大学物理实验超声光栅测声速
大学物理实验 超声光栅测声速
实验目的1.．调节和使用分光计；2.掌握超声光栅声速仪的测量原理；3.学会用超声光栅测声速；4.学会用逐差法处理数据
实验目的 ⒈ 调节和使用分光计； ⒉ 掌握超声光栅声速仪的测量原理； ⒊ 学会用超声光栅测声速； ⒋ 学会用逐差法处理数据
实验仪器JJY1＇型分光计、WSG-I型超声光栅声速仪、纯净水
实验仪器 JJY1′型分光计、WSG-I型超声光栅声速 仪、纯净水
实验原理>超声光栅的产生机制>液体中测声速的原理
实验原理 超声光栅的产生机制 液体中测声速的原理
超声光栅的产生机制给超声池中的超声换能器加8MHz以上的交变电讯号，它就会产生超声波。超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会反向传播。在一定条件下前进波与反射波叠加而形成超声频率的纵向振动驻波。其声压使液体分子产生周期性的变化，促使液体的折射率也相应的作周期性的变化，形成疏密波。在距离等于波长A的两点，液体的密度相同，折射率也相等
超声光栅的产生机制 给超声池中的超声换能器加8MHz以上的交变电 讯号，它就会产生超声波。 超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会 反向传播。在一定条件下前进波与反射波叠加 而形成超声频率的纵向振动驻波。 其声压使液体分子产生周期性的变化，促使液 体的折射率也相应的作周期性的变化，形成疏 密波。在距离等于波长A的两点，液体的密度 相同，折射率也相等
超声光栅的产生机制反射板疏密疏密疏OO-00nnnmamaxmin平行单色光沿垂直于超声波传播方向通过这疏密相间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅所以称为超声光栅
A A t 疏 密 疏 密 疏 反 射 板 y nmin nmax nma x n 平行单色光沿垂直于超声波传播方向通过这疏密相 间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅， 所以称为超声光栅。 超声光栅的产生机制
液体中测声速的原理超声波的波长A相当于光栅常数。光栅方程A sin Φk = k2
超声波的波长A相当于光栅常数。 光栅方程 A sin k k 液体中测声速的原理
kLi图4-4-12SPZTAΦ很小时，有：sin d1l为衍射光谱零级到k级的距离1fkakafafvAV=AVsind1Alk为同一色光相邻衍射条纹间距，V为共振时频率计的读数
f l k k k 很小时，有： sin k k l k k f A sin k l f V A PZT f L1 L2 S k k 图4-4-12 lk为衍射光谱零级到k级的距离 k l 为同一色光相邻衍射条纹间距, 为共振时频率计 的读数
实验内容与步骤1.调好分光计2.将待测液体纯净水注入液体槽内，液面高度以液体槽侧面的刻线为准。3.将液体槽座卡在分光计载物台上，液体槽卡住载物台边的缺口对准锁紧螺钉的位置，放置平稳，并用载物台侧面的锁紧螺钉锁紧。4.将液体槽（也称超声池）平稳地放置在液体槽座中，转载物台使超声池两侧表面基本垂直于望远镜和平行光管的光轴5.两支高频连接线的一端各插入液体槽盖板的接线柱上，另一端接入超声光栅仪电源箱的高频信号输出端，然后将液体槽盖板盖在液槽上；6.开启超声信号源电源，从阿贝目镜观察衍射条纹，仔细调节频率微调钮，使电振荡频率与锆钛酸铅陶瓷片固有频率（约11MHz）共振，此时，衍射光谱的级次会显著增多且更为明亮
实验内容与步骤 1.调好分光计 2.将待测液体纯净水注入液体槽内,液面高度以液体槽侧面 的刻线为准. 3.将液体槽座卡在分光计载物台上,液体槽卡住载物台边的 缺口对准锁紧螺钉的位置,放置平稳,并用载物台侧面的锁紧 螺钉锁紧. 4.将液体槽（也称超声池）平稳地放置在液体槽座中,转载 物台使超声池两侧表面基本垂直于望远镜和平行光管的光轴 5.两支高频连接线的一端各插入液体槽盖板的接线柱上，另 一端接入超声光栅仪电源箱的高频信号输出端，然后将液体 槽盖板盖在液槽上； 6.开启超声信号源电源，从阿贝目镜观察衍射条纹，仔细调 节频率微调钮，使电振荡频率与锆钛酸铅陶瓷片固有频率 （约11MHz ）共振,此时,衍射光谱的级次会显著增多且更为 明亮
7.如此前分光计已调整到位，左右转动超声池（可转动分光计载物台或游标盘，细微转动时，可通过调节分光计螺钉实现，能使射于超声池的平行光束完全垂直于超声束，同时观察视场内的衍射光谱左右级次亮度及对称性，直到从目镜中观察到稳定而清晰的左右各2级的衍射条纹为止；8.取下阿贝目镜，换上测微目镜，接筒在出厂时已装在测微目镜上，调焦目镜，能清晰观察到衍射条纹。利用测微目镜逐级测量其位置读数（例如：从-2、-1、0、+1、+2），再用逐差法求出条纹间距的平均值；
7. 如此前分光计已调整到位，左右转动超声池（可转动 分光计载物台或游标盘，细微转动时，可通过调节分 光计螺钉实现，能使射于超声池的平行光束完全垂直 于超声束，同时观察视场内的衍射光谱左右级次亮度 及对称性，直到从目镜中观察到稳定而清晰的左右各2 级的衍射条纹为止； 8.取下阿贝目镜，换上测微目镜，接筒在出厂时已装在 测微目镜上，调焦目镜，能清晰观察到衍射条纹。利 用测微目镜逐级测量其位置读数（例如：从-2、-1、0、 +1、+2），再用逐差法求出条纹间距的平均值；