超声光栅测量声速
八年级上册物理 声先效应：一、利用超声先栅测定液体中的声速
实验八超声光栅测液体中的声速【预习重点】1．声光效应的原理，利用声光效应测定液体中的声速的方法。
2．测微目镜的使用方法。
【实验目的】1．了解声光效应的原理；2．掌握利用声光效应测定液体中声速的方法。
【学史背景】1922年布里渊（L·Brillouin）曾预言，当高频声波在液体在传播时，如果有可见光通过该液体，可见光将产生衍射效应。
这一预言在10年后被验证，这一现象被称作声光效应。
1935年，拉曼（Raman）和奈斯（Nath）对这一效应进行研究发现，在一定条件下，声光效应的衍射光强分布类似于普通的光栅，所以也称为液体中的超声光栅。
【实验原理】压电陶瓷片（PZT）在高频信号源（频率约10MHz）所产生的的交变电场的作用下，发生周期性的压缩和伸长振动，其在液体中的传播就形成超声波，当一束平面超声波在液体中传播时，其声压使液体分子作周期性变化，液体的局部就会产生周期性的膨胀与压缩，这使得液体的密度在波传播方向上形成周期性分布，促使液体的折射率也做同样分布，形成了所谓疏密波，这种疏密波所形成的密度分布层次结构，就是超声场的图象，此时若有平行光沿垂直于超声波传播方向通过液体时，平行光会被衍射。
以上超声场在液体中形成的密度分布层次结构是以行波运动的，为了使实验条件易实现，衍射现象易于稳定观察，实验中是在有限尺寸液槽内形成稳定驻波条件下进行观察，由于驻波振幅可以达到行波振幅的两倍，这样就加剧了液体疏密变化的程度。
驻波形成以后，某一时刻t，驻波某一节点两边的质点涌向该节点，使该节点附近成为质点密集区，在半个周期以后，t+T/2，这个节点两边的质点又向左右扩散，使该波节附近成为质点稀疏区，而相邻的两波节附近成为质点密集区。
图1 为在t和t+T/2（T为超声振动周期）两时刻振幅y、液体疏密分布和折射率n的变化分析。
由图1可见，超声光栅的性质是，在某一时刻t，相邻两个密集区域的距离为λ，为液体中传播的行波的波长，而在半个周期以后，t+T/2。
(物理系光学实验室)超声光栅声速仪说明书
WSG-I型超声光栅声速仪说明书一、前言本仪器隶属声光效应实验范畴，在光路中放置一产生声波振动的媒介实现对透过光的调制，而且调制效果可以与声信号存在可计算的联络，让学生了解如何对光信号进行调制，以及实现这一过程的手段，同时也为测量液体（非电解质溶液）中的声速提供另一种思路和方法，而采用超声光栅技术测量液体中的声速，具有设备简单、操作方便、精确度高等优点。
WSG－I型超声光栅声速仪为专利产品(专利号:02260193.7)，未经授权，凡生产、销售、购买仿制产品均属侵权行为。
二、原理光波在介质中传播时被超声波衍射的现象，称为超声致光衍射（亦称声光效应）。
超声波作为一种纵波在液体中传播时，其声压使液体分子产生周期性的变化，促使液体的折射率也相应的作周期性的变化，形成疏密波。
此时，如有平行单色光沿垂直于超声波传播方向通过这疏密相同的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅，所以称为超声光栅。
超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会反向传播。
在一定条件下前进波与反射波叠加而形成超声频率的纵向振动驻波。
由于驻波的振幅1可以达到单一行波的两倍，加剧了波源和反射面之间液体的疏密变化程度。
某时刻，纵驻波的任一波节两边的质点都涌向这个节点，使该节点附近成为质点密集区，而相邻的波节处为质点稀疏处；半个周期后，这个节点附近的质点有向两边散开变为稀疏区，相临波节处变为密集区。
