文档介绍：超声光栅测液体中的声速-实验报告实验设计说明书题目:利用超声光栅测液体中的声速院部:理工科基础教学部专业班级:物理学(创新实验班)1班学生姓名:某某某学号:41106XXX实验日期:2013年5月21日(或称之为平均折射率),为折射率的变化幅度(这个结论是以“同种物质的折射率与其密度成正比”为前提的)。 试验装置原理图如下图所示实际实验装置图方向为箭头所示方向矩形A就是超声光栅槽,超声波传播方向垂直于光的传播方向,当超声源B发出的超声波传播到A面,被反射回来,与入射波相干,形成驻波其密度空间结构满足①式,其折射率满足②式(将t0换成t,t为变量),又由于光速远远大于声速,故当光穿过超声光栅时,可认为折射率不随时间变化,即呈周期性变化,则可看做一个平面光栅,且其光栅常数为,因为其空间结构的分布周期为。有光栅方程可知:,其中为光在真空中的波长。另一方面,当光想通过光栅形成的衍射条纹落在测微目镜的焦平面上,其衍射角还可以表示为:,其中为测微目镜的焦距,所以就有,于是,式子中的就是要测的声速,其中为超声波的频率,其值可以由超声仪读出,这样,就测出了声速,其表达式为③四、 实验内容及步骤 (1)调节分光计到正常测量状态。 (2)将线路连接好,在超声光栅盒中加入适当的水,将超声光栅盒放在分光计的载物台上,使超声波的传播方向与入射波垂直。 (3)确定高频电压的频率。适当调节高频电压的频率,微微调节压电换能器与反射器之间的距离,以便观察最佳的衍射条纹。实验过程,第一步,对分光计进行准直调节;第二步,在超声光栅池中倒入清水;第三步,打开光源,在测微目镜中能够看到一条白色竖直亮条纹,微调测微目镜的距离,使条纹变得清晰;第四步,打开超声源开关,并调节超声波频率,使视野中出现尽可能多的衍射条纹(如图所示);第五步,转动测微目镜上的螺旋测微器旋钮,记录每条条纹的相对位置,并求其条纹间距(用逐差法);利用公式③,求出声速。此次实验所用超声波频率MHz,测微目镜焦距,光在真空中的波长,测得数据如下表所示:j-3-2-10123x/,所以,求得声速为:由于实验只有一组数据测量,故无不确定度。所以,测量结果:注意事项:⑴、实验所用超声仪易发热,为了不使仪器过热,应该尽快记录数据,然后切断电源。⑵、实验结束,超声池中的水应尽快清理,不应长时间浸泡在液体槽内。⑶、超声仪的频率易受外界变化的影响,只要外界变化使其导线电容分布变化,就会对输出频率产生影响,因此应尽量避免震动以及触碰导线。⑷、共振频率一般在10MHz左右,实验中应尽量避免超声仪的频率高于11MHz,一面电路过热。思考⑴、由公式①要得到公式②,必须首先知道一个前提条件,就是,同种物质的折射率与其密度成正比,如果不是,则不能推出②,理由是,如果折射率和密度无关或成其他关系,则液体的密度呈周期性分布时,其折射率可能不变或成其他关系,只是周期性仍然存在。⑵、在⑴的前提之下,载有超声波的液体为什