用汞光数据计算得到了超声波在乙醇中的传播速度,并分析了温度对结果的影响,然后利用超声波波速计算了氦氖激光的波长,得到的结果与标准值相比的相对误差为0.55%.此方法操作简便,且有与迈克耳孙干涉仪可比的精度.     

声光效应实验研究

介绍声光效应的最新理论进展。采用光栅假设，对各向同性介质中的声光效应作了简要讨论，导出了第m级衍射光的衍射效率公式。研究和介绍一种新的声光效应实验装置。在实验中，应用线阵CCD光强分布测量仪等，通过改变超声波的频率和功率，分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制；定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。实验表明，在布喇格衍射下，通过固定超声波功率，测量衍射光相对于零级衍射光的相对光强与超声波频率的关系曲线，不仅可以计算声速，还可以确定声光器件的带宽和中心频率。     

一维超声光子晶体禁带结构分析

超声波在介质中传播时可以引起介质的折射率发生周期变化,当光波垂直于超声波的传播方向时,这种介质可以被用来作为光栅使用,称为超声光栅。当光波沿超声波的传播方向通过这种介质时,它还可以用作一维光子晶体,并称其为一维超声光子晶体(1D-USPC)。利用平面波法证明了一维超声光子晶体具有一般一维周期层叠结构光子晶体的禁带特征。同时这种光子禁带是可以通过超声波的波长和振幅来改变的,这就为控制光的行为方面提供另一种新的方法。     

Ultrasonic diffraction grating spectroscopy and characterization of fluids and slurries

The ultrasonic diffraction grating is formed by machining triangular grooves, 300 microns apart, on a stainless steel surface. The grating surface is in contact with the liquid or slurry. The ultrasonic beam, traveling in the solid, strikes the back of the grating and produces a transmitted m=1 beam in the liquid. The angle of this beam in the liquid increases with decreasing frequency and the critical frequency FCR occurs when the angle is 90 degrees. At frequencies below FCR, this m=1 wave does not exist and its energy is shared with other types of waves. The signal of the reflected m=0 wave is observed and an increase is observed at FCR. This information yields the velocity of sound in the liquid and particle size.     

用体全息术对皮秒光脉冲进行二维测量

本文提供一种测量两束相干的ps光脉冲的空间二维时间振幅相关函数的新方法.在此方法中,光脉冲是被记录在一种光致折变的体积全息介质中,而所记录的信息可以通过直接量度在介质中所形成的光栅的空间分布而读出.这种方法可的可行性已为实验证实,它是通过3.5ps倍频锁模Nd:YAG激光测量光致折变晶体LiNbO₃来实现的。     

Rapid and accurate analysis of surface and pseudo-surface waves using adaptive laser ultrasound techniques

A method has been developed to measure the phase velocity of laser generated and detected surface acoustic waves. An optical grating produced by an electronically addressable spatial light modulator (SLM) was imaged onto the sample surface to generate surface acoustic waves whose frequency and wavefront was controlled by the SLM. When the grating period matched the surface acoustic wavelength, the surface wave was strongly excited, thus the wavelength and, thereby the phase velocity was determined. We present results with this method that allows the phase velocity and the angular dispersion of the generalized surface wave as well as the pseudo-surface wave on the (100) nickel to be measured. Measurements on (111) silicon single crystals are also presented. The measurement precision is approximately 0.2%. Methods to further improve the measurement precision are also discussed.     

一种基于互易原理的超声功率新测量方法

本文从换能器的互易原理出发，利用平面波自易校准法获得换能器的自由场发送电流响应．根据平面活塞型换能器的衍射规律，推导出发射声功率的表达式．由此计算互易换能器在给定驱动电流（或电压）作用下的辐射超声功率．基于上述原理，使用自易校准装置测量了互易换能器的声功率一频率曲线．估计的测量不确定优于±20％．