在这些驻波中，稀疏作用使液体折射率减小，而压缩作用使液体折射率增大。
在距离等于波长A的两点，液体的密度相同，折射率也相等，如图一所示。
图一在t和t+T/2(T为超声振动周期)两时刻振幅y，液体疏密分布和折射率n的变化单色平行光λ沿着垂直于超声波传播方向通过上述液体时，因折射率的周期变化使光波的波阵面产生了相应的位相差，经透镜聚焦出现衍射条纹。
这种现象与平行光通过透射光栅的情形相似。
因为超声波的波长很短，只要盛装液体的液体槽的宽度能够维持平面波（宽度为l），槽中的液体就相当于一个衍射光栅。
超声光栅测声速实验报告
西安理工大学实验报告课程名称： 普通物理实验 专业班号： 应物091 组别： 2姓名： 赵汝双 学号：3090831033 实验名称：超声光栅测液体中的声速 实验目的1. 了解超声光栅产生的原理。
2. 了解声波如何对光信号进行调制3. 通过对液体（非电解质溶液）中的声速的测定，加深对其中声学和光学物理概念的理解。
实验原理 1. 超声光栅光波在介质中传播时被超声衍射的现象，称为超声致光衍射（亦称声光效应）。
超声波作为一种纵波在液体中传播时，超声波的声压使液体分子产生周期性变化，促使液体的折射率也相应的作周期性变化，形成疏密波。
此时如有平行单色光沿垂直超声波方向通过这疏密相间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似于光栅，所以叫超声光栅。
超声波传播时，如前进波被一个平面反射，会反向传播。
在一定条件下前进波与反射波可以形成驻波。
由于驻波小振幅可以达到单一行波的两倍，加剧了波源和和反射面之间的的疏密程度，某时刻，驻波的任一波节两边的质点都涌向这一点，使该节点附近形成密集区，而相邻波节处为质点稀疏处；半个周期后，这个节点附近的质点向两边散开形成稀疏区，而相邻波节处变为密集区。
在这些驻波中，稀疏区使液体的折射率减小，而压缩作用使液体折射率增加，在距离等于波长Ａ的两点，液体的密度相同，折射率也相等，如图（１）所示。
实验日期：2011年4月7日 交报告日期：2011年4月14日报告退发： （订正、重做）教师审批签字：图（１）２．超声光栅册液体中的声速如图２(ａ)所示，在透明介质中，有一束超声波沿方向传播，另一束平行光垂直于超声波传播方向(方向)入射到介质中，当光波从声束区中出射时，就会产生衍射现象。
图２实际上由于声波是弹性纵波，它的存在会使介质(如纯水)密度在时间和空间上发生周期性变化如图２(a)，即02(,)sin()s z t Z Aπρρρω=+∆-（１－１） 式中：z 是沿声波传播方向的空间坐标，ρ是t 时刻z 处的介质密度，0ρ为没有超声波存在时的介质密度，s ω叫是超声波的角频率，A 是超声波波长，ρ∆是密度变化的幅度。
超声光栅测声速实验相关的科学家故事
超声光栅测声速实验相关的科学家故事 《超声光栅测声速：那些科学家背后的趣事儿》
当我们在物理实验课上做超声光栅测声速的实验时，大概很少会想到这个实验背后有着科学家们充满趣味和曲折的故事。
话说很久以前啊，科学家们就像执着于宝藏的探险家一样开始探索光和声这两个看似风马牛不相及的东西之间的联系。就像超声波这种听不见但却有着奇妙能力的声波，最开始被发现的时候，就像是从神秘宝箱里蹦出来的小怪物。科学家们挠挠头，哎呀妈呀，这玩意儿到底有啥用呢？后来有几个聪明的脑袋灵光乍现。
其中有位科学家，我们就亲切地称呼他为老波（当然不是本名啦）。老波整天捣鼓着光学的玩意儿，一天路过他的同事老超（也是昵称）在研究超声波。他就突然想，这两个是不是能凑出点好玩的事情呢？这就像两个原本各自玩耍的小孩子，被他想硬生生地拉在一起做游戏。刚开始大家都不看好，就像街坊邻居看着一个怪人做一些莫名其妙的事。
