单头光电门
一条光路，测遮光时间
发射器
d
v
接收器
遮光片从上向下进入光束后开始遮光，离开光束后结束遮光。公式里的 d 是物体穿过光束方向上的有效宽度，所以必须提前知道。
FIRST QUESTION
到底测的是哪个时间？
两种光电门都在计时，但计时对象完全不同。单头光电门需要把遮光时间换算成速度； 双头光电门直接记录物体经过两束光的时间差，位移就是固定的两束光间距。
双头光电门
两条光路，测先后时间差
上光路：左 → 右
下光路：右 → 左
L = 1 cm
左右两块板子各自集成一个发射器和一个接收器。上光路从左到右，下光路从右到左， 两束光之间的固定距离就是测速位移。
REAL STRUCTURE
把示意图对应到真实光电门
上面的动画把光路抽象成线条，下面两张结构图展示的是同一种双头光电门的两种实物状态： 一张带外壳，一张未装外壳。先看红外光头位置和两条光路，再理解双头测速公式会更直观。
带外壳的双头光电门实物结构
这张图也是双头光电门，只是红外发射和接收光头被外壳封装。开口处两组探头对应两条固定间距的红外光路。
未装外壳的双头光电门实物结构
去掉外壳后可以直接看到左右两块板上的发射和接收光头，它们形成两条相隔 1 cm 的光路。小球依次经过两条光路，记录的是两次触发的时间差。
DUAL GATE PRINCIPLE
双头测速的关键：依次遮挡，不是同时遮挡
图中小球沿两束光的间距方向运动。它先遮挡第一条光路，系统开始计时； 再遮挡第二条光路，系统停止计时。两次遮挡的时间差就是 Δt。
不需要输入小球直径或遮光片宽度
只依赖固定光路间距 L = 1 cm
通过两次触发边沿计时，重复测量更稳定
适合自由落体、小球滚动、滑块通过等实验
交互示意
小球按顺序经过两束光
运动方向
第一条光路：开始计时 t₁
第二条光路：停止计时 t₂
L = 1 cm
小球只遮挡上方光路，计时器从这一刻开始计时。
SIGNAL AND FORMULA
从信号图看公式为什么不同
单头光电门的 Δt 是一段遮光持续时间，必须乘上“已知宽度”才能换算速度。 双头光电门的 Δt 是两个触发时刻的差，位移已经由两束光的固定间距给出。
单头光电门：遮光时间 Δt
v = d / Δt
这里的 d 必须是物体穿过光束方向上的有效宽度。
双头光电门：两次遮挡的时间差
v = L / Δt = 0.01 / Δt
L 是两束光的固定间距 1 cm，换算成国际单位是 0.01 m。
WHY DUAL GATE
为什么小球更适合用双头光电门？
单头光电门测小球时，公式需要的 d 应该是小球被光束切到的那条“弦长”。 如果光路没有穿过球心，这个弦长就小于直径，算出来的速度会偏大。
双头光电门不需要知道这条弦长。只要小球依次触发两束光，就可以用固定间距 L 和时间差 Δt 求速度。
单头测小球：光路未过球心
直径 d 实际遮光宽度变小
双头测小球：只看两次触发
同一小球的两个时刻 t₁ t₂ L = 1 cm
SUMMARY
一张表记住核心差异
如果测的是遮光片、挡光板，单头光电门已经够用；如果要测小球、滑块或不规则物体的瞬时速度， 双头光电门更直接、更稳定。
结构
单头光电门
一发一收，形成一条光路
双头光电门
左右两块板子各自集成一发一收，形成上下两条光路
计时量
单头光电门
遮光持续时间 Δt
双头光电门
两次遮挡之间的时间差 Δt = t₂ - t₁
已知量
单头光电门
必须知道物体穿过光束方向上的有效宽度 d
双头光电门
只需要知道两束光之间的固定间距 L = 1 cm
速度公式
单头光电门
v = d / Δt
双头光电门
v = L / Δt，其中 L = 1 cm = 0.01 m
适合对象
单头光电门
遮光片、挡光板等规则物体
双头光电门
小球、滑块、纸带、不规则物体等
主要风险
单头光电门
小球若未从球心位置遮光，等效宽度会变小
双头光电门
对物体尺寸依赖少，重复性和稳定性更好