資源描述：
《超聲光柵測聲速實驗(全)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、超聲光柵測聲速一、實驗目的1.了解超聲光柵的產(chǎn)生原理。2.了解聲波如何對光信號進行調(diào)制。3.通過對液體中聲速的測定，加深對聲學光學中物理概念的理解。二、實驗原理光波在介質(zhì)中被超聲光柵衍射的現(xiàn)象，被稱為超聲致光衍射。超聲波作為一種縱波在液體中傳播時，超聲波的聲壓使液體分子產(chǎn)生周期性的變化，促使液體折射率也作出相應的變化，形成疏密波。當產(chǎn)生駐波時，波節(jié)處變?yōu)槊芗瘏^(qū)，其作用使液體折射率減小，壓縮作用使液體折射率增大。形成類似于光柵的作用。當滿足拉曼-奈斯衍射條件：時這種衍射相似于平行光柵衍射，可得如下光柵方程：在調(diào)好的分光計上，且當很小時，有：其中，為衍射零級譜至k
2、級的距離；為透鏡焦距。所以超聲波波長：超聲波在液體中的傳播速度：其中是振蕩器的共振頻率，為同一色光衍射條紋間距。三、實驗步驟1．分光計的調(diào)整，用自準法使望遠鏡聚焦于無窮遠，目鏡調(diào)節(jié)使看清分劃板刻線，實驗過程中無需調(diào)節(jié)。2．采用低壓汞燈作光源。3．將待測液體注入，液面高度以刻線為準。4．將此液體槽置于載物臺上，放置時使超聲池表面兩側基本垂直于望眼鏡和平行光管的光軸。5．連接號電路，開啟超聲信號電源，觀察衍射條紋，微調(diào)信號的頻率，使條紋級次明顯增多和清晰。6．觀察到3~4級以上的衍射條紋使，取下阿貝目鏡，換上測微目鏡，分別測出不同顏色條紋的間距。7．計算公式為：四
3、、數(shù)據(jù)處理1、純凈水Y=1.38502.13202.91503.68104.4150L=1.48502.19502.91503.64504.3450B=1.71802.29502.91503.47004.0950黃光間距均值綠光間距均值藍光間距均值1.0e-003*0.76320.71830.5920黃光標準差綠光標準差藍光標準差1.20320.93760黃光聲速綠光聲速藍光聲速1.0e+003*1.50511.51081.4629相對誤差0.01500.0188-0.01352、酒精Y=1.15102.11603.00903.97104.9210L=1.27
4、002.18103.00903.89104.8310B=1.67502.29903.00903.67504.4550黃光間距均值綠光間距均值藍光間距均值1.0e-003*0.93750.87850.6927黃光標準差綠光標準差藍光標準差1.48561.09740黃光聲速綠光聲速藍光聲速1.0e+003*1.22731.23751.2525相對誤差0.05080.05950.0723五、實驗心得這次實驗又一次使我看到了光的波動性在精確測定微小值時的準確性，這次利用的是光柵衍射的特性，又一次讓我感受到了光學原理的重要應用。六、思考題能否用納光燈作光源？不能。因為實
5、驗用的納光燈是有兩根波長相聚很近的光譜組成的，在本實驗衍射條紋將會難以分辨，如果粗略測量或者取光譜波長平均值，將有損實驗的準確性，不夠合理。附件：Matlab程序如下f=170e-3;%焦距r1=578e-9;%黃光波長r2=546.1e-9;%綠光波長r3=435.8e-9;%藍光波長v=11.71e6;%頻率，酒精組需換成酒精O=1482.9;%標準值，酒精組需換成酒精Y=[1.1512.1163.0093.9714.921]%表示黃光的實驗數(shù)據(jù)本組為水，酒精組需換成酒精L=[1.2702.1813.0093.8914.831]%如上B=[1.6752.2
6、993.0093.6754.455]%如上Z=0.001*[Y(5)+Y(4)-Y(2)-Y(1)]/6;M=0.001*[L(5)+L(4)-L(2)-L(1)]/6;C=0.001*[B(5)+B(4)-B(2)-B(1)]/6;S1=std(Y);S2=std(B);S3=std(Z);V1=r1*v*f/Z;V2=r2*v*f/M;V3=r3*v*f/C;H=[ZMC;S1S2S3;V1V2V3];P=[H(3,:)-O]./O;disp('黃光間距均值綠光間距均值藍光間距均值')disp(H(1,:))disp('黃光標準差綠光標準差藍光標準差')d
7、isp(H(2,:))disp('黃光聲速綠光聲速藍光聲速')disp(H(3,:))disp('相對誤差')disp(P)