老波不信邪啊，他埋头苦算，在小本子上写满了密密麻麻好似天书的公式。那架势，就像在沙场上排兵布阵，不容许有一丝差错。而老超呢，负责捣鼓制造超声波的设备，那机器有时候发出怪声，像个捣蛋的小精灵，把他们的实验室搞得像个神秘的魔法工厂。 经过无数次失败，这两人发型都乱得像被龙卷风吹过（想象一下那画面就很搞笑）。就在大家都觉得他们要放弃的时候，突然有一天，他们发现超声波和光相互作用后出现了类似光栅的现象。就像是老天爷突然开了天眼，给了他们一个大惊喜。这就是超声光栅的雏形啦。
他们用这个东西去测声速的时候，那更是状况百出。测量的数据一会儿像调皮的兔子东奔西跑，不是偏高就是偏低。他们不得不一边调整仪器，一边重新审视自己的理论。这就好比厨师在对着一道老是不对味的菜反复改良配方。
不过呢，幸好他们没放弃。这才有了现在我们在实验室里可以做的超声光栅测声速实验。这个实验就像他们智慧的结晶化生的传家宝，一代一代地传给我们物理学徒。透过这个实验，我们不仅仅是看到了声速的数值，更是看到那背后科学家们磕磕绊绊但是充满热情执着的身影。他们告诉我们，只要有奇思妙想，又肯埋头苦干，哪怕看起来像乱牵红线的牵线人，说不定也能牵出伟大的科学成果呢！我们在做这个实验的时候，有时候也会被那些复杂的设备和不可捉摸的数据搞得晕头转向，但是一想到老波和老超那些艰辛的故事，哎呦，又有了重新战斗的勇气。这大概就是科学的魅力和传承吧。
超声光栅测液体中的声速 实验报告
超声光栅测液体中的声速实验报告实验目的：1. 学习超声光栅技术的基本原理及其在液体声速的测量中的应用。
3. 了解液体中的声速与温度、密度等因素的关系，学习并掌握利用实验数据计算声速的方法。
实验原理：超声光栅是一种通过测量超声波在介质中的传播时间或传播距离来测量介质参数的技术。
当在液体中发射一束超声波时，该波在介质中传播时会产生驻波，当驻波的节点与反节点分别扫过探测器时，探测器会检测到相位反转，以此来计算声速。
声速与温度、密度、压力等参数有关，它们之间的关系可以用以下公式描述：v = (γP/ρ)1/2其中，v为声速，γ为气体或液体的绝热指数，P为压力，ρ为密度。
实验器材：超声光栅、选用不同液体、温度计、容量瓶、注射器、天平。
实验步骤：1. 将超声光栅放置在容量瓶中，加入不同液体使光栅完全浸没在液体中，待液体静止。
2. 使用注射器将温度适宜的漏斗液体缓缓注入容量瓶中，待液面平静。
3. 记录实验时液体的温度，并使用超声光栅测量液体中的声速，记录数据。
4. 重复步骤2和3直至所有选用的液体测量完成。
5. 计算数据，分析声速与液体密度及温度的关系。
实验数据：液体测量重量/克体积/mL 温度/℃ 声速/米每秒水 500 500 22.5 149475%酒精 475 500 22.8 1089甘油 800 500 24.2 1769实验结果：由数据可知，在相同温度下，不同液体的声速是不同的，其中甘油的声速最高，水的声速最低，75%酒精的声速居中。
这是由于不同液体的密度不同，其声速也有所不同。
在相同液体中，当温度升高时，声速会随之升高，这是由于液体分子间距离增大而导致声波在液体中传播的速度变快。
同时，由于液体中的热能与分子活动增大，其响应速度也会加快。
实验分析：通过实验可知，在不同液体中测量声速时，温度和液体密度都会影响声速的结果。
为了获得更为准确的实验结果，我们需要控制好实验条件，尽量消除掉实验误差。
