Messung von Plattenschwingungen sehr kleiner Amplitude durch Lichtstrommodulation

Abstract

An optical method detecting extreme small mechanical amplitudes of vibrating plates was developed. The two components of the plane vibration were measured with an uncertaintyΔa<10⁻⁸ cm, the flexural vibration was measured with an uncertaintyΔa<10⁻⁶ rad. The method is based on the modulation of a small light beam by a vibrating boundary (measuring plane vibrations) or on the modulation of a vibrating light beam by a fixed boundary (measuring flexural vibrations). The possible amplitude resolution power was calculated to beΔa<10⁻¹⁰ cm. Examples of amplitude distributions of thin vibrating quartz plates are given.

Zusammenfassung

Es wurde ein Meßverfahren beschrieben, das es gestattet, Schwingungsamplituden schwingender Platten mit extrem hoher Genauigkeit zu messen. Alle drei Komponenten der Plattenschwingung lassen sich mit diesem Verfahren getrennt messen. Das Verfahren beruht auf der Modulation eines schmalen Lichtbündels an einer schwingenden Kante. Bei den vorgelegten Messungen wurde mit einem AmplitudenauflösungsvermögenΔa≈1Å. gearbeitet. Die Auflösungsgrenze ist jedoch nur durch das Signal/Rausch-Verhältnis begrenzt, so daß bei Verwendung von Beleuchtungsquellen größerer Leuchtdichte ein AmplitudenauflösungsvermögenΔa<10⁻¹⁰ cm erreichbar ist.

Das Meßverfahren wurde zur Untersuchung der Schwingungsbilder dünner Schwingquarzplatten angewendet. Aus diesen Messungen wurden Beispiele angeführt, die den Einfluß der Elektrodenmasse und der Plattenberandung auf die Schwingungsfigur zeigen.