用超声光栅测定液体中的声速

Question

如题所述

Answer 1

用超声光栅测定液体中的声速如下：

实验名称

用超声光栅测定液体中的声速：人耳能听到的声波，其频率在16Hz到20kHz范围内。超过20Hz的机械波称为超声波。光通过受超声波扰动的介质时会发生衔射现象，这种现象称为声光效应。利用声光效应测量超声波在液体中传播速度是声光学领域具有代表性的实验。

实验目的

1、学习声光学实验的设计思想及其基本的观测方法。

2、测定超声波在液体中的传播速度。

3、了解超声波的产生方法。

仪器用具

分光计，超声光栅盒，高频振荡器，数字频率计，纳米灯。

实验原理

将某些材料(如石英、酸理或错酸铅陶瓷等)的晶体沿一定方向切割成晶片，在其表面上加以交流电压，在交变电场作用下，晶片会产生与外加电压频率。

相同的机械振动，这种特性称为晶体的反压电效应。把具有反压电效应的晶片置于液体介质中，当晶片上加的交变电压频率等于晶片的固有频率时，晶片的振动会向周围介质传播出去，就得到了最强的超声波。

超声波在液体介质中以纵波的形式传播，其声压使液体分子呈现疏密相同的周期性分布，形成所谓疏密波如图1a)所示。由于折射率与密度有关，因此液体的折射率也呈周性变化。若用NO表示介质的平均折射率，t时刻折射率的空间分布为N(y,)=N+ANcos(@1-K,y)式中AN是折射率的变化幅度。

如果在超声波前进的方向上垂直放置一表面光滑的金属反射器，那么，到达反射器表面的超声波将被反射而沿反向传播。适当调节反射器与波源之间的距离则可获得一共振驻波(纵驻波)。设前进波与反射波分别沿轴正方向传播。