例如，在进行实验过程中可以使用恒温加热器来控制温度稳定，避免因温度变化导致实验误差，同时在将液体添加到容器中时，要注意均匀平稳地加入，且不要在加液体的过程中摇晃容器，以避免产生液面波动而导致测量不准确。
利用光栅测量液体中的声速
超声光栅测液体声速【实验目的】1.理解超声光栅形成的原因，了解声光作用的原理。
2.调整光路，用超声光栅声速仪测量声波在液体中的传播速度。
【实验原理】一、超声光栅及其成像特点任何能对入射光相位、振幅给与周期性空间调制的装置，都可称为光栅。
载有超声波的液体（本实验是液体槽）具有上述作用，所以称为超声光栅，其光栅常数等于超声波波长。
当压电晶体被信号发生器激励产生超声波时，适当调节压电晶体与反射板之间的平行度，使槽内形成驻波。
这时如果用具有一定扩散角度的线光源垂直于声波方向照射透明液槽，在液槽的另一侧成像装置上可以观察到光线被超声驻波调制而产生的明暗相间的条纹，这是超声波驻波的自身放大像，即超声光栅的自身影像，其条纹间距对应于超声波的半波长。
二、测量基本原理当我们用点光源（球面波）照射超声光栅时，类似投影幻灯形式可看到被放大的超声光栅自身像，即超声驻波像。
由于超声波频率可由频率计测得，其波长可由驻波像的间隔测得，根据关系式v=L/Y（1）可得到超声波在该介质中的传播速度值，这种利用超声光栅测声速的方法，通常称为振幅栅法。
测定波长的方法及特点1. 振幅栅法（超声光栅驻波像法）在声波传播方向上利用测微装置测量液槽的移动，此时显示器上驻波的放大像也随着移动，利用显示屏上的十字标记，记录移过标记的条纹数。
如果液槽移动距离为L（利用数显卡尺测定），已过标记的条纹数为N,则待测液体的声波波长为（2）由公式（1）和（2）得到最后测量公式（3）2.干涉法、相位法（见空气声速测定实验介绍）【实验装置】1.载有超声波的透明液槽，透明液槽内装有产生超声振动的压电晶体。
2.稳频超声波信号源：1.710MHz。
3.微小平行移动距离的测微装置。
4.前置狭缝及光源。
5.观察超声驻波像的成像装置：CCD摄像镜头和显示器等。
A：超声波信号源 F：图像显示器 E：CCD摄像镜头 G：微小平移测微装置H：压电传感器 I：透明液体 J：前置狭缝及光源图2 实验装置图【实验步骤】1.把液槽放在测微测量装置上，装满待测透明液体，使超声波传播方向与测微装置移动方向一致。
超声光栅测声速
为共振时频率计
实验内容与步骤
1.调好分光计 1.调好分光计 将待测液体纯净水注入液体槽内, 2.将待测液体纯净水注入液体槽内,液面高度以液体槽侧面 的刻线为准. 的刻线为准. 将液体槽座卡在分光计载物台上, 3.将液体槽座卡在分光计载物台上,液体槽卡住载物台边的 缺口对准锁紧螺钉的位置,放置平稳, 缺口对准锁紧螺钉的位置,放置平稳,并用载物台侧面的锁紧 螺钉锁紧. 螺钉锁紧. 将液体槽（也称超声池）平稳地放置在液体槽座中, 4.将液体槽（也称超声池）平稳地放置在液体槽座中,转载 物台使超声池两侧表面基本垂直于望远镜和平行光管的光轴 两支高频连接线的一端各插入液体槽盖板的接线柱上， 5 . 两支高频连接线的一端各插入液体槽盖板的接线柱上 ， 另一端接入超声光栅仪电源箱的高频信号输出端， 另一端接入超声光栅仪电源箱的高频信号输出端，然后将液 体槽盖板盖在液槽上； 体槽盖板盖在液槽上； 开启超声信号源电源， 从阿贝目镜观察衍射条纹， 6 . 开启超声信号源电源 ， 从阿贝目镜观察衍射条纹 ， 仔细 调节频率微调钮， 调节频率微调钮，使电振荡频率与锆钛酸铅陶瓷片固有频率 11MHz 共振, 此时, （ 约 11 MHz ） 共振 , 此时 , 衍射光谱的级次会显著增多且更 为明亮. 为明亮.
