從初的把線(xiàn)圈接在某通訊線(xiàn)路上進(jìn)行聽(tīng),直到現在全球的無(wú)線(xiàn)手聽(tīng),聽(tīng)系統的發(fā)展經(jīng)歷了漫長(cháng)的階段。而在戰爭偵破領(lǐng)域中不讓對方知道的聽(tīng)——Q聽(tīng)技術(shù)的使用已經(jīng)相當普遍了。
本實(shí)驗儀采用可見(jiàn)激光進(jìn)行聽(tīng),如果要聽(tīng)到周?chē)鋫渖瓏蓝瞬豢赡芙咏姆块g里的講話(huà)聲,可以用一束紅外激光打到該房間的玻璃上從而實(shí)現聽(tīng)。
實(shí)驗原理:
光電傳感器是根據光電效應的原理制作而成的,光電效應是指物質(zhì)(主要是金屬)在光的照射下釋放電子的現象。這是1887年赫茲首先發(fā)現的,1905年愛(ài)因斯坦引入光子概念后才得到圓滿(mǎn)的解釋。以后人們又發(fā)現固體材料內的載流子在光線(xiàn)的照射下會(huì )產(chǎn)生電導率的變化(光電導)或產(chǎn)生電動(dòng)勢(光致電壓),這些由光產(chǎn)生的電效應一般統稱(chēng)為光電效應。
本實(shí)驗用可見(jiàn)光范圍內的激光束,照射在一個(gè)貼有小鏡子的木箱上。木箱內裝有收音機,收音機播音時(shí)的聲波引起木箱壁的振動(dòng),使照在小鏡子上的激光光斑由于振動(dòng)發(fā)生相應位移,這種位移引起反射光位置的變化。用光電探測器接收反射光,由于反射光位置的變化引起探測器受光面積的變化,從而使其輸出電壓發(fā)生相應的變化,再將這個(gè)變化的電壓經(jīng)放大,輸入揚聲器,就能聽(tīng)到聲音了。
實(shí)驗裝置由三部分構成:
監源:由收音機、小鏡子和木箱組成。收音機在木箱里發(fā)出的聲波會(huì )引起木箱壁的振動(dòng),從而使貼在木箱上的小鏡子一起振動(dòng)。
光路:本實(shí)驗的光源是半導體激光器,它將光射向小鏡子,其反射光由光電探測器接收。由于小鏡子的振動(dòng),使反射光中帶有了收音機中聲波的信息。
接收裝置:由光電探測器、放大器和揚聲器音箱組成。帶有聲波信息的激光照在光電探測器上,由于受光面積變化,會(huì )產(chǎn)生電壓的變化,這種電壓變化經(jīng)放大器放大后,由揚聲器轉換成聲音播出,從而還原出木箱中收音機的聲音。
必做部分:
1.將裝有鏡子木箱放在遠處(4-8米),將收音機調至合適的電臺,使聲音清晰無(wú)雜音,并放入木箱內關(guān)上箱門(mén)。
2.調整光路:接通激光器電源,使光束以約45o照射到小鏡子上,并使探測器能夠接收到反射光,接通探測器與主機,以及實(shí)驗主機與音箱。
3.敲擊玻璃,在揚聲器上應能聽(tīng)到敲擊聲,說(shuō)明此時(shí)光路已調好、線(xiàn)路已接通。
4.打開(kāi)木箱內收音機,仔細調節探測器與激光光斑之間的相互位置,使光斑移動(dòng)的中心在探測器的邊緣。此時(shí)應可聽(tīng)到揚聲器發(fā)出的聲音。
思考題:
1.光電效應可分三類(lèi)。光線(xiàn)照射到固體表面時(shí),可能有下面三種情況:(1)物體的電子逸出表面向外發(fā)射,此為外光電效應;(2)固體材料內載流子的特性發(fā)生變化,引起材料電阻率的變化,此為內光電效應;(3)固體材料產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢,此為光致電壓效應。從實(shí)驗裝置判斷,本實(shí)驗采用的是其中的哪一類(lèi)?
