利用高精度时间间隔测量技术实现光速测定方法的研究

为了实现实验室环境下测定光速，采用已知长度及折射率的单模零色散光纤作为传输介质，利用高精度时间间隔测量技术测量了光在该光纤中的传输延时。经过理论推导，求出光速c与作为传输介质的光纤长度L、折射率n及光纤延时τ之间的关系式，从而通过测量得到L，n及τ的值即可计算得到真空中的光速值。与传统的利用天文法及精密仪器测量光速的方法相比，采用比较先进的高精度时间间隔测量技术可使时间分辨率达到125ps，从而在实验室环境下，利用简单仪器得到了高精度的测量结果。最终测量所得光速为299928077m/s，误差为30860m/s。     

液体中He-Ne激光布里渊散射的实验研究

一、引 言 布里渊散射是入射光与介质内的弹性波相互作用而产生的一种光散射现象.对于普通布里渊散射(非受激布里渊散射),其频率位移满足下列关系式:这里v0。是入射光的频率,n为散射介质的折射率,v为介质中的声速,c为光速,θ是散射角.关于液体中的布里渊方程和散射光强,在Mou-m     

光速测量现状

自从1958年弗鲁姆(Froome)利用微波干涉仪法得到当时公认的光速值c=299,792.5±0.1km/sec[1]以来,所有的光速精密测量均是基于c=λ·v而得到的,即电磁波在真空中的传播速度等于电磁波的频率与其相应真空波长之乘积.当时的不确定度是3×10～(-7),其主要原因是使用的波长较长(λ=4mm),因此波长测量的准确度较低,衍射效应带来的误差也较大.激光器的出现为这一方法提供了合适的光源.采用饱和吸收技术可以得到频率稳定性和复现性均十分优良的激光辐射,并且使用的波长可以比原先小三个量级(微米量级),接近位于可见光谱区的长度基准.这使波长测量…     

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.     

真空腔测量空气折射率的方法及精度分析

空气折射率的测量及补偿效果在高精度激光干涉测量中起着“瓶颈”作用。分析了空气折射率的补偿原理 ,研究了用预抽气真空腔测量和补偿空气折射率的测量原理、方法及装置 ,分析了该方法对测量误差产生的原因。最后对测量精度作出了估计。     

光速的启示

对狭义相对论建立之前的光速测量历史做了回顾，指出其光速测量环境是空气或折射率n≈1的介质．对当代科学研究的前沿——超光速和极慢光速研究做了研究性综述，指出对科学伟人的工作，评价要充分，但不能“神化”，要有科学精神；对科技大师，要学习其思想、风格和方法．物理实验得出物理定律时具有局限性；直觉思维在科学研究中具有重要性；科学发展具有动态性。     

基于双光导纤维延时法测量光速

介绍了利用光波在已知长度差的两段不同长度的光导纤维中传输时间延时差测量光速的基本原理。时钟方波信号通过LED调制电路转变为光信号在一段光导纤维中传输,后经SPD再生电路重新转变为方波再生信号,将原始方波信号与再生方波信号同时输入示波器中测量延时τ1,采用相同的方法测量另一端光导纤维传输延时τ2,通过已知的长度差和延时计算出光导纤维中的光速VZ,最终计算出光速c。     

在CT-6B托卡马克上用氰化氢激光测量电子密度

用远红外激光测量等离子体电子密度的原理,曾有过报道.当一束远红外激光通过等离子体时,因为等离子体的折射率n<1,即在等离子体中电磁波传播的相速度大于光速c,所以远红外激光通过等离子体之后,其相位比通过同样的真空路程有一个移动.设这个相位移动为△Φ,则有式中c为光速,e为电子电荷,me为电子质量,。为远红外激光频率,L为光束通过等离子体的距离,刀杠)为。处的电子密度.*)式要 Iffxel。\tx-、,- v x～M(DNtn,Hopton“I——I,eq\InwhJ[]U*、————一口】7广下I 一pL J””“”“——“”一 \m,,本征频率. 对于氰化氢(HCN)激光,波…     

2019年亚洲物理奥林匹克竞赛理论第一题解答

第一部分:同轴电缆的集总元件模型问题1.1真空中的光速为c0=1√ε0μ0,c0为真空中的光速。介质中的光速为.     