超声光栅的产生机制
y A 疏 n nmax A nmin nma
x
t
密
疏
密
疏
反 射 板
平行单色光沿垂直于超声波传播方向通过这疏密相 间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅， 间的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅， 所以称为超声光栅 超声光栅。 所以称为超声光栅。
液体中测声速的原理
超声波的波长A相当于光栅常数。 超声波的波长A相当于光栅常数。 光栅方程
实验23：超声光栅测声速实验
实验23:超声光栅测声速
思考题:
1.超声光栅测声速实验中为什么不能用钠黄光代替汞光?
答:这于光源的显色性有关一般定义日光显色性为100，而越接近100的则越接近日光，但目前人类还无法制造出达到100的光源,钠灯的显色很差的，这是钠的特性决定的，他就是黄光，显色大概只有20-40左右。
而高压汞灯通常为50-60左右，超高压汞灯可以达到70-80甚至更高,而金卤灯（金属卤化物气体放电灯，金属卤化物灯，氙灯）这种灯如果购买的是5000-6500K色温的灯泡，显色性可以达到85-90，可以替代汞灯,但钠灯显然不可以替代汞灯.
2.在超声光栅测声速实验里，蓝线为什么会晃动?
答:是由于各种色光相对于透镜的焦距不同，在超声光栅实验中，为了能同时看清黄色、绿色和蓝色光，目镜的焦距要比蓝光相对于透镜的焦距小，而与黄光和绿光的焦距比较接近，因此人眼对蓝光谱线产生视差，就觉得好像蓝线在晃动。
【数据记录与数据处理】
1.用逐差法求出条纹间距的平均值.
2.由声速计算公式:Vc=λνf/△lk,计算声速。
答:。
利用超声光栅测定液体中的声速
利用超声光栅测定液体中的声速
超声光栅是一种利用光栅衍射原理和声光相互作用来measure声波速度的技术。
该技
术主要可以应用于测量液体中声速的测量中。
液体中声速的测量是工业生产中必不可少的
一个步骤，因为声速的测量可以确定物体的密度和弹性模量，从而为质量控制，分析和研
究提供了依据和指导。
超声光栅的原理主要是利用原理能够将声波转换成光波，然后通过光栅进行测量。
在
测量过程中，超声光栅产生了声波激励信号，并将激励信号发送到液体中以产生反射信号。
反射信号被传送回光栅中，通过测定光栅内的干涉模式，就可以确定传播时间来测量声波
速度。
超声光栅的测量过程必须保持实验室空气的温度和湿度，并且必须高度稳定以确保最
高的测量精度。
为此，超声光栅的测量需要在恒温箱内进行。
此外，校准幅度，时间分辨
率和分辨率的参数是优化测量精度的关键因素。
超声光栅测量的准确度与用于声波产生的激励信号所采用的技术和用于检测反射信号
的光学探测器有关。
准确的超声激励信号可以产生更稳定的声波信号，并且都可以对检测
解像能力产生影响。
此外，检测器的分辨率越高，就可以检测到反射信号中更小的时间
差异，从而提高测量精度。
总的来说，超声光栅技术是测量液体中声速的可靠和精确的方法。
通过使用此技术，
可以获得精度高，重复性好的声速值，这可以应用于工业生产和科学研究中的质量控制测量。
此外，超声光栅测量仪器也可以用于其他应用中的测量，例如测量固体材料的声波
速度等。
超声光栅测声速习题及数据处理
超声光栅填空题1. 写出测量超声波声速的公式：kl f V ∆=Λ=γλγ2. 在超声光栅实验中，测量衍射条纹的间距时，用测微目镜沿—个方向逐级测量其位置读数，其目的是要避免空程差。
3. 光波在介质中传播时被超声波衍射的现象，称为超声致光衍射（声光效应）。
4．在超声光栅实验中，超声池置于载物台上必须稳定，在实验过程中应避免震动，以使超声在液槽内形成稳定的驻波。
简答题1． 逐差法处理数据的优点是什么？答：能够充分利用测量数据，更好地发挥多次测量取平均值的效果。
可验证表达式 或求多项式的系数。
2． 在超声光栅实验中，若只调出1级衍射谱线，应如何调整找到3级以上的 衍射谱线？答：调节频率调节旋钮，使电振荡频率与压电换能器固有频率共振。
此时，衍射 光谱级次会显著增多而且明亮。
为使平行光束垂直于超声束传播方向，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。
