双光栅多普勒效应实验
本实验为新开设实验。共有两套仪器。
安全提示！禁止直视激光！
请先观看视频，再准备预习报告
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实验原理
由于波源或观测者发生运动，导致接收到的频率与发射频率不同，称为多普勒效应。例如，救护车等特种车辆在靠近与远离路人时，路人听到的鸣笛声音调是不同的。 光波也有多普勒效应，产生红/蓝移现象。 本实验基于光的多普勒效应，来探测微小的振动，具有较高的灵敏度。
本实验中，光源的振动由一个随着音叉一起振动的光栅来实现。由于振动的方向和激光传播的方向垂直，因此，其导致的频移不仅依赖于光栅的速度（和振动的参数有关），还依赖于激光的出射角。 由于光栅只有在特定角度（对应不同的级数）才会有出射光，因此不同级的出射光的频移是不同的。这样我们就得到一系列角度分离，频率不同的出射光，如下图所示。
利用光栅出射角度与光栅结构之间的关系及多普勒效应频移公式，我们可以得到，相邻出射角的光线频率差为
其中，v为光栅的运动速度，由于其在随音叉振动，因此不断随时间改变。d为光栅栅距（与光栅目数相关）。
可见激光的频率很高，示波器等常见仪器无法实现相应的时间分辨率，如何测量光频率的改变？ 在本实验中，我们贴着振动光栅，平行放置一个静止的相同参数的光栅，它们的出射角度是完全一致的。第一个光栅的出射光照到第二个光栅后，会将不同频率的光混合。 频率非常相近的相干波（相干性由激光保证）会形成拍。从上式可估算出拍的频率并不高，在示波器的测量范围内。双光栅原理如下图所示。
光电传感器接受混合后的激光信号，然后和示波器连接。在示波器上我们就可以观察到拍。如下图所示：
因此，本实验的基本内容是通过测量拍的频率、波数来得到光栅的速度和振动的振幅。
实验内容
基本内容（第一周）：
1，了解掌握双光栅多普勒效应的原理。
2，调节光路和仪器，在示波器上看到明显的拍。
3，学会使用该实验方法测量振动的相关参数，并测量音叉在不同的本征频率上的品质因子。
4，调整仪器参数，验证仪器参数对振动测量有无影响。
拓展内容（第二、三周）:
实验仪器
激光器（红光），光栅，音叉，起振器，综合实验仪，示波器。
实验前的思考
- 拍的疏密变化表征了什么？
- 拍的相位突变表征了什么？
- 拍的振幅变化由什么导致？
- 为什么选择光栅？其在该实验中起了什么作用？是否可以替换成其它实验器件？
- 示波器上观察到的周期信号，哪个是拍的周期？ 音叉振动的周期能否读出？
参考文献
以下请根据所选探索内容，在第二、三周实验后参考
- 双光栅测微弱振动实验原理修正.pdf 翟立朋等，大学物理，第38卷第10期，编号1000-0712（2019）10-0041-06