赵　杰,房　颐,徐　慧

(上海交通大学 物理与天文系,上海 210003)



对光声现象的研究

赵杰,房颐,徐慧

(上海交通大学 物理与天文系,上海 210003)

摘要：选择第26届IYPT题目“聆听光的声音”，研究了光声现象中光功率与声强以及调制光频与声频的关系. 实验结果表明：光致声声频等于入射光调制光频，光致声的声强与光频呈正相关，即在消除了斩光器的影响后，斩光器频率越高，声强越大.

关键词：光声效应；频率；声强；IYPT

1研究源起

研究问题起源于2013年第26届国际青年物理学家竞赛(IYPT)赛题中的第7题，原文如下：

Hearing light

Coat one half of the inside of a jar with a layer of soot and drill a hole in its cover (see figure 1). When light from a light bulb connected to AC hits the jar’s black wall, a distinct sound can be heard. Explain and investigate the phenomenon.

中文翻译：聆听光的声音

将罐子内表面的一半涂1层锅灰，并在它的盖子上钻1个孔(图1). 当连接交流电的灯泡发出的光照射到罐子的黑墙(锅灰层)时，可以听到明显的声音. 解释和探究该现象.

图1　内表面的一半涂有锅灰的罐子

2研究过程

2.1　实验探究

在实验条件方面，所谓被一定频率调制后的光是指光源的发光功率按一定频率变化的光，生活中最易得的调制光源是接上交流电的白炽灯，声的产生装置选用透明玻璃罐，光的吸收材料是蜡烛在玻璃罐内壁熏出的炭黑层，罐口钻一小孔作为声音传出口.

实验装置如图2所示. 实验探测器使用声音传感器，并利用DIS进行数据分析，将探测得的声音数据绘为声强曲线.

图2　实验装置图

鉴于声音传感器较敏感，为排除环境声音的干扰，本实验的声音图像为环境音及实验光致音的对照，图3为初步试验的声波图像，横坐标为时间……