当n申2二?时，S L入?二？， 恰为光拍波长，则式(4)简化为S f c入??二⑸可见，只要测定了 f ?和?AS，即可确定光速c3. 相拍二光波的获得 光拍频波要求相拍二光波具有一定频差使激光束产生固定频移 的办法很多，通常采用声光频移法利用声光相互作用产生频移的方 法有二种一种是行波法如图三所示，在声光介质内与声源(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 通过介质超声波在介质中传播，引起介质折射率周期性变化，使介 质成为一个超声相位光栅激光束在通过介质时发生衍射，衍射光角 频率wL与超声波角频率Q有关，第L级衍射光角频率i gE其中30为入射光角频率，L=±1,±2, ?为衍射级通过仔细调 节光路可使+1级与0级衍射光平行叠加产生频差为Q的光拍频波该 光拍频波即可用来达到测量光速的目的但是这两束衍射光必须平行 叠加，因而对光路的可靠性和稳定性提出了较高要求，相拍两束光稍有相对位移即破坏形成光拍的条件成驻波声场，此时沿超声波传播方向，介质厚度恰为超声波半波长的整数倍该介质亦即一个超声相位光栅，激光束在通过介质时也要发 生衍射，而且衍射效率比行波法高第L级衍射光角频率()Q+ + = m L m L 20,33其中 L、m二 ±1,±2,?可见除不同级衍射光波产生频移外，在同一级衍射光束内就含有 多种频率成分，相当于许多束不同频率激光的叠加（当然强度各不相 同）。
因此不用像行波法那样通过光路调节才能获得光拍频波，只用 同一级衍射光即可获得光拍频波通常选用第一级衍射光， L=1， m=0、-1的两种频率成分叠加，可得Q二?23的光拍频波比较两种 方法，驻波法明显优于行波法本实验采用驻波法实验装置1. 滤波放大器由于He-Ne激光器的噪声（噪声谱在25MHz以下）和频移光束 之中频率成分很复图三 行波法-2-1 +2 +10 图四 驻波法-2-1+2 +1杂，致使光拍信号被淹没在噪声中，无法观察采用声表面波滤 波器有效地抑制噪声，获得纯净的中心角频率为2Q的光拍信号滤波放大器方框图如图五所示级①②数字讣数器①严波型网袴光频移器He-Ne激光器觴波放大器高频信号源2. 实验装置光拍频法测量光速实验装置如图六所示高频信号源产生角频率 为Q的超声波信号输入声光频移器，在声光介质中形成驻波声场，介质成为超声相位光栅，632.8nmHe-Ne激光在通过介质时发生衍射任一级衍射光 都可用来作本实验的工作拍频光束，一般用一级光，因为信号成分较 强分近程和远程二路光到达光电检测器，不同光程的光拍频波具有 不同的相位光程差为零，则相位差为零，即同相逐渐增加至相位 差又为零时，则光程差恰为一个光拍波长，即L S ?二?入。
又F f 2二?(F是与Q相应的频率)，将f ?、S 入?代入式(5)，则L F c ?=2 (6)注意光电检测和显示系统任一时刻都只检测和显示二光路之一的 光拍频波信号我们用一小电机驱动旋转式斩光器，它任何时刻只让 一束光通过达到光电检测器，截断另图六 光拍频法测量光速实验装置图五 滤波放大器方框图一束斩光器的旋转，使两路光交替达到光电检测器并显示出波 形利用示波管的余辉，示波器单通道上可“同时”看到两路光拍频 波波形，以达到比较两路光拍频波相位的目的应当指出，为了正确 比较相位，必须统一时基，示波器工作切不可用内触发同步，要用高 频信号作为示波器外触发同步信号，否则将会引起较大测量误差实验仪器CG-IV型光速测定仪，EE1641B1型函数信号发生器/计数器，YB4324型二踪示波器实验内容1. 仪器连接光速测定仪高频信号源插孔连至函数信号发生器输入插孔，分频 器Y、EXT插孔分别连至示波器Y、EXT插孔2. 仪器调整接通仪器电源开关函数信号发生器扫描/计数按键选择 EXT COUNT，WIDTH、RA TE旋纽逆时针旋到底，其余任意示波器 MODE选择CH2，SWEEP MODE选择 AUTO，TRIGGER SOURCE选择EXT，VOLTS/DIV和SEC/DIV根据输入信号适当选择， 其余弹起。
调节激光电源电位器，使毫安表指示5mA左右，以最大激光光强 输出为准， 15分钟之后激光器输出趋于稳定接通±15 V稳压源开关，调节激光束通过声光介质并与驻波声场充 分互相作用（通过调节声光频移器底座螺丝完成），调节频率微调旋 纽，使产生二级以上最强衍射光斑3. 光路调节光栏高度与反射镜中心等高，使＋1 级或－1 级衍射光通过光栏入 射到相邻反射镜中心用斩光器挡住远程光，调节相应全反镜和半反镜，使近程光沿光 电二极管前透镜光轴入射到光电二极管光敏面上，打开光电检测器盒 之上窗口可观察激光是否进入光敏面，此时，示波器上应有与近程光 相应的经分频的光拍波形出现用斩光器挡住近程光，调节相应半反镜、全反镜和正交反射镜组， 与近程光同路入射到光电二极管光敏面上，示波器上应有与远程光相 应的经分频的光拍波形出现以上二步骤应反复调节，直至达到要求光电二极管光敏面的方位可通过调节光电检测器盒之上相应旋纽使示波器上显示最大振幅来确定 4.双光路相位比较接通斩光器电机开关（在±15V稳压源上），调节微调旋纽使斩 波频率约 30Hz 左右，则借助示波管的余辉可在示波器上同时显示近 程光、远程光和零信号的波形。
打开相位调节开关，按下左右移动按键，移动导轨之上正交反射 镜滑块，改变远、近程光的光程差，可使相应二光拍信号同相（相位差为2n）如改变二光束的相位差（例相位差为n）,则可用两片短路反射 镜插入相应位置，则远程光的部分光程被短路重复上述调节，可使 二光拍波形达到既定的相位差5. 测量与计算测量光程差L ?，高频信号源工作频率F，根据L F c ?=2计算光 速 重复测量三次取平均值，并求相对不确定度注意事项1. 声光频移器引线及冷却铜块不得拆卸；2. 各单元电路的直流电源必须按规定极性通电，严禁反接；3. 切忌用手指或其他污秽、粗糙物品接触光学元件的光学面；4. 切勿带电触摸激光电源和激光管电极等高压部位，以保证仪器 与人身安全思考题1. 光拍是怎样形成的?它有什么特点?2. 声光频移器是如何形成驻波超声相位光栅的?激光束通过它后其 衍射有何特点?3. 尽可能简要而准确地表述光拍频法测量光速的原理4. 分析误差产生原因，探讨如何进一步提高本实验测量精度。