[實用新型]一種光速測量裝置

有效

• 申請號: 201821488769.2
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN208780350U
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 陳浩民;陳周濱;李雪梅
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: G01J7/00
• 分類號: G01J7/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 吳秉中

本實用新型公開一種光速測量裝置，屬于光速測量領域，包括設置于箱體上的發射模塊和接收模塊，本實用新型所配置的反射鏡調整效率高且精準，保證光速測量過程中光拍沿水平方向傳輸，避免虛假相移產生，光速測量精度較高。

技術領域

本實用新型屬于光速測量領域，具體涉及一種光速測量裝置。

背景技術

光速的精確測定對物理學的發展有著重要的作用，真空中電磁波速度的理論值與實驗中測量的光速相近，促使麥克斯韋預言光是一種電磁波；邁克爾遜-莫雷實驗中通過測量光速，得出了不同慣性系和不同方向光速不變的結論，否定了以太的存在，從而為愛因斯坦狹義相對論奠定了基礎。因此，對光速的測量一直以來都是科學家特別感興趣的重要課題，從17世紀初人類就開始了光速的測量，科學技術的持續發展也提高了光速的測量精度。天文學中有利用長距離的齒輪法和旋轉鏡法，電磁學中有利用微波的駐波法以及利用光波干涉的邁克爾遜干涉儀的方法。1973年美國科學家埃文森用激光技術測得光速為2.997924874×10⁸m/s，精度為1.2m/s。高校實驗室進行教學時一般采用光拍法測量光速，其成本不高，且能夠在實驗桌上直觀和方便地完成測量。光拍法測量光速時測量精度主要與示波器上的遠程光和進程光的相位差有關。如果操作不正確，將產生虛假的相移，影響光速的測量精度。仔細調整光路，使L1(近程光)和L2(遠程光)均沿L 光軸入射到光敏面，是防止虛假相移產生的可行方法。實驗時近程光調節光路較為容易，但遠程光因為距離光電二極管較遠，因此調節遠程光入射到光敏面上較為困難，使學生的實驗難以完成。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種反射鏡調整效率高且精準，保證光速測量過程中光拍沿水平方向傳輸，避免虛假相移產生，快速測得光速值的一種光速測量裝置。

本實用新型為實現上述目的所采取的技術方案為：一種光速測量裝置，包括設置于箱體上的發射模塊和接收模塊，發射模塊包括：設置于箱體表面的氦氖激光器，與氦氖激光器對應安裝的聲光頻移器，與聲光頻移器對應安裝的光欄，與光欄對應安裝的全反射鏡I，與全反射鏡I對應安裝且相互配合設置的半反射鏡I和斬光器，與半反射鏡I和斬光器對應安裝的全反射鏡II、半反射鏡II，與全反射鏡II對應安裝的全反射鏡III，與全反射鏡III對應安裝的全反棱鏡II，與全反棱鏡II對應安裝的全反棱鏡I，與全反棱鏡I對應安裝的全反棱鏡III，與全反棱鏡III對應安裝的半反射鏡II。本實用新型通過上述部件在箱體上的結合設置解決了虛假相移產生的問題，具體的說是通過上述部件結合設置使遠近程光中的遠程光可由全反棱鏡II、全反棱鏡III與其余部件的相對位置關系調整快速使遠近程光均沿L光軸射到光敏面上，使光電管光敏面上各點的電子渡越時間一致，避免虛假相移產生，快速且精準獲取遠近程光的光程差，降低光速測量實驗過程中調節遠程光入射到光敏面的難度，避免實驗失敗或光速測量值不精準。

優選的，接收模塊包括設置于箱體上的光電接收盒，光電接收盒內設有與半反射鏡II對應安裝的分頻器，光電接收盒上還分別設有旋鈕I、旋鈕II、窗口。通過調節旋鈕I和旋鈕II可實現遠近程光到達光敏面的同一空間位置，避免產生虛假相移。根據光電接收盒內的光電二極管將遠近程光轉化為光拍頻的高頻電信號，信號被放大后輸入到分頻器盒中。此信號和本機振蕩的信號進行混頻，并進行選頻和放大后輸出至示波器的縱向輸入端。同時的，高頻超聲信號源的另一路信號也輸入至分頻器盒中，被選頻并放大后作為示波器的外部觸發信號源。另外，光拍信號的頻率是入射超聲波頻率的兩倍，將超聲波正弦信號接入到頻率計上即可測量光拍信號的頻率。

優選的，光電接收盒連接有示波器，用于顯示遠近程光的波形和參數。通過光電接收盒和示波器獲取近程光和遠程光的相位差，并測量相應遠近光拍的光程差后，得到光拍波長并計算光速。

優選的，全反射鏡I、全反射鏡II、全反射鏡III、半反射鏡I、半反射鏡 II上均設有水準儀，保持每個反射鏡處于水平狀態，從而使光拍可以一直沿著水平方向傳輸，提高光速測量精準性。