TW-LMT-A型 激光實(shí)驗(yàn)儀
【概述】
從最初的把線圈接在某通訊線路上進(jìn)行,直到現(xiàn)在的無線手機(jī),系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的階段。而在戰(zhàn)爭、間諜和偵破領(lǐng)域中不讓對方知道的——技術(shù)的使用已經(jīng)相當(dāng)普遍了。
本實(shí)驗(yàn)儀采用可見激光進(jìn)行,如果要聽到周圍戒備森嚴(yán)而人不可能接近的房間里的講話聲,可以用一束紅外激光打到該房間的玻璃上從而實(shí)現(xiàn)。
【實(shí)驗(yàn)原理】
光電傳感器是根據(jù)光電效應(yīng)的原理制作而成的,光電效應(yīng)是指物質(zhì)(主要是金屬)在光的照射下釋放電子的現(xiàn)象。這是1887年赫茲首先發(fā)現(xiàn)的,1905年愛因斯坦引入光子概念后才得到圓滿的解釋。以后人們又發(fā)現(xiàn)固體材料內(nèi)的載流子在光線的照射下會產(chǎn)生電導(dǎo)率的變化(光電導(dǎo))或產(chǎn)生電動勢(光致電壓),這些由光產(chǎn)生的電效應(yīng)一般統(tǒng)稱為光電效應(yīng)。
本實(shí)驗(yàn)用可見光范圍內(nèi)的激光束,照射在一個貼有小鏡子的木箱上。木箱內(nèi)裝有收音機(jī),收音機(jī)播音時的聲波引起木箱壁的振動,使照在小鏡子上的激光光斑由于振動發(fā)生相應(yīng)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(yīng)的變化,再將這個變化的電壓經(jīng)放大,輸入揚(yáng)聲器,就能聽到聲音了。
【實(shí)驗(yàn)儀器】
實(shí)驗(yàn)裝置由三部分構(gòu)成:
1.源:由收音機(jī)、小鏡子和木箱組成。收音機(jī)在木箱里發(fā)出的聲波會引起木箱壁的振動,從而使貼在木箱上的小鏡子一起振動。
2.光路:本實(shí)驗(yàn)的光源是半導(dǎo)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,使反射光中帶有了收音機(jī)中聲波的信息。
3.接收裝置:由光電探測器、放大器和揚(yáng)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,會產(chǎn)生電壓的變化,這種電壓變化經(jīng)放大器放大后,由揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換成聲音播出,從而還原出木箱中收音機(jī)的聲音。
【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】
一、必做部分
1.將裝有鏡子木箱放在遠(yuǎn)處(4-8米),將收音機(jī)調(diào)至合適的電臺,使聲音清晰無雜音,并放入木箱內(nèi)關(guān)上箱門。
2.調(diào)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(jī),以及實(shí)驗(yàn)主機(jī)與音箱。
3.敲擊玻璃,在揚(yáng)聲器上應(yīng)能聽到敲擊聲,說明此時光路已調(diào)好、線路已接通。
4.打開木箱內(nèi)收音機(jī),仔細(xì)調(diào)節(jié)探測器與激光光斑之間的相互位置,使光斑移動的中心在探測器的邊緣。此時應(yīng)可聽到揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音。
【思考題】
1.光電效應(yīng)可分三類。光線照射到固體表面時,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(yīng);(2)固體材料內(nèi)載流子的特性發(fā)生變化,引起材料電阻率的變化,此為內(nèi)光電效應(yīng);(3)固體材料產(chǎn)生一定方向的電動勢,此為光致電壓效應(yīng)。從實(shí)驗(yàn)裝置判斷,本實(shí)驗(yàn)采用的是其中的哪一類?
2.不用激光,改用其他光源(如電燈光)可否用來?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(yàn)所到的聲音和強(qiáng)度音質(zhì)不同,請給出合理的解釋。
5.在到的音質(zhì)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幅度是否越大越好?
7.若想用上述裝置“"某密室內(nèi)人的講話聲音,實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)做哪些改進(jìn)?
【實(shí)驗(yàn)拓展】
1.探測器前加上透鏡,重復(fù)實(shí)驗(yàn),給出結(jié)論。
2.本實(shí)驗(yàn)中木箱的箱蓋與木框間是有間隙的。如果箱蓋四周嚴(yán)密固定,情況會如何?用什么辦法可以判斷箱蓋四周的固定情況?
3.如果以鐵筒、塑料盒等代替木箱,能否做此實(shí)驗(yàn)?可一試,并得出相應(yīng)的結(jié)論。
4.*設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),用示波器、信號發(fā)生器、揚(yáng)聲器等對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行半定量的測量,改變聲波頻率,觀測到的波形大小,找出音質(zhì)優(yōu)劣的原因。
【配置清單】
編號 | 名稱 | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 實(shí)驗(yàn)儀主機(jī) | 1 | |
2 | 激光發(fā)射器 | 1 | |
3 | 激光接收器 | 1 | |
4 | 音箱 | 1 | |
5 | 木箱 | 1 | |
6 | 收音機(jī) | 1 | |
7 | 小鏡片(貼在木箱上) | 1 | |
8 | 連接線 | 3 | |
9 | 電源線 | 1 | |
10 | 裝箱清單 | 1 | |
11 | 合格證 | 1 | |
12 | 說明書 | 1 |
此裝箱清單所列內(nèi)容是指包裝箱內(nèi)應(yīng)包括的設(shè)備和資料,不包括您選用的其它配件,如您還選用其它配件,請您在購機(jī)時一并檢查清楚。
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