實驗聲光衍射法測定液體中的聲速_第1頁
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文檔簡介

實驗聲光衍射法測定液體中的聲速1第一頁，共十一頁，2022年，8月28日實驗原理

:

1922年布里淵(L.Brillouin)首次提出聲波對光會產生衍射效應。按超聲波頻率和聲光介質厚度的不同，可分為喇曼-奈斯衍射和布喇格衍射。在超聲波頻率較低（10MHZ)，且聲光介質的厚度比較小的情況下，當激光垂直于超聲場的傳播方向入射到聲光介質中時，將產生明顯的喇曼-奈斯衍射。而超聲波頻率高到100MHZ左右時則產生布喇格衍射。

2第二頁，共十一頁，2022年，8月28日實驗原理

:

聲波在氣體、液體介質中傳播時，作為一種縱向機械應力波，它是以液體密度周期變化來進行傳播的，會引起介質密度呈疏密交替的變化。當光通過這種介質時，就相當于通過一個透射光柵，因而會發生衍射。這種現象稱為“聲光衍射”，而存在著聲波場的介質則稱為“聲光柵”。當采用超聲波時，通常就稱為“超聲光柵”。

3第三頁，共十一頁，2022年，8月28日衍射光強分布圖：

k---

衍射角

L---光柵到衍射屏的距離

Dk---第k級條紋間的距離4第四頁，共十一頁，2022年，8月28日超聲波在該液體中的傳播速度為：

當L>>Dk時，有sink

tgk=則超聲波在該液體中的傳播速度為：

V=（k=0，1，2，3，……；=650nm）

f---超聲波頻率

5第五頁，共十一頁，2022年，8月28日實驗方法:

本實驗采用壓電材料的逆壓電效應產生超聲波，并在液槽中產生超聲駐波場，形成超聲光柵。壓電材料在這里起電聲換能的作用，在交變電場作用下產生超聲振動。當交變電壓的頻率達到換能器的固有頻率時，由于共振的結果，此時振幅達到極大值。6第六頁，共十一頁，2022年，8月28日聲光衍射實驗裝置示意圖:

7第七頁，共十一頁，2022年，8月28日超聲光柵：電聲換能器

PZT聲光介質d聲波反射壁s8第八頁，共十一頁，2022年，8月28日操作方法：打開科學工作室軟件，將旋轉移動傳感器接到數字通道上，將光傳感器接到模擬通道上,設置合適的取樣頻率（f=100HZ)。用圖表顯示進行觀察，設置x軸為位置變量。移動“旋轉移動傳感器”并記錄下光強隨位置變化分布曲線。根據曲線情況，反復調節超聲波頻率f及入射光角度、調節調節換能器的發射平面和反射面平面的平行度，調節換能器和反射面之間距離，繼續測量衍射光強分布曲線，直到采集到較滿意的圖樣為止。

9第九頁，共十一頁，2022年，8月28日D2聲光衍射光強分布圖:10第十頁，共十一頁，2022年，8月28日實驗中容易出現的問題:科學工作室有關設置（如

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