如何测量河中水流的速度

按照物理学定义，波长λ是一个周期内波传播的距离。波的频率f是1秒种内发生了多少次周期振动，用波长乘频率得1秒钟内波传播的距离即波速

c=λ•f (1)

图1 两列不同的波

图1中，第1列波在1秒内经历3个周期，第2列波在1秒内经历1个周期，在1秒内二列传播相同距离，所以波速相同，仅仅第2列波的波长是第1列的3倍。

利用这种方法，很容易测得声波的传播速度。但直接用来测量光波的传播速度，还存在很多技术上的困难，主要是光的频率高达1014Hz，目前的光电接收器中无法响应频率如此高的光强变化，迄今仅能响应频率在108Hz左右的光强变化并产生相应的光电流。

2）利用调制波波长和频率测速度

如果直接测量河中水流的速度有困难，可以采用一种方法，周期性地向河中投放小木块(f)，再设法测量出相邻两小木块间的距离(λ)，侧依据公式(1)即可算出水流的速度来。

周期性地向河中投放小木块，为的是在水流上作一特殊标记。我们也可以在光波上一些特殊标记，称作“调制”。调制波的频率可以比光波的频率低很多，就可以用常规器件未接收。与木块的移动速度就是水流流动的速度一样，调制波的传播速度就是光波传播的速度。调制波的频率可以用频率计精确的测定，所以测量光速就转化为如何测量调制波的波长，然后利用公式（1）即可算得光传播的速度了。

三、实验仪器

1. 主要技术指标

仪器全长:0.8m 可变光程:0～1m

移动尺最小读数：0.1 mm 调制频率:100MHZ

测量精度：≤1％（数字示波器测相）

≤2％（通用示波器测相）

2. 仪器结构

光学电路箱、带刻度尺燕尾导轨、带游标反射棱镜小车、示波器/相位计

LM2000A光速仪全长0.8M，由电器盒、收发透镜组、棱镜小车、带标尺导轨等组成。