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文档简介

实验声光衍射法测定液体中的声速1第1页，共11页，2023年，2月20日，星期六实验原理

:

1922年布里渊(L.Brillouin)首次提出声波对光会产生衍射效应。按超声波频率和声光介质厚度的不同，可分为喇曼-奈斯衍射和布喇格衍射。在超声波频率较低（10MHZ)，且声光介质的厚度比较小的情况下，当激光垂直于超声场的传播方向入射到声光介质中时，将产生明显的喇曼-奈斯衍射。而超声波频率高到100MHZ左右时则产生布喇格衍射。

2第2页，共11页，2023年，2月20日，星期六实验原理

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声波在气体、液体介质中传播时，作为一种纵向机械应力波，它是以液体密度周期变化来进行传播的，会引起介质密度呈疏密交替的变化。当光通过这种介质时，就相当于通过一个透射光栅，因而会发生衍射。这种现象称为“声光衍射”，而存在着声波场的介质则称为“声光栅”。当采用超声波时，通常就称为“超声光栅”。

3第3页，共11页，2023年，2月20日，星期六衍射光强分布图：

k---

衍射角

L---光栅到衍射屏的距离

Dk---第k级条纹间的距离4第4页，共11页，2023年，2月20日，星期六超声波在该液体中的传播速度为：

当L>>Dk时，有sink

tgk=则超声波在该液体中的传播速度为：

V=（k=0，1，2，3，……；=650nm）

f---超声波频率

5第5页，共11页，2023年，2月20日，星期六实验方法:

本实验采用压电材料的逆压电效应产生超声波，并在液槽中产生超声驻波场，形成超声光栅。压电材料在这里起电声换能的作用，在交变电场作用下产生超声振动。当交变电压的频率达到换能器的固有频率时，由于共振的结果，此时振幅达到极大值。6第6页，共11页，2023年，2月20日，星期六声光衍射实验装置示意图:

7第7页，共11页，2023年，2月20日，星期六超声光栅：电声换能器

PZT声光介质d声波反射壁s8第8页，共11页，2023年，2月20日，星期六操作方法：打开科学工作室软件，将旋转移动传感器接到数字通道上，将光传感器接到模拟通道上,设置合适的取样频率（f=100HZ)。用图表显示进行观察，设置x轴为位置变量。移动“旋转移动传感器”并记录下光强随位置变化分布曲线。根据曲线情况，反复调节超声波频率f及入射光角度、调节调节换能器的发射平面和反射面平面的平行度，调节换能器和反射面之间距离，继续测量衍射光强分布曲线，直到采集到较满意的图样为止。

9第9页，共11页，2023年，2月20日，星期六D2声光衍射光强分布图:10第10页，共11页，2023年，2月20日，星期六实验中容易出现的问题:科学工作室有关设置（如取样

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