《双光栅测弱振动》PPT课件.ppt

《双光栅测弱振动》PPT课件主要讲解了如何利用双光栅技术测量微弱振动，结合多普勒效应和拍效应进行实验。以下是详细的解析： **多普勒效应**： 多普勒效应是1842年由克里斯蒂安·多普勒提出的物理现象，当观察者与声源或光源之间有相对运动时，观察到的频率会发生变化。在医学超声、海洋学、卫星导航等多个领域都有广泛应用。 **拍**： 拍是两列频率相近的波相互干涉形成的周期性强度变化现象。在本实验中，通过两片光栅迭加产生的光拍，可以用来测量微小的振动。 **实验原理**： 1. **位相光栅衍射**：位相光栅在激光照射下，由于不同区域的光波相位延迟，使得入射光被转换为带有特定波阵面的出射光。 2. **运动光栅产生的频移**：如果光栅在某一方向以速度v移动，出射的衍射光会产生多普勒频移，频率发生变化。 3. **光拍的获得**：通过两片紧贴的光栅，一片静止，一片移动，它们的衍射光叠加形成光拍，光拍的频率即为拍频。 4. **微弱振动振幅测量**：在示波器上数出光拍波形的数量，可以计算出振动的振幅。 5. **实验仪器**：包括半导体激光器、双光栅、光电池、音叉、导轨、示波器等，用于创建和测量振动。 6. **实验内容**：调整光路，观测谐振曲线，改变音叉的质量和分布，以及输入功率，研究这些因素对共振频率和振幅的影响。 **注意事项**： - 静光栅与动光栅保持一定距离，避免碰撞。 - 双光栅需保持严格平行，确保光拍曲线的清晰。 - 调整光电池高度以优化光拍信号质量，但并非越高越好。 **实验报告**： 实验数据应规范记录，通过作图法绘制不同条件下的谐振曲线，对比分析并给出理论解释。 **光栅Talbot长度的测量**： Talbot效应是衍射自成像的现象，通过测量Talbot长度可以用于光学测量、信息存储等多种应用。动态叠栅条纹的调制度可用来精确测定Talbot长度，方法直观且准确度高。 实验原理中，光栅1透过率的傅立叶级数与光栅2位置的关系，导致在特定位置形成叠栅条纹，而这些条纹的强度变化与Talbot长度密切相关。通过调整光栅2的位置，找到强度最大（即可见度最大）的位置，对应的Z值即为Talbot长度。 总结，本课件主要涉及多普勒效应、拍效应、光栅衍射以及基于这些原理的微弱振动测量技术，还介绍了Talbot效应及其在光学测量中的应用，是一份全面介绍光学振动测量的教学资料。