入射角对测定玻璃折射率的影响

玻璃折射率的测定是高中阶段重要实验之一,本文探讨入射角对测量精度的影响。设玻璃折射率为n,空气折射率为1,入射角i,折射角r,则n=sini/subr由误差传递公式可得玻璃折射率一般1.5≤n<2,相应地     

光脉冲通过含有色散与增益型缺陷的一维光子晶体的传播

研究了光脉冲通过含有色散和增益型缺陷的一维光子晶体的传播行为.缺陷的色散与增益性质用Lorentz振子模型描述.随着振子强度的变化，脉冲峰的传播呈现极慢光速和超光速的传播行为，但能量速度小于真空中的光速c.脉冲峰的超前与落后是各Fourier分量在介质中获得了不同的相移和幅度改变后重新相干叠加的结果. 关键词： 光子晶体 缺陷 光脉冲传播 能量速度     

在掺铒光纤中直接观测慢光和超光速信号的演化

最近几年中,慢光和超光速的研究取得了很多进展.慢光和超光速产生的物理机制作为慢光和超光速研究领域的一个重要方面也吸引了研究者的关注.设计了一个新颖的实验,在掺铒光纤中观测了慢光和超光速信号的演化.分别在慢光(0相似文献   

光谱分析中色散曲线的计算机模拟方法

在光的色散中,物质的折射率n和入射光在真空中的波长λ之间的关系由科希方程给出: n=a+b/λ~2+c/λ~4+… (1)式中a、b和c是物质常数。这个方程表征的曲线叫正常色散曲线。用摄谱仪或分光镜进行光谱分析,此时棱镜安装在接近于“最小偏向角”位置,如图1所示。图中α为棱镜顶角,入射光AB和出射光CD对称于棱镜两边,BC平行棱镜底边。δ为最小偏向角,己经求得棱镜的拆射率为     

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。     

光在吸收介质中的传播速度对光腔衰荡测量精度的影响

利用光腔衰荡法测量吸收系数时,光在吸收介质中的传播速度和空腔是不同的,这种区别导致测量精度在一定程度上受到影响.为了考察吸收系数的测量精度受光速变化的影响程度,进行了相关的分析和推导,并根据实验及部分文献提供的数据进行了数值计算,得到了忽略光速变化将导致测量结果偏小的结论,偏差值与腔镜反射率有关.当腔镜反射率达到99.99%时,就有必要考虑该因素的影响,除非实际测量中存在其它因素使测量精度远不能达到最高值.     

光速测量的发展

光速是经典物理学中的一个重要的基本恒量.它的数值的测定及其特性的研究与近代物理学和实验技术的许多重大问题关系密切,并在现代计量科学的发展中占有重要地位,因此它一直受到物理学家们的广泛注意.1983年召开的第十七次国际计量大会正式通过了和光速直接有关的“米” 的新定义:“米是光在真空中在(1/299792458)s的时间间隔内所进行的路程的长度”.由此更可显示光速的重要意义. 一、历史的回顾 光的传播速度问题,在古代是有很大争论的.虽然早在公元前一百年就有人提出了光速的有限性[1],但在1676年以前人们一直认为是瞬时传播的.1607年,伽…     

利用强度周期性变化的光信号测量光速与介质的折射率

介绍了一种利用强度周期性变化的光信号来测量光速与介质折射率的方法,可以精确测量出光传播距离改变cm数量级时光传播时间的改变.如果在光路中放入介质,用这种方法可以很精确地测量出由此引入的光程差,并给出了一个测量介质折射率的新方法.     

光速

 光的传播速度在物理学中起着十分重要的作用,因为原子世界中的一切事件都同光速有关.因此,有关光速的知识对于我们近代文明显得特别重要.过去几百年来,已有很多人利用直接或间接的方法,在真空中或在各种透明介质中对光的传播速度作了测量.在测量光速中,需要区分两种不同性质的光速,一种是相速或称波速,一种是群速或称信号速.现对它们分别作一简述.     

光前驱波

文章回顾了近一百年来光前驱波的研究历史及最新的进展.自爱因斯坦的狭义相对论发表以来,真空中的光速不变原理已经被广泛地接受.然而对光在介质中的传播速度,由于复杂的色散关系,却一直存在不同的解读,尤其是对光载信息传播速度以及单个光子的运动.光前驱波的研究旨在回答这个问题.作者和其研究团队在最近的研究中找到了前驱波在光学波段的清晰的证据,并首次发现了单光子波包里的光前驱波.研究结果表明,光载信息传播速度不可能超光速,单光子的运动满足真空光速极限原理,即便是在所谓的“超光速”(群速度超光速)介质中.     

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。