雙光柵微弱振動(dòng)及多普勒效應(yīng)一課件

雙光柵微弱振動(dòng)及多普勒效應(yīng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、熟悉一種利用光的多普勒頻移形成光拍的原理，精確測(cè)量微弱振動(dòng)位移的方法。2、作出外力驅(qū)動(dòng)音叉時(shí)的諧振曲線。二、儀器結(jié)構(gòu)

1—光電池座，在頂部有光電池盒，盒前有一小孔光闌，2—電源開(kāi)關(guān)，3—光電池升降手輪，4—音叉座，5—音叉，6—粘于音叉上的光柵（動(dòng)光柵），7—靜光柵架，8—半導(dǎo)體激光器，9—鎖緊手輪，10—激光器輸出功率調(diào)節(jié)，11—信號(hào)發(fā)生器輸出功率調(diào)節(jié)，12—信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)節(jié)，13—驅(qū)動(dòng)音叉用耳機(jī)，14—頻率顯示窗口，15—三個(gè)輸出信號(hào)插口，Y1拍頻信號(hào)，Y2音叉驅(qū)動(dòng)信號(hào)，X為示波器提供“外觸發(fā)”掃描信號(hào)，可使示波器上的波形穩(wěn)定。三、實(shí)驗(yàn)原理

1、位相光柵的多普勒頻移當(dāng)激光平面波垂直入射到位相光柵時(shí)，由于位相光柵上不同的光密和光疏媒質(zhì)部分對(duì)光波的位相延遲作用，使入射的平面波變成出射時(shí)的摺曲波陣面,如右圖。為衍射角，為光波波長(zhǎng)）然而，如果由于光柵在y方向以速度v移動(dòng)著，則出射波陣面也以速度v在y方向移動(dòng)。從而，在不同時(shí)刻，對(duì)應(yīng)于同一級(jí)的衍射光線，它的波陣面上出發(fā)點(diǎn)，在y方向也有一個(gè)vt的位移量

把上面的第一個(gè)式子帶入第二個(gè)則有多普勒頻率的獲得圖2、光拍的獲得與檢測(cè)3、微弱振動(dòng)位移量的檢測(cè)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、儀器連接將雙蹤示波器的Y1、Y2、X外觸發(fā)輸入端接至雙光柵微弱振動(dòng)測(cè)量?jī)x的Y1、Y2、X的輸出插座上，開(kāi)啟各自的電源，單蹤示波器則不需接Y2，只觀測(cè)Y1的拍頻波。2、操作（1）幾何光路調(diào)整小心取下“靜光柵架”，（不可擦傷光柵）稍稍松開(kāi)激光器頂部的鎖緊手輪，用手小心地上下左右搬動(dòng)激光器，讓光束從安裝靜止光柵架的孔中心通過(guò)。調(diào)節(jié)光電池架手輪，讓某一級(jí)衍射光正好落入光電池前的小孔內(nèi)。鎖緊激光器。（2）雙光柵調(diào)整小心地裝上“靜光柵架”靜光柵盡可能與動(dòng)光柵接近（不可相碰?。┯靡黄练庞诠怆姵丶芴?，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)光柵架，務(wù)必仔細(xì)觀察調(diào)節(jié)，使得二個(gè)光束盡可能重合。去掉觀察屏，輕輕敲擊音叉，調(diào)節(jié)示波器，配合調(diào)節(jié)激光器輸出功率，應(yīng)看到很漂亮的拍頻波。（3）音叉諧振調(diào)節(jié)先將“功率”旋鈕置于6-7點(diǎn)鐘附近，調(diào)節(jié)“頻率”旋鈕，（500HZ附近），使音叉諧振。調(diào)節(jié)時(shí)用手輕輕地按音叉頂部，找出調(diào)節(jié)方向。如音叉諧振太強(qiáng)烈，將“功率”旋鈕向小鐘點(diǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使在示波器上看到的T/2內(nèi)光拍的波數(shù)為10~20個(gè)左右較合適（4）測(cè)出外力驅(qū)動(dòng)音叉時(shí)的諧振曲線固定“功率”旋鈕位置，小心調(diào)節(jié)“頻率”旋鈕，作出音叉的頻率——振幅曲線。（5）改變音叉的有效質(zhì)量，研究諧振曲線的變化趨勢(shì)，并說(shuō)明原因。改變質(zhì)量可用橡皮泥或在音叉上吸一小塊磁鐵。注意，此時(shí)信號(hào)輸出功率不能變！五、思考題

1、如何判斷動(dòng)光柵與靜