用超声光栅测定超声波在介质中的传播速度概述实验原理实验内容和要求预习要求
用超声光栅测定超声波在介质中的传播速度 • 概述 • 实验原理 • 实验内容和要求 • 预习要求
概述当超声波在介质中传播时，超声波使介质产生弹性应力或应变，导致介质密度的空间分布出现疏密相间的周期性变化，因而导致介质的折射率相应变化。光束通过这种介质，就好像通过光栅一样，会产生衍射现象，这种现象称为超声致光衍射（亦称声光效应）人们把这种载有超声的透明介质称为超声光栅。利用超声光栅可以测定超声波在介质中的传播速度。首页原理要求预习
概述 当超声波在介质中传播时，超声波使介质产生 弹性应力或应变，导致介质密度的空间分布出现疏密 相间的周期性变化，因而导致介质的折射率相应变化。 光束通过这种介质，就好像通过光栅一样，会产生衍 射现象，这种现象称为超声致光衍射(亦称声光效应)。 人们把这种载有超声的透明介质称为超声光栅。利用 超声光栅可以测定超声波在介质中的传播速度。 首页 原理 要求 预习
原理压电晶体压电晶体在交变电场超声光栅盒作用下，晶体会产生与外望远镜平行光管加电压频率相同的机械振动。超声波在液体介质中以纵波形式传播，其声压频率计高频振荡器使液体分子呈现疏密相间测量超声波声速原理图的周期性分布，形成所谓的疏密波。由于折射率与液体的密度有关，因此液体中各点的折射率也呈周期性变化，即是按正弦规律分布的，当光从垂直于超声波的传播方向透过时，会产生衍射。NEXT
原理 压电晶体在交变电场 作用下，晶体会产生与外 加电压频率相同的机械振 动。超声波在液体介质中 以纵波形式传播，其声压 使液体分子呈现疏密相间 的周期性分布，形成所谓的疏密波。由于折射率与液体的 密度有关，因此液体中各点的折射率也呈周期性变化，即 是按正弦规律分布的，当光从垂直于超声波的传播方向透 过时，会产生衍射。 NEXT
原理本实验的衍射属于喇曼-奈斯衍射。当平行光垂直入射到光栅+2上时，将产生多级衍射光。设第+1入射光0-k级衍射极大对应的角为0k，则有-1-2Vsa, sin 0 = ka(k = 0,±1,±2..)E式中入是入射光波长，入。是超声喇曼-纳斯衍射原理图波波长。如果振荡电源的频率为f，则超声波在该介质中传播的速度为v, =a,f首页概述要求预习
原理 本实验的衍射属于喇曼-奈斯 衍射。当平行光垂直入射到光栅 上时，将产生多级衍射光。设第 k级衍射极大对应的角为θk，则有 式中λ是入射光波长， λs是超声 波波长。如果振荡电源的频率为 f，则超声波在该介质中传播的 速度为 。 首页 概述 要求 预习 sin = k (k = 0,1,2.) s k v f s = s
实验内容与要求，调节分光计到正常使用状态·连接电路，将超声盒放在分光计平台上，使超声波的方向与入射光的方向垂直。·选择合适的振荡电源频率，以便观察到清晰的衍射条纹。测量各级衍射条纹的衍射角。·求出室温下超声波在水中的传播速度。测出室温T，并利用v(T)=1557-0.0245(74-T)m/s求出声速的经验值。与实验值比较求出误差首页概述原理预习
实验内容与要求 • 调节分光计到正常使用状态。 • 连接电路，将超声盒放在分光计平台上，使超 声波的方向与入射光的方向垂直。 • 选择合适的振荡电源频率，以便观察到清晰的 衍射条纹。 • 测量各级衍射条纹的衍射角。 • 求出室温下超声波在水中的传播速度。 • 测出室温T，并利用 求出声速的经验值。与实验值比较求出误差。 首页 概述 原理 预习 v(T ) 1557 0.0245(74 T ) m/s 2 = − −