经过上述仔细调节，一般应观察到3级以上的衍射谱线。
3． 在超声光栅测声速实验中，应如何正确放置超声池？答：使超声池两侧表面基本垂直于望远镜和平行光管的光轴； 4． 在超声光栅测声速实验中，当找到谱线后，若发现两侧光谱的谱线级次不一样， 应如何调整？答：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。
超声光栅测声速实验数据处理：实验数据记录 实验温度：30C声波传播介质：纯净水数据处理： l f V ∆=/λν黄色谱线：λ=578.0nm f =170mm1.2854.506-5.971 1.4913.793-5.284 1.4823.024-4.506=== MHzm m l m ml k 40.11|35.1144.11|7095.02/419.1419.1=+===∆=∆νV 黄=s m s m /6.1507/107095.1040.1110170100.5783639=⨯⨯⨯⨯⨯⨯--- 绿色谱线：2.1234.506-6.629 2.0403.832-5.872 2.1213.139-5.260 2.1072.399-4.506==== MHz m m l m m l K 40.1169925.009775.2==∆=∆νV 绿=s m s m /5.1513/1069925.01040.1110170101.5463639=⨯⨯⨯⨯⨯⨯--- 蓝色谱线：1.1184.506-5.624 1.1003.985-5.085 1.1173.389-4.506=== MHzmm l mm l K 40.11556.0117.1==∆=∆ν V 蓝=s m s m /0.1519/556.040.111017010435.839=⨯⨯⨯⨯--1510.0m/s /s 1519.0)/3m 1513.5(1507.6V C =++=温度修正公式：)(o o t t t A V V -+= 普通水：V O =1497m/s.A=2.5(m/s*k)t o =25o CV 30=1497+2.5⨯(30-25)=1509.5m/s 本实验测量结果：V 30=1510.0m/sE=%033.05.15095.15090.1510=-。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
班级： 姓名：
同组者：
实验名称：超声光栅与液体中声速的测量
一． 实验目的
（1） 观察并体会液体中超声光栅衍射现象。
（2） 学习一种测定透明液体中声速的方法。
（3） 了解产生超声波的方法。
二． 实验原理
超声波在液体中以纵波形式传播，在波前进的路上，液体被周期
压缩与膨胀，其密度产生周期性变化，形成所谓的疏密波。对任
意波节而言，它两边的质点在某一时刻纷纷涌向节点，使波节附
近成为质点密集区，半周期后，节点两边的质点又向左右散开，
使波节附近成为稀疏区。因为液体对光的折射率与液体的密度有
关系，所以随着液体密度周期性变化，其折射率也在周期性变化。
液体中折射率周期性变化的区域起到了与光学平面光栅相类似
的作用。当入射光线与超声波前进方向互相垂直时，发生拉曼-
奈斯衍射。光栅常数即为两个相邻疏密部分之间的距离，就是超
声波的波长。
V=f* kksin 0，1，2.。。。
实验中观察到的超声光栅与平面光栅不同，衍射图样缺失高级条
纹，而且零级条纹强度较大，这与液槽之间距离有关，距离越大，
缺级现象越严重。
三．实验仪器
WSG-1超声光栅测速仪，光源，分光计，液体槽，测微目镜。
四．实验内容
（1）分别测量几种液体中声速。测量时注意：提供的液体包括
蒸馏水，乙醇，甘油等，对每一种液体，至少测量三级衍射条纹。
更换液体时，一定要将液体槽擦拭干净，以免影响测量准确度。
由)(totVoVt，计算当前温度下不同液体中声速V，与测量值
比较，求取相对不确定度，并分析误差产生原因。（为温度系
数）
（2）配置几种不同浓度的蔗糖溶液，分别测量其中声速，绘制
声速与溶液关系曲线。配置溶液时，应保证溶液的洁净度，悬浮
颗粒的存在会极大影响实验测量效果。
五．数据处理与分析
由公式dkfFkV，k=1,F=170mm,=589.3nm.