2.不用激光,改用其他光源(如電燈光)可否用來(lái)聽(tīng)?為什么?
3.光束照射光電探測器的角度以垂直為好還是傾斜為好?為什么?
4.對于各次實(shí)驗所聽(tīng)到的聲音和強度音質(zhì)不同,請給出合理的解釋。
5.在聽(tīng)到的音質(zhì)的情況下,其聲音仍有些失真,失真主要是由哪些因素引起?
6.照在光電探測器上的光斑移動(dòng)幅度是否越大越好?
7.若想用上述裝置“聽(tīng)"某密室內人的講話(huà)聲音,實(shí)驗裝置應做哪些改進(jìn)?
實(shí)驗拓展:
探測器前加上透鏡,重復實(shí)驗,給出結論。
本實(shí)驗中木箱的箱蓋與木框間是有間隙的。如果箱蓋四周?chē)烂芄潭?,情況會(huì )如何?用什么辦法可以判斷箱蓋四周的固定情況?
如果以鐵筒、塑料盒等代替木箱,能否做此實(shí)驗?可一試,并得出相應的結論。
*設計實(shí)驗,用示波器、信號發(fā)生器、揚聲器等對實(shí)驗內容進(jìn)行半定量的測量,改變聲波頻率,觀(guān)測聽(tīng)到的波形大小,找出音質(zhì)優(yōu)劣的原因。
配置清單:
實(shí)驗儀主機1臺
激光發(fā)射器1個(gè)
激光接收器1個(gè)
音箱1個(gè)
木箱1個(gè)
收音機1個(gè)
小鏡片(貼在木箱上)1個(gè)
連接線(xiàn)3個(gè)
電源線(xiàn)1根
裝箱清單1份
合格證1份
說(shuō)明書(shū)1份
毛細管液體粘滯系數測試實(shí)驗儀
在穩定流動(dòng)的液體中,由于各層液體的流速不同,互相接觸的兩層液體之間有力的作用。兩相鄰層間的這一作用力稱(chēng)內摩擦力或粘滯力,液體這一性質(zhì)稱(chēng)為粘滯性。這是液體的重要性質(zhì)之一,不僅在工程和生產(chǎn)技術(shù)上有著(zhù)廣泛的應用,在生物以及醫學(xué)領(lǐng)域也起著(zhù)重要的作用。 例如,現代醫學(xué)發(fā)現,許多心血管疾病都與血液粘度的變化有關(guān),血液粘度的增大會(huì )使流入人體器官的血流量減少,血液流速減緩,使人體處于供血和供氧不足的狀態(tài),這可能引起多種心腦血管疾病和其他許多身體不適癥狀。因此,測量血粘度的大小是檢查人體血液健康的重要標志之一。
本實(shí)驗儀器是使用奧氏粘度計,采用比較法測量液體粘滯系數。與其他高校中落球法測量液體粘滯系數的方法相比,本實(shí)驗是利用了粘滯流體在垂直毛細管內的流動(dòng)規律,具有所需測量樣品量少、可測不同溫度點(diǎn)、控溫精度高、結果可重復性好等優(yōu)點(diǎn)。不但擴展了學(xué)生的知識面,而且培養了學(xué)生的實(shí)驗操作能力。本實(shí)驗儀器可用于基礎物理實(shí)驗和設計性實(shí)驗。
應用該儀器可以完成以下實(shí)驗內容:
研究在垂直毛細管內的流動(dòng)規律。
通過(guò)比較法,在任一相同溫度下,測量一定量體積未知粘滯系數的液體流過(guò)毛細管的時(shí)間和相同體積已知粘滯系數的液體流過(guò)毛細管的時(shí)間,并通過(guò)計算得出未知液體的粘滯系數。
技術(shù)參數:
控溫分辨率可達0.1℃,控溫范圍:室溫到45℃。
計時(shí)器分辨率:0.1s,量程:0-999.9s。
電機轉速可調。
電源:交流220V±10%。