实验44-声光衍射指导书.doc

1 声光衍射法测定液体中的声速实验指导 1 实验目的 1)了解声光相互作用原理,观察声光衍射现象; 2)培养学生运用计算机进行综合物理实验的能力; 3)学会使用超声光栅测量液体中的声速。 2 实验相关仪器半导体激光器(650nm) 、水槽、换能器、 SLD-2 声光衍射仪、500 型科学工作室接口、 CI6538 旋转位移传感器、光具座、 CI6504A 型光传感器、计算机。 3 实验内容和教学要求 实验内容 1)仪器的正确调节与使用。 2)观察声光衍射现象及声光衍射光强度分布曲线。 3)测量并记录实验中的相关数据。 4)正确撰写相关实验报告。 教学要求 1)了解声光相互作用原理,观察声光衍射现象。 2)理解超声光栅形成过程、掌握超声波在水中传播速度的测量方法。 3)用 Pasco 重复 8次以上测量?2 级以上明纹间距离 D ±2, 单次测量衍射距离 L及超声波频率 f。 4)正确记录实验相关数据,经任课教师检查签名后,方可关闭电源、整理仪器。 5)利用相关公式计算超声波在该液体中的传播速度及不确定度。 4 重点与难点 1)水槽、光传感器、二维调节架的调节。 2)调出最佳声光衍射现象。 3)采集到理想的衍射图样的光强度分布。 4)测量声光衍射图样的光强度分布。 5)熟练使用 500 型科学工作室,会正确设置相关传感器的各项参数。 5 难点指导 仪器粗调在开启各仪器电源之前, 应先连接好电路, 打开磁性表座开关,粗调各仪器位置与状态,使水槽离激光发射器近一些(离光屏远一些), 开启激光器电源,粗调(目测) 激光发射器、水槽及光传感器接收点的高度,保持在一直线上。并使激光能垂直穿过换能器前方的中央区域(要同时观察竖直与水平方向),然后锁定磁性表座开关。 水槽、光传感器、二维调节架的调节水槽:在打开声光衍射仪开关之前,应先观察水槽中的水是否干净、清洁(不洁净的水对实验有一定影响),水面需没过换能器 5mm 左右,但水面也不可太高,否则两接线柱浸没水中,将发生短路现象。在确保换能器浸没水中,且水位正常后,打开声光衍射仪开关,调至图样点数最多即可(约 11MHZ 左右)。注意:若需加水,应确保先关闭声光衍射仪,然后小心处理换能器与水槽。(参看注意事项) 光传感器: 该传感器用于检测光的相对光强度。为了使传感器具有较大的测量范围, 传感器的增益设计为可改变的 1、10、100 三个档位,,并通过灵敏度转换开关来选择, 选择“1”档时,传感器增益最低,选择“100 ”档时传感器增益最高。传感器通光口还 2 安装有光圈调节装置,该装置由 6个宽度不同的狭缝构成,用来调节进入传感器的光通亮。使用时通过灵活选择增益以及通光狭缝的宽度,可以使得传感器的可测量范围变得比较大。狭缝越宽,入射光强度越大,反之越小。当入射光强度较弱时,应选择数字较大的狭缝,反之选择狭缝较小的。如果已选择最大的狭缝来测量时,仍然不能满足实验要求,则可把传感器增益开关拨到 10或100 。实际操作时光点以采集到图样零级明纹纵坐标达 40 左右且不出现削峰为宜,通光缝可在衍射光点区域附近移动, 少或不采集无衍射光点区域,可避免图案过于狭窄。二维调节架: 二维调节架上的两个螺丝可调节激光方向, 保证激光与超声光栅垂直。但一般只作细调,应避免大幅度调节二维调节架上螺丝、使