1. 蒸馏水
f=10.52MHZ,dk=1.41mm
则V=1494.68m/s
2．纯酒精
f=10.69MHZ,dk=1.74mm
则V=1230.80m/s
3．酒精：水（2：1）
f=8.93MHZ,dk=1.71mm
则V=1252.54m/s
4．酒精：水（4：1）
f=9.16MHZ,dk=1.87mm
V=981.4m/s
5.酒精：水(1:4)
f=11.13MHZ,dk=1.32mm
v=1689.38m/s
6. 酒精：水(1:9)
f=10.57MHZ,dk=1.34mm
v=1580.44m/s
7. 酒精：水(10:1)
f=11.14MHZ,dk=2.29mm
V=963.42m/s
8. 酒精：水(1:1)
f=10.58MHZ,dk=1.64mm
V=1292.56m/s
9. 酒精：水(1:2)
f=10.81MHZ,dk=1.31mm
V=1653.34m/s
误差分析：实验误差主要有:1、仪器误差 2、由于实验者原因，
对于读数产生的误差 3、实验使用的不是纯净水，产生的误差 4、
实验环境条件（温度、气压等）造成的误差
纵坐标声速，横坐标酒精浓度比
由图表可看出，随着酒精浓度的增加，声速先上升到极大，后到
达极小。
六．思考题
1．超声光栅与平面衍射光栅有何不同？
答：超声光栅：由超声波在液体中产生的光栅作用称作超声光栅。
平面衍射光栅：普通的光线衍射光栅光波在介质中传播时被超声
波衍射的现象称为超声致光衍射（亦称声光效应）。超声波作为
一种纵波在液体中传播时，其声压使液体分子产生周期性的变
化，促使液体的折射率也相应地作周期性的变化，形成疏密波。
此时，如有平行单色光垂直于超声波传播方向通过这疏密相同的
液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅，所以称为超声衍射。
单色平行光λ沿着垂直于超声波传播方向通过上述液体时，因折
射率的周期变化使光波的波阵面产生了相应的位相差，经透镜聚
焦出现衍射条纹。这种现象与平行光通过透射光栅的情形相似。
因为超声波的波长很短，只要盛装液体的液体槽的宽度能够维持
平面波（宽度为τ），槽中的液体就相当于一个衍射光栅。
2．相邻波腹间和相邻波节间的距离等于半波长，为什么超声光
栅的光栅常数等于超声波的波长呢？
答：超声波作为一种纵波在液体中传播时，其声压使液体分子产
生周期性的变化，促使液体的折射率也相应地作周期性的变化，
形成疏密波。此时，如有平行单色光垂直于超声波传播方向通过
这疏密相同的液体时，就会被衍射，这一作用，类似光栅，所以
称为超声衍射。 超声波传播时，如前进波被一个平面反射，
会反向传播。在一定条件下，前进波与反射波叠加而形成超声频
率的纵向振动驻波。由于驻波的振幅可以达到单一行波的两倍，
加剧了波源和反射面之间液体的疏密变化程度。某时刻，纵驻波
的任一波节两边的质点都涌向这个节点，使该节点附近的成为质
点密集区，而相邻的波节处为质点稀疏区。半个周期后，这个节
点附近的质点向两边散开变为稀疏区，相邻的波节处变为密集
区。在这些驻波中，稀疏作用使液体折射率减小，而压缩作用使
液体折射率增大。在距离等于波长Λ的两点，液体的密度相同，
折射率也相同