[其他]液體表面波干涉儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87202332
• 申請日: 1987-02-20
• 公開（公告）號: CN87202332U
• 公開（公告）日: 1988-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯楷
• 申請（專利權(quán)）人: 云南師范大學(xué)
• 主分類號: G01H3/00
• 分類號: G01H3/00
• 代理公司: 云南省專利事務(wù)所
• 代理人: 馬勇剛

本實用新型涉及一種干涉儀，特別是一種液體表面波干涉儀。

為了實現(xiàn)液體表面波的干涉，得到清晰、穩(wěn)定的干涉圖樣，必須使兩列波滿足波的相干條件，即頻率相同，振動方向相同。有一種公知的水表面波干涉演示儀，是用以相同頻率振動的兩個小球直接敲擊液面而激發(fā)兩列波，使之干涉。由于該裝置的慣性，所激發(fā)的波動頻率不高，所得的干涉圖樣不典型、不連續(xù)，演示達不到預(yù)期效果；不能通過干涉圖樣定量測量有關(guān)物理量。

本實用新型的目的，是提供一種液體表面波干涉儀。此干涉儀激發(fā)的波動頻率較高；形成的干涉圖樣清晰、穩(wěn)定；能由干涉圖樣定量測量液體表面波波長，從而測出液體表面張力系數(shù)。

本實用新型是這樣實現(xiàn)的：將頻率一定的一個電信號，同時輸至兩個性能相同的波發(fā)生器，波發(fā)生器把電振動轉(zhuǎn)換為空氣振動，再把空氣振動垂直引向液面，激發(fā)兩列相干波，形成干涉。電信號由輸出功率大于300毫瓦能提供頻率一定的電信號的常規(guī)信號源提供。波發(fā)生器安裝于支架上，由轉(zhuǎn)換器和導(dǎo)氣管組成，轉(zhuǎn)換器是把電振動轉(zhuǎn)換為空氣振動的裝置，轉(zhuǎn)換器上裝有一導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管把振動的空氣引向液面。波發(fā)生器的安裝使得導(dǎo)氣管所射出的氣流垂直于液面，還使得導(dǎo)氣管和液面不接觸。

本實用新型的進一步改進是：導(dǎo)氣管的橫截面是圓形，其空氣出口端橫截面的直徑和被激發(fā)的液體表面波波長之比小于1／4。

本實用新型的再進一步改進是：導(dǎo)氣管安裝于轉(zhuǎn)換器的下底面。

附圖描述了本實用新型的一個實施例。

附圖1：此干涉儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2：波發(fā)生器放大圖。

附圖3：此干涉儀所獲得的干涉圖樣。

圖1：兩個性能相同的波發(fā)生器〔1〕用導(dǎo)線〔2〕并接于電信號源〔3〕的輸出端，液體盛于容器〔4〕中。波發(fā)生器〔1〕由轉(zhuǎn)換器〔5〕和導(dǎo)氣管〔6〕組成，安裝于支架〔7〕上，其位置使導(dǎo)氣管〔6〕射出的氣流垂直于液面，導(dǎo)電管〔6〕和液面不接觸。

圖2：波發(fā)生器有兩個接線柱〔8〕、〔9〕。導(dǎo)氣管〔6〕的橫截面是圓形的，其空氣出口端〔10〕的橫截面直徑的大小滿足條件：該直徑與被激發(fā)的液體表面波波長之比小于1／4。導(dǎo)氣管安裝在轉(zhuǎn)換器〔5〕的下底面。

用底面透明的盛液容器，將干涉儀置于投影儀上，在20－60HZ范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電信號的頻率，干涉儀可作為演示裝置使用。圖3為干涉儀作演示時在投影儀屏上得到的干涉條紋分布。

在盛液容器底上置一深色襯底，在200－400Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電信號頻率，所得的干涉圖樣可用于測量液體表面波的波長。由波的干涉理論知，兩波源之間的距離改變一個波長時，干涉條紋要變動一次。設(shè)波源移動距離為d，相應(yīng)條紋變動n次，波長入＝ (d)/(n) 。將波發(fā)生器安裝于可移動的支架上，利用上式可測出波長。再利用式α＝ (ρf2λ3)/(2π) （ρ為液體密度，f為液體表面波頻率）即可測出液體表面張力系數(shù)α。

下列為此干涉儀測α的實驗數(shù)據(jù)：

1.待測液體：蒸餾水

室溫t＝18.5℃ 密度ρ＝0.9985×10³kg／m³

用一元線性回歸處理測量數(shù)據(jù)，

算得 K＝45.88×10^－5（m³·Hz²）

表面張力系數(shù)α＝ (ρK)/(2π) ＝72.90×10^－3（N／m）

相關(guān)系數(shù)γ＝0.9998

絕對誤差△α＝0.09×10^－3（N／m）

2.待測液體：無水乙醇

室溫t＝21℃ 密度ρ＝0.7857kg／m³

所用頻率f＝170.0Hz????測得波長入＝1.854mm

則 α＝23.03×10^－3N／m

3.待測液體：乙二醇

室溫t＝21℃ 密度ρ＝1.107kg／m³

所用頻率????f＝170.0Hz????測得波長入＝2.097mm

則 α＝46.95×10^－3N／m

本實用新型頻率和振幅連續(xù)可調(diào)，所得的干涉圖樣、清晰、穩(wěn)定，利用其可定量測量液體表面波的波長，從而測量液體表面張力系數(shù)。系數(shù)誤差小，操作容易，制做簡單，造價低，適合物理教學(xué)使用。

附：式 α＝ (ρf²λ³)/(2π) 的推導(dǎo)

在小振幅條件下，液體表面波的波速