1,原理 |
2,装置 |
3,結果 |
4,考察・まとめ |
光速は3.0×108 [m/s]の速さがあります。
この速度を測定するには、変調した光を観測装置Aは近くで観測し、
観測装置Bは遠くにおいた鏡で反射した光を観測します。
すると、AとBの間で位相のずれが生じます。
このずれと、光の距離の差を求めることによって光速が求まります。
いま、ずれた時間をt、距離の差をlとおくと
c=l/t
で求まります。
・2現象オシロスコープ ・鏡 ・光速測定装置
光速測定装置は、内部にレーザー光線を
30〜60MHzで変調する機構があります。
この変調を電気信号にして出力している端子Aと、
レーザー光を発射するレンズがあります。
受光器の信号は電気信号に変えて端子Bに出力します。
両端子A,Bの信号を2現象オシロスコープで観測すると
若干の位相差があります。これから光速が求まります。
この実験は、端子Aからは明瞭なsin波が観測できるのですが
端子Bからはなかなか波形が観測されません。
そこで、レンズなどを使って、調節する必要があります。
距離は30cmから3m程度の間で観測します。
オシロスコープは、時間軸を0.1μsec程度にします。
2つの波形を重ね合わせることによって位相差tをもとめます。
次に装置と鏡の距離を2倍したものをlとします。
これは、光が距離lのところを往復するからです。
装置と鏡の距離を変化させ
そのときのlとtの値を記録していきます。
そしてグラフにプロットしていきます。
結果は、右図のようになりました。
lとtの関係は、1次関数になりました。
l=0でt=0にならないのは
装置内の光センサーの反応速度や
装置内での配線の長さがあるためです。
グラフの傾きは、l=6[m]でt=30[ns]
l=0.6[m]でt=12[ns]なので
c=6.0−0.6 ×109 30−12 =3.0×108 [m/s]
と、求まりました。