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声光衍射法测定液体中的声速

2023-10-04 11:06 作者:XmXrzhang  | 我要投稿

【实验步骤】


一、激光器、水槽、声光衍射仪都已放置好,连线已接好。

二、传感器连线已接好。

三、采集声光衍射光强度分布图

(1)打开接口电源(绿灯亮)


接口开关在背后
绿灯亮表示电源已打开

(2)运行科学工作室软件,软件自动搜索并识别科学工作室接口(必须先打开接口电源才能再运行软件);

软件在搜索接口

       如果接口连接失败,将出现如下图所示,则应检查接口①电源是否已经打开,②接口与计算机的连接是否正常。选择500型接口进入软件,然后选择“实验”菜单中的“连接到接口”重新搜索,直到搜索到接口。


软件没有检测到接口,会弹出此提示

(3)按住数码式插头,拖动到1插口。设置为:旋转移动传感器。设置为1440

根据实际连接的接口,在软件上做相应的设置
接口1、2连接的是旋转移动传感器
此型号传感器,一圈分成1440格

(4)按住模拟式插头,拖动到C插口。设置为光传感器。


C接口连接的是光传感器

(5)点击取样选项(或者实验菜单下的取样选项),将频率设置为100Hz(1秒采集100个数据点)


设置数据采集的频率

(6)图表记录数据

  按住并拖动“图表”到采集通道,设置坐标。

用图表记录数据

x轴设置为:旋转移动传感器的“位置”,

横坐标

y轴设置为:光传感器的“强度”

纵坐标

这样就可以得到不同位置的光强度分布图,即衍射图样。

(7)采集数据

    ①移动“旋转移动传感器”,将光阑从光斑一侧,然后点击“记录”按钮,开始记录数据    

开始采集数据

 ②缓慢、匀速地移动“旋转移动传感器”,移动至光斑另一侧(光传感器也一起移动从而同时采集位置和光强数据)。然后点击“停止”。图表上便会显示出声光衍射光强分布图。

停止采集

这个步骤是自动采集数据的过程,旋转移动传感器采集位置数据,光传感器采集光强数据

③采集结束后,点击优化按钮,查看声光衍射图。

优化图像

衍射图要求:①有±2级条纹;②左右基本对称;


  • 如果只有±1级亮条纹,没有±2级亮条纹。可能的原因有:

    <1>声光衍射仪的频率不在共振频率左右

       调节方法:共振频率大概10.7MHz ,应该根据实验结果判断频率是否合适。即如果能看到±2级亮条纹,则频率合适。如果看不到±2级亮条纹,则重新微调频率,重新得出衍射图像,看是否有±2级亮条纹。如此反复,直至看到±2级亮条纹。

 <2>换能器未与正对面的玻璃平行

      调节方法:微调换能器角度。根据实验结果判断是否平行。即微调换能器角度,然后重新得出衍射图像,看是否有±2级亮条纹。如此反复,直至看到±2级亮条纹。

  • 如果两边条纹不对称。可能的原因有:

     激光没有垂直入射至光栅

    调节方法:微调光栅(水槽)的角度,使激光垂直光栅。是否垂直,要根据实验结果判断。即,微调光栅(水槽)的角度,重新得出衍射图像,看是否对称,如不对称,则再微调光栅(水槽)的角度,直至得到左右对称的衍射图像。

  • 如果出现削峰。可能的原因有:

    光强超过光传感器的测量范围

    调节方法:选择缝宽较小的光阑,或修改放大倍数。

    【说明】:采集的过程很快,很简单,可以重复做。

不同序号的狭缝,其宽度不同
光强放大倍数,可设置为1倍、10倍、100倍

五、数据测量

了解图表功能的使用,掌握图形优化、放大、取值、图标设定等功能的操作。(每个图标都可以去试试,了解其功能)

图表功能区

(1)测量±1级之间的距离(k取1)

±k级间间距

重复测量8次

①十字交叉点 放在左边位置

-1级位置

②按住左键,拉至右边位置,在底部读出数据




±K级间间距



±1级间距


测量过程短视频(注:短视频是以测量±2级之间距离为例,本实验需要测量的是±1级之间距离)


(2)测量超声光栅的位置,

水槽所在位置,取水槽中间位置
读取水槽中间位置,注意要估读

(3)测量光屏的位置

光屏所在位置
读取光屏所在位置,注意要估读

(4)激光的波长为650nm



【打印方法和步骤】


(1)点击

设置图表信息

填写图名,姓名,学号

图表信息

(2)调整图表窗口大小。(按照下图步骤①②③调节)


打印前步骤

(3)窗口大小调整完毕后,点击“图形优化”按钮。使图形分布合适。检查图表设定是否按照要求设定(图名,等)


优化图像


(3)点击菜单“编辑”下的“复制”,图表复制后,粘贴到Word,并打印。然后到打印机处拿,写实验报告的时候贴在实验报告中。

【注意】:一定要按照(2),(3)调整好之后,才能复制到Word

实验完成(指导老师签字)后,整理实验仪器:

  • 1 关闭声光衍射仪,激光器电源;

  • 2 关闭科学工作室接口电源;

  • 3 电脑关机;

  • 4 填写“实验仪器使用情况登记表”。

实验报告注意事项视频:



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