超声波的干涉1.doc

超声波的干涉用超声波做波的干涉实验很容易，因为衍射物体能用肉眼看见。另外，产生连贯的声音电波不困难。在第一个实验中，用两个频率相差很小的转换器研究超声波的干涉。由两个信号重叠成的信号被认为是一个振幅周期变化的振荡。拍（差）频由两个拍节间的周期决定，并将它与比较。在第二个实验中，两个相同的超生换能器由一个发生器控制。这些换能器产生两列互相干涉的连续的超声波。干涉方式与两列同相平面波在双缝中的衍射一样。强度在衍射角处取得最大值。：波长，：两超声换能器间距在最后两个实验中，将一个超声换能器当作凹面反射镜焦点上的点源。这种方式产生的平面超声波在单缝、双缝、多缝中衍射。一台超声换能器与缝一起装在转盘上，转盘连接到记录衍射数据的电脑上。这配置用来测量缝宽b不同的单缝衍射，以及多缝衍射和缝数N不同的光栅的衍射。超声波的差拍【实验目的】1. 用示波器观察超声波的差拍。2. 测量拍（差）频，并与单一频率比较。3. 测量振荡频率，并与单一频率的平均值比较。【实验原理】和超声波一样，频率相差不大的两列波叠加导致差拍的现象。所以两独立波的叠加能理解为一个实际频率为f的振荡， （）周期性变化的振幅为振幅A(t)的两个连续最小值间的周期，即两个拍节间的时间称为声拍周期，频率称为声拍频率。有以下关系： （）三台超声换能器弯曲的谐振器当作发射器和接收器，取决于它们的连接。一台压电机将电能转化为机械能。当提供压电机交流电压时，换能器当作发射器在两个不同的谐振频率（约40kHz和48kHz）处提供足够高的振幅。相反地，当换能器当作接收器时，声波产生机械振荡。压电交流电压的振荡幅度与声波的振幅成比例。【实验仪器】3台超声换能器（40kHz）、一台交流扩音器、2台发生器（40kHz）、1台双通道示波器（303）、1件屏蔽电缆的同轴电缆接插件（4mm）、3个支架【仪器连接】如图2所示 将两台超声换能器（a）、（b）当作发射器，两者并排放在一起，间距约为10cm ，每台都连接到40kHz的发生器。 将两个发生器的波形打到“连续波”上。 将超声换能器（c）当作接收器，安放在离发射器约1m处，将之经过交流扩音器连接到示波器的一个通道上。 将示波器的振幅灵敏度设置为0.2V/DIV，时间基准0.1ms/DIV 。【实验内容及步骤】 打开发生器（a），关上（b）。 观察示波器上的接收信号，改变发生器（a）的频率，直到达到接收信号的最大振幅。 如果接收信号变形：减小交流扩音器的扩音系数，或增加接收器与发射器间的距离。a) 测量单一振动的周期： 慢慢减少频率，直到振幅减少到最大值的一半。 在实验记录上记下周期。b) 测量周期： 关上发生器（a），打开（b）。 观察示波器上的接收信号，改变发生器（b）的频率，直到达到接收信号的最大振幅。 逐渐减少频率，直到振幅与a)中的振幅相等。在实验记录上记下周期。c) 测量声拍周期及振荡频率T： 打开两台发生器。 从示波器中读出声拍周期及振荡频率T，并记在实验记录上。【测量结果与数值分析】a) 单一频率：25.3ms,因此1/=39.5kHzb) 单一频率：23.2ms,1/43.1kHzc) 声拍周期及振荡频率T：如图1，差拍信号显示在示波器的屏幕上。0.3ms, 因此=1/=3.3kHz比较：T2