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】

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。