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光速度の測定

短いパルス状の光を使い,光速度を測定する


光速度の測定:画像

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公費でのご注文について

セット番号
UE4060100

光が有限の速度で伝播することを,通過する時間を測定することで確認します。この為に非常に短い時間(数nsec)のパルス状の光を発射し,数mの予め測定しておいた反射器を置いた距離を光が往復する時間を,オシロスコープを使い測定します。この時間と距離から,光速度を計算します。

実験に必要な機器
品番 品名 価格(税込) 数量
U8476460-115 光速測定器 225,720円 1
U10302 長さ50cmの光学台 55,080円 1
U103111 光学台キャリア,幅5cm・軸さや高9cm 50,328円 2
U13271 水平調整式三脚・支持穴2つ付き,脚長18.5cm 17,280円 1
U11167 2現象アナログオシロスコープ・150MHz 396,360円 1
U15005 ステンレス鋼製支柱・150cm 4,968円 1
U13255 角型ムッフ 5,508円 1

上記一式を買物かごに入れる

※各製品ページから,それぞれ単品でもご購入いただけます。

実験解説書 ダウンロード(PDF)

基本原理

科学機器の発達により光が有限の速度で伝播することを,光が進んだ距離とその時間を測定するという単純な方法で,確認することがで きます。この為には数nsecという短い時間パルスの光を発射する必要があります。3重プリズムを使用した反射器と光速測定器本体の距離を測定しておき,実際に光が往復する時間をオシロスコープを使って測定します。

実験ではLEDから短いパルス光を発射し,ハーフミラーで2つに分けます。1つは外へ向かい,3重プリズム反射器で反射し戻ってきます。この光はもう一度ハーフミラーで方向を変えられ,受光部Bに入ります。もう1つはそのまま受光部Aに入ります。受光部に入った光は電圧に変換され,この電圧信号をオシロスコープで計測します。電圧信号を観察するために,光を発射したあと60nsec後にトリガパルスを,出力C からオシロスコープに与えます。2チャンネルのオシロスコープを使い,2つの電圧信号の時間差を計測することで,光速度cは次のように計算できます。

(1)

反射器は3重プリズムを使用していて,正確な位置合わせは不要です。この為,何回か距離を変えて実験することが簡単にできます。

参考資料

図1:測定原理図

図1:測定原理図

図2:オシロスコープでの時間間隔の測定図

図2:オシロスコープでの時間間隔の測定図

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