用光声效应产生声拍

大 学 。OU GE 物 理 PHYSICS 17No．12 Dec 1998 用光声效应产生声拍 大募 梁106触31)510631 (华南师范大学物理系，广州 一 f／ 摘 要 报道了用光声效应产生各种不同频率的声波，并用这些声波相干叠加产生声拍的实验原理、方法和 实验结果． 关键词 光声效应；声拍 分类号 一 彦法 诺 1 引言 光声效应是一种超高灵敏度和应用非常广泛的光 谱技术，由于它在物理、化学、生物、医学等领域上用途、 广泛，近 加 多年来对它进行了广泛和深人的研究 为了将这一集光、声、热及徽弱信号检测于一体的综合 技术引进到大学物理中来 ，作者用一套相对简单、易于 制作的实验装置演示了光声效应 的产生过程，而且用 这种实验装置第一次观察到光声效应的拍颇现象． 2 实验方法 光声信号通常比较小，必需用一个密封的光声池才能 探测到．光声池的结构包括一个带透光窗口的密封容器 (通常由金属做成)和一个徽音器组成，其结构如图 1所 示．为了提高光声信号的强度，通常在光声池的另一端加 上炭黑． 圈1 光声池的结构 用光声效应产生声拍的实验装置如图 2所示．氨 氖激光器的型号是 HN791，输出功率 5 mw，斩渡器的 型号是 SR540，示渡器是 PHILIPS公司的 PIvI3266型 存储示渡器，光声池和前置放大器是自制的装置． } 一№ 激光经分束器BS分为两束光束 厶和 ，f 收藉日期：1998 Ol一04；惨回日期：1998 05—11 既 ：可调舟束比分柬镜，M：反射镜，AMP：前置放大器，CH1、 c ：斩渡器，L：透镜，C：光声池，0BC：示波器 图2 实验装置 被斩渡器 CH 调制后经汇聚透镜 L进人光声池，光束 L 经斩渡器C 调制后经汇聚透镜L进人光声池 和 L 经汇聚透镜汇聚到一点．由 f 和 J 产生的声波及拍频信 号由光声池检出后．输送到示波器进行观察． 3 实验结果 我们利 用图2所示的实验装置进行了仔细的实 验．图3是光声信号的大小与斩渡频率的关系曲线 图 3 光声信号的大小与斩波频率的关系曲线 其中实线是理论曲线．圊点·是实验结果 ¨ 2 埔 门 1 撵 2 一 维普资讯 http://www.cqvip.com 大 学 物 理 第 17卷 斩渡频率越高，光声信号越小，显然，实验结果与理论 结果 是完全一致的 图4(a)、(b)分别是光束 』 和光束 ：所激发的光 声信号(斩波频率分别是 甜 ／2 =250 Hz， 2／2 =300 卜k)．图 5是 』 和 』 激发的光声信号的拍频 此外，改变斩波器的斩波频率，可以获得各种不同 ㈨ I| ． - ㈦? 、 (a) ： ， 。 (b)、} 、 、 图4 激光束 ，l和 J2产生的光声信号 频率的声波，同时，两种不同频率的声波的相干叠加， 可以产生不同频率的拍频信号，调节分束镜 BS的分束 比，可以改变 和 的比侧，从而可获得不同振幅的 声波所产生的拍频信号，实验操作非常简单方便． 4 参考文献 1 Pa C K N ．Tam A C PuL~ l optoacoustie spectrc~opy。f coad~sed maner．Rev Med Phys．1981，53(3)：517--550 2 Tam A C 娜 8t1on of photoeco~tic 5en5Lng techniques R M。d Phys．1986．58(2)：381--428 3 罗森威格 A 光声学与光声谱学 王耀俊等译 北京：科学出 版社，1986 25～30 S0UND BEAT INDUCED BY PH0TOAC0USTIC EFFECT Chen Gengsheng Tang Zhilie Liang Ruisheng (Deparnnent of Phy,Acs，South China Nornml University，G'∞ Du，510631，Chitin) Abstract The sound waves and sound beat with different frequencies／~i'e generated using photoa mustie effect． Key words photoacoustic effect；sound heat (上接 22页) 本实验也可作为磁场对电流的作用、弦线的固有 频率和共振的综合性演示实验 参考文献 1 曹董龄等编 物理 学 上册 北京：高等 教育 出版社 l985 2I】3 2 程导睬，江之永 普通物理学 第一册 北京：高等教育出 版社，l99o 218 3 李椿．夏学江 大学物理(理论核心部分)北京：高等教育 出版社 ．1995 239 THE DEMONSTRA1rIoN oF THE M哐CHANICAL sTANDING WAVES BY THE METH0lD 0lF ELECTRlCI1rY Gao Zhenjin XiaO Qing (D n∞t of Physi∞，Nort~ast Normal University，Char~chun，Ji1irI，130024，China) Abstract Usuany the demonstration of a mechanical standing waves is done by the method of a thin string mrmected with tuning fork，the demonstration effects are not obvious．The dem onstration effects of the mechanical standing waves by the method of altemating current is more obvious Key words mechanical standing wave；vibration of strings；natural frequency 维普资讯 http://www.cqvip.com