实验八超声波相干 【实验目的】 1.观察超声波的干涉和衍射现象，研究超声波干涉和衍射的波强分布规律。 2. 观察和研究超声波拍。 3. 掌握Cassy Leb计算机测量和数据处理系统的原理和使用方法。 【实验原理】 相干超声波的干涉和衍射现象、超声波拍的产生原理与光波的有关现象相似。 超声波拍： 两束频率略有不同的超声波束可以产生超声波拍。振幅相同频率略有不同的超声波束 Y=ASin(2πf.t)和Y.=ASin(2πf.t)的合成波为： Y=2 AoCos(r(f。-f.)t)Sin〔2πt(f+f.)/2) 合成波频率为： (f+f) 振幅的周期为T，称为拍周期，相应的频率为拍率。 =1/T 超声波的干涉： 利用一个信号驱动器同时驱动二个全同的超声波转换器，产生两束相干的超声波束。 两束相干超声波会产生干涉，涉强度极大值的衍射角满足： Sin a =n n=0,±1，±2…。 式中入为超声波波长，d为两个超声波转换器的距离。 超声波衍射现象的观察： 将超声波转换器放在凹面反射器焦点上会产生超声平面波。利用Cassy Leb计算机测量 和数据处理系统即可观察单缝、双缝和多缝衍射现象。 23
23 实验八 超声波相干 【实验目的】 1. 观察超声波的干涉和衍射现象，研究超声波干涉和衍射的波强分布规律。 2. 观察和研究超声波拍。 3. 掌握Cassy Leb计算机测量和数据处理系统的原理和使用方法。 【实验原理】 相干超声波的干涉和衍射现象、超声波拍的产生原理与光波的有关现象相似。 超声波拍： 两束频率略有不同的超声波束可以产生超声波拍。振幅相同频率略有不同的超声波束 YA=A0Sin(2πfat)和YB=A0Sin(2πfbt)的合成波为： Y=2A0Cos〔π(fb-fa)t〕Sin〔2πt(fb+fa)/2〕 合成波频率为： f= 2 1 ( fa+fb) 振幅的周期为T ，称为拍周期,相应的频率为拍率。 f=1/ T 超声波的干涉： 利用一个信号驱动器同时驱动二个全同的超声波转换器，产生两束相干的超声波束。 两束相干超声波会产生干涉，干涉强度极大值的衍射角满足： Sinα=n d n=0, ±1, ±2… 。 式中λ为超声波波长，d为两个超声波转换器的距离。 超声波衍射现象的观察： 将超声波转换器放在凹面反射器焦点上会产生超声平面波。利用Cassy Leb计算机测量 和数据处理系统即可观察单缝、双缝和多缝衍射现象
(1)超声波干涉实验装置 【供选择的研究课题】 1.观察超声波波拍，测量拍频。 2.利用示波器和光具座观察超声波干涉现象和测量超声波波长。 3.利用旋转平台和计算机测量和数据处理系统观察超声波干涉现象和测量超声波波 长。 4.利用旋转平台和计算机测量和数据处理系统观察单缝、双缝和多缝衍射现象。 【实验仪器】 超声波转换器，编号416000：信号发生器，编号416012：AL放大器，编号416010：旋 转平台，编号311902：马达驱动器，编号311902：直流电源，编号52154：直流源箱，编 号524031：示波器，光具座：万用表，导线。 【实验提示】 1.阅读实验指导书或参考实验报告，了解实验一般要求和实验的基本过程。 2.阅读实验有关仪器的使用说明书。 3. 阅读Cassy Leb计算机测量和数据处理系统使用说明书。更详细的使用方法参考联 机文档。 4.打开计算机，在C:\Data文件夹打开已有的实验文件，了解实验参数的设置和实 验数据显示的情况。 5.在C:\StuData文件夹建立实验小组私用文件夹（以学号命名）。所有与实验有关 的文件编号存入实验小组文件夹，并建立一个以学生姓名命名的文本文件，用以记录实验 有关信息。 6.点击Cassy Leb图标打开应用程序，点击设置图标，打开实验设置对话框。选择 imput A图标，选择输入信号量程。观察波强分布时应点击display标签，选中y2选择按 钮，图(2)是实验参数设置示意图。 ⊙有回间店u A 01c 00 24
24 （1）超声波干涉实验装置 【供选择的研究课题】 1. 观察超声波波拍，测量拍频。 2. 利用示波器和光具座观察超声波干涉现象和测量超声波波长。 3. 利用旋转平台和计算机测量和数据处理系统观察超声波干涉现象和测量超声波波 长。 4. 利用旋转平台和计算机测量和数据处理系统观察单缝、双缝和多缝衍射现象。 【实验仪器】 超声波转换器，编号416000；信号发生器，编号416012；AL放大器，编号416010；旋 转平台，编号311902；马达驱动器，编号311902；直流电源，编号52154；直流源箱，编 号524031；示波器，光具座；万用表，导线。 【实验提示】 1. 阅读实验指导书或参考实验报告，了解实验一般要求和实验的基本过程。 2. 阅读实验有关仪器的使用说明书。 3. 阅读Cassy Leb计算机测量和数据处理系统使用说明书。更详细的使用方法参考联 机文档。 4. 打开计算机，在C:\Data文件夹打开已有的实验文件，了解实验参数的设置和实 验数据显示的情况。 5. 在C:\StuData文件夹建立实验小组私用文件夹（以学号命名）。所有与实验有关 的文件编号存入实验小组文件夹，并建立一个以学生姓名命名的文本文件，用以记录实验 有关信息。 6. 点击Cassy Leb图标打开应用程序，点击设置图标，打开实验设置对话框。选择 imput A图标，选择输入信号量程。观察波强分布时应点击display标签，选中y 2 选择按 钮，图（2）是实验参数设置示意图