超声光栅实验报告

(1)了解超声光栅的原理和使用；(2)利用超声光栅声速仪测量超声波在水中的传播速度。型分光仪(物镜焦距f=168mm)、测微目镜(测微围8mm)、放大镜、待测液及光源(钠灯或汞灯)等。。利用超声光栅可以计算超声波在透明介质中的速度。1m式中，y为偏离平衡位置的位移量；A为振幅，Ts为超声波周期，λs为超声波波长。1mx则超声波被平面反射后沿x反方向传播，有如下方程：2m当正反两方向的平面波叠加形成驻波时，平衡位置的偏移量为12m这样液体折射率就出现周期性变化，平行光沿着与超声波传播方向呈一定夹角的方向通过时：Asinφ=kλkkφ为k级衍射角。k条纹位置度数(单位：mm)在右侧望远镜中可观察到衍射条纹。从上图中几何关系可知：kk超声波在液体中传播速度为式中，ν是换能器共振频率，Δ为同一波长光相邻衍射级别衍射条纹间距。(1)分光计的调整：用自准直法使望远镜聚焦于无穷远，望远镜的光轴与分光计的转轴中心垂直，平行光管与望远镜同轴并出射平行光，调节望远镜使观察到的狭缝清晰；(2)将待测液体注入超声池，液面高度以液体槽侧面的液体高度刻线为准；(3)将超声池放置于分光计的载物台上，使超声池两侧表面基本垂直于望远镜和平行光管(4)两支高频连接线的一端插入超声池盖板接线柱，另一端接入超声信号源的高频输出端，将液体槽盖板盖在液体槽上；(5)开启超声信号源电源，从阿贝目镜观察衍射条纹，细微调节电振荡频率与锆钛酸铅瓷以上的衍射光谱；(6)取下阿贝目镜，换上测微目镜，调焦目镜，使清晰观察到的衍射条纹。利用测微目镜逐级测量其位置读数并记录。.数据记录级次级次-3蓝绿黄14.2704.4594.535-1.1052.9452.8803.536.9626.14324.836.205.326-22.4802.1672.0700.680.680.680换能器共振频率：ν=9.579MHz2.逐差法求条纹间距3.计算超声波在酒精中速度1435.8×10−9×168×101Δ10.598×10−3利用绿光计算：v=2=546.1×10−9×168×10−3×9.579×102)Δ不确定度相邻条纹间距(单位：mm)0.5890.7600.8140.6080.7770.8160.5980.7640.813蓝绿黄均值10.5980.7590.8144443)声速v的不确定度Uv(1)2×0.022=(1)2×0.022=38.5(m/s)9.579 U U5.则超声波在酒精中传播速率v=(1157.8±16.2)m/s(提示：分析讨论不少于400字) (1)本次实验数据使用逐差法减小了实验误差。逐差法是针对自变量等量变化，因变量也分利用了测量数据，具有对数据取平均的效果。(2)实验中，若只调出1级衍射谱线，则不能利用逐差法，所造成的误差也比较大，所以，③实验中可以微微动一下玻璃槽上盖，主要是使换能器表面与对应面的玻璃槽壁平行，会使效果更好。 (3)在超声光栅测声速实验中，当找到谱线后，有时发现两侧光谱的谱线级次不一样，可微调载物台，使观察到的衍射光谱左右对称，级次谱线亮度一致。 (4)如果光栅放置时没有使光栅平面与入射光方向垂直，光线以入射角θ斜入射到光栅上，的水平调节螺钉(B2或B3)，使十字像与分划板上的十字线重合；(5)任意频率的超声波在此实验中都可以形成驻波，，而在于压电换能器达到共振是衍射条(1)本次实验计算的超声波在酒精中传播速率v=(1157.8±16.2)m/s，与20℃时超声|1157.8−1180|波在乙醇中传播速率1180m/s相对误差δ=×100%=1.88%.