Lebold 实验
(212)
华中科技大学物理实验中心 2003 年 8 月
目录
实验 1 实验 2 实验 3 实验 4 实验 5 实验 6 实验 7 实验 8 实验 9 实验 10 实验 11 实验 12 实验 13 实验 14 实验 15 利用超声波研究多普勒效应………………………………1 普朗克常数的测定…………………………………………5 测量重火石玻璃的维尔德(Verdet)常数 ………………9 偶极子………………………………………………………14 傅立叶变换与信号分析……………………………………16 观察在临界温度附近的液态与气态的相变………………21 普尔阱实验…………………………………………………25 在锥光偏振光路中演示 Pockels 效应 ……………………27 氢原子巴尔末系 Hα,Hβ,Hγ谱线波长的测定………31 Kerr 效应 …………………………………………………35
用场致发射显微镜研究钨的晶体结构……………………38 精密干涉仪设计与组装……………………………………43 微波光学系列实验…………………………………………51 虚拟实验(一)……………………………………………61 虚拟实验(二)……………………………………………64
傅立叶变换与信号分析
本实验是 CASSY Lab 实验系统来进行交变信号的测量及分析.主要测量语音信号和 RLC 电路的振荡信号,并采用傅立叶变换的方法进行信号分析
实验目的:
1. 观察不同声音的信号以及傅立叶分析的结果. 2. 进行 RLC 振荡电路耦合振动和非耦合振动电路的频谱分析.经过傅立叶变换后,分析电 路耦合情况.
实验原理:
本实验主要是为了将耦合振动电路的频谱和非偶振动电路的频谱进行比较. 主要部件为 由电容和线圈(包含电感,电阻)组成的串联电路,实验时先给电容两端加上直流电压,按 下开关后,在电感,电阻和电容组成的串联电路中将产生衰减震荡电流,通过测量电容两端 的电压信号,就可以对振荡信号进行频谱分析.对于耦合情况,是将一根铁棒穿过电感线圈 中心,将图所示的两个线圈串在一起,且新增加的电感也与另一电容组成串联电路,这样当 左边电路有振荡电流时,由于铁棒中产生的交变磁场的传递作用,使得两电路耦合起来,这 时所测得电压信号就是左右两个电路耦合后的结果.
实验仪器
CASSY 传感器(524010) 多功能麦克风 STE 型开关 电容器 线圈 导线 计算机 CASSY 实验平台(524200) 面包板(57674)
实验内容: 一,测声音信号
A 接多功能麦克 B 接振荡电路
麦克风
1. 将多功能麦克风和 CASSY 传感器 A 接口连接,打开麦克风开关(方形按钮) . 2. 启动 CASSY Lab 软件,参见附录所述方法,选择测量通道,配置测量参数,调整麦克风 上的增益旋钮,使得测量到语音信号幅度合适.同时注意"采样间隔"参数对测量结果 的影响.注意"采样间隔"应不大于 1ms.测量 1～2 秒左右的语音信号,观察语音信
号的特征. 3. 使用 CASSY Lab 软件生成语音信号的频谱图,观察信号特征,记录语音信号最强的三个 点的频率值.
二,测量振荡电路
1. 如下图所示,在面包板上安装电容,开关等元件,连接电路.用 B 接口测量电容两端的 电压.注意:面包板上每小块区域中的 9 个插孔内部是导通的. 2. 通过调节电压源上的旋扭来设置电容器的充电电压 UB1 到约 9.5 伏. STE 开关
电压调节旋钮
3. 设置 CASSY Lab 的测量参数, "采样间隔"应不大于 20μS, "触发"选项应勾选上.测 量耦合振荡电路时,将两个线圈紧靠在一起,插上铁芯;测量非耦合电路时,将两个线 圈完全分开即可. 4. 首先测量非耦合振荡电路的放电过程. 测量时先在软件中按下"开始"按钮,再按一下 STE 开关开始测量.记录下放电过程的 波形图及傅立叶变换后的频谱图,观察信号特征. 5. 换用不同大小的电容,重复内容 4,比较不同电容下波形的差异. 6. 测量耦合振荡电路的放电过程. 7. 将两个线圈紧靠在一起,插上铁芯,重复内容 4,5.
实验分析
1 在非耦合振荡情况下,换用不同容值的电容元件,测量到信号频率有何不同 试分析 频率和电容之间的定量关系. 2 在没有耦合的情况下产生的是逐步衰减的谐振动.耦合振动产生的是具有相同频率和 波形的节拍信号.耦合情况不同,则波形也不同,从频谱图上观察,测量到的频谱和耦合的 强度有何关系

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