基于李萨如图形原理的音叉频率测量仪
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基于李萨如图形原理的音叉频率测量仪 作者：王晓
来源：《今日湖北·中旬刊》2013年第06期
摘 要 本作品对李萨如发明的一个李萨如图形绘制装置进行了改装，用一个基于单片机的频率可调的频率发生器驱动喇叭来取代其中的一个音叉。频率显示通过数码管显示，形象直观。作品实现起来比较简单，成本较低，适合推广使用。它采用STC89C52单片机作为频率发生器的主控芯片，可方便使用者任意使用某个频率范围下的某个频率，操作简单，适合实验者把更多的精力花费在对实验结果的分析上。
关键词 李萨如 频率发生器 STC89C52单片机
一、基本概念与基本原理
（一）音叉的基本定义
音叉（tuning fork）是呈“Y”形的钢质或铝合金发声器，各种音叉可因其质量和叉臂长短、粗细不同而在振动时发出不同频率的纯音。音叉检查在鉴别耳聋性质——传音性聋或感音性聋方面，是一种简便可靠的常用诊查方法。
用音叉取“标准音”是钢琴调律过程中十分重要的环节之一。它的重要性在于关系到一台钢琴各键音处在什么音高位置上。在教学中，音叉可以用来演示共振。
敲击音叉，采集声波波形图。试验发现：轻敲音叉，音叉振幅小，波形图的幅度小，这时音叉发出的声音也小；重敲音叉，音叉的振幅大，波形图的幅度大，这时音叉发出的声音也大。说明：响度跟音叉振动的振幅有关。振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。
（二）激光器原理
除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。
（三）李萨如图形