聲學： 超聲波的干涉

描述

P1.7.5.1 超聲波的拍動

P1.7.5.2 兩束超聲波的干涉

P1.7.5.3 超聲波在單縫處的繞射

P1.7.5.4 超聲波在雙縫、多縫和光柵處的繞射

關於波的干涉實驗可以使用超聲波進行，這樣可以更易於理解，因為繞射物體可以用肉眼看到。此外，生成相干聲束也不困難。

在實驗P1.7.5.1中，使用兩個操作頻率稍有不同的超聲波換能器來研究超聲波的拍動。兩個單獨信號的合併產生的信號被解釋為振幅週期變化的振蕩。

\(A(t) ~  \cos(\pi (f_2 – f_1) t)\)

從兩個拍節點之間的時間間隔TS確定拍頻率fS，並與f2 – f1的差異進行比較。

在實驗P1.7.5.2中，由單一發生器驅動兩個相同的超聲波換能器。這些換能器生成兩束相干的超聲波，它們互相干涉。當兩個換能器同相操作時，干涉圖案對應於雙狹縫處平面波的繞射。

\(\sin \alpha = n \cdot \frac{ \lambda}{d}, \quad n = 0, \pm 1, \pm 2, \ldots\)

實驗P1.7.5.3和P1.7.5.4使用超聲波換能器作為點狀源放置在凹面反射器的焦點處。通過這種方式生成的平面超聲波在單縫、雙縫和多縫處進行繞射。超聲波換能器和縫隙安裝在轉盤上，用於計算機輔助記錄繞射圖案。這種配置用於測量不同縫隙寬度b的單縫繞射，以及不同縫隙數目N的多縫和光柵繞射。