專利名稱：超聲光柵聲速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，具體是可以測(cè)定超聲波在液體中傳播速度的儀器。
背景技術(shù)：
在物理教學(xué)中會(huì)涉及到聲光效應(yīng)的內(nèi)容，這方面內(nèi)容大多通過(guò)一些理論知識(shí)的教學(xué)，缺少簡(jiǎn)單有效且實(shí)用的實(shí)驗(yàn)器具，以提高教學(xué)效果。特別是關(guān)于超聲波在液體中傳播速度，雖有理論公式，但在已知技術(shù)中尚無(wú)簡(jiǎn)單實(shí)用的實(shí)驗(yàn)器具。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決現(xiàn)實(shí)中缺乏測(cè)定超聲波在液體中傳播速度的簡(jiǎn)單實(shí)用的實(shí)驗(yàn)儀器的問(wèn)題，提供一種超聲光柵聲速儀，可結(jié)合教學(xué)與實(shí)驗(yàn)，方便直觀地觀察聲光現(xiàn)象并由此而測(cè)定超聲波在液體中的傳播速度。
為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案其特殊之處是設(shè)有一透明液槽，液槽上面設(shè)有一蓋板，蓋板上聯(lián)有信號(hào)輸入端，液槽內(nèi)設(shè)有一共振片與所述的信號(hào)輸入端電連接。
可以在所述的液槽內(nèi)插置一金屬板，所述的共振片固定于金屬板而設(shè)于液槽內(nèi)。
本實(shí)用新型中的透明液槽宜采用光學(xué)玻璃制作，液槽上面的蓋板可以采用塑料蓋板，蓋板上所聯(lián)的信號(hào)輸入端端為兩個(gè)，穿經(jīng)蓋板一側(cè)的通孔裝入，信號(hào)輸入端經(jīng)導(dǎo)線與所述的共振片連接。
在液槽中插入一金屬板，可以是鋁片，以固定所述的共振片，共振片應(yīng)與其相迎的液槽壁保持平行。
所述的共振片可以是鋯鈦酸鉛陶瓷片，它與輸入的超聲信號(hào)產(chǎn)生共振，在液槽內(nèi)液體中傳輸出超聲波，此波并經(jīng)液槽槽壁反射產(chǎn)生反射波。
實(shí)驗(yàn)時(shí)于液槽內(nèi)裝入非電離液，如蒸餾水、乙醇或其他液體。
與本儀器配合使用的有一超聲信號(hào)源、一分光計(jì)和一光源，此三者為已有產(chǎn)品。用高頻信號(hào)連接線將超聲信號(hào)源與本實(shí)用新型中的信號(hào)輸入端連接，使共振片產(chǎn)生共振在液槽內(nèi)發(fā)射出超聲波，以光源垂直于超聲波傳播方向照射液槽(內(nèi)具液體)，分光計(jì)置于光路中，觀察光的衍射。
光波在介質(zhì)中傳播時(shí)被超聲波衍射的現(xiàn)象，稱為超聲致光衍射，亦稱聲光效應(yīng)。
超聲波作為一種縱波在液體中傳播時(shí)，其聲壓使液體分子產(chǎn)生周期性的變化，促使液體的折射率也相應(yīng)的作周期性的變化，形成疏密波，此時(shí)，如有平行單色光沿垂直于超聲波傳播方向通過(guò)這疏密相同的液體時(shí)，就會(huì)被衍射，這一作用，類似光柵，所以稱為超聲光柵。
超聲波傳播時(shí)，如前進(jìn)波被一個(gè)平面反射，會(huì)反向傳播，在一定條件下前進(jìn)波與反射波疊加形成超聲頻率的縱向振動(dòng)駐波。由于駐波的振幅可以達(dá)到單一行波的兩倍，由此加劇了波源和反射面之間液體的疏密變化程度。單色平行光沿著垂直于超聲波傳播方向通過(guò)上述液體時(shí)，因折射率的周期變化使光波的波陣面產(chǎn)生了相應(yīng)的位相差，經(jīng)透鏡聚焦出現(xiàn)衍射條紋。這種現(xiàn)象與平行光通過(guò)透射光柵的情形相似，液槽中的液體就相當(dāng)于一個(gè)衍射光柵。利用測(cè)微目鏡測(cè)量衍射光譜的條紋間距，由公式Vc＝λνf/Δlk就可計(jì)算出聲波在液體中傳播的速度Vc。式中λ—光波波長(zhǎng)，ν—共振時(shí)頻率計(jì)的讀數(shù)，f—分光計(jì)中望遠(yuǎn)鏡物鏡焦距(儀器數(shù)據(jù))，Δlk—同一種顏色的衍射條紋間距。
本實(shí)用新型由于設(shè)有透明液槽可盛裝液體，液槽內(nèi)固定有一共振片，液槽蓋板上設(shè)有信號(hào)輸入端可與外設(shè)的超聲信號(hào)源及所述共振片連接，使共振片產(chǎn)生共振向液槽內(nèi)液體發(fā)射超聲波，此波并經(jīng)液槽槽壁反射，經(jīng)外設(shè)的分光計(jì)觀察，即能計(jì)算出超聲波在液體中的傳播速度，故本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，解決了聲光效應(yīng)中測(cè)定液體中聲速無(wú)現(xiàn)成簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)手段與儀器問(wèn)題。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1儀器左視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)施方式的一種超聲光柵聲速儀，設(shè)有一由光學(xué)玻璃制作的透明液槽5，液槽5上面設(shè)有一塑料蓋板3，蓋板3上聯(lián)有信號(hào)輸入端1兩個(gè)，液槽5內(nèi)插設(shè)有一金屬鋁板2此金屬鋁板與蓋板3相聯(lián)，金屬鋁板上固定有一鋯鈦酸鉛陶瓷共振片4置于液槽5內(nèi)并與所述的信號(hào)輸入端1電連接，共振片4與相迎的液槽槽壁平行。
權(quán)利要求1.超聲光柵聲速儀，其特征是設(shè)有一透明液槽(5)，液槽(5)上面設(shè)有一蓋板(3)，蓋板(3)上聯(lián)有信號(hào)輸入端(1)，液槽(5)內(nèi)設(shè)有一共振片(4)與所述的信號(hào)輸入端(1)電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲光柵聲速儀，其特征是液槽(5)內(nèi)插置有一金屬板(2)，所述的共振片(4)固定于金屬板(2)而設(shè)于液槽內(nèi)。
專利摘要構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便的超聲光柵聲速儀，設(shè)有一由光學(xué)玻璃制作的透明液槽(5)，液槽(5)上面設(shè)有一塑料蓋板(3)，蓋板(3)上聯(lián)有信號(hào)輸入端(1)兩個(gè)，液槽內(nèi)插設(shè)有一金屬鋁板(2)，此金屬鋁板與蓋板(3)相聯(lián)，金屬鋁板上固定有一鋯鈦酸鉛陶瓷共振片(4)置于液槽(5)內(nèi)并與所述的信號(hào)輸入端1電連接。本實(shí)用新型可作為教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器，用于測(cè)定超聲波在液體中的傳播速度。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2570752SQ0226019
公開(kāi)日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者馬建明, 梅振林, 楊蘇亞 申請(qǐng)人:浙江光學(xué)儀器制造有限公司