氣柱共振實驗

氣柱共振試驗假如振動的頻率和波的長度是已知的，那么聲波在某種物質(zhì)中的傳播速度就能夠被確定。在這個試驗中，可以采用已知頻率的聲波，求出聲音在空氣中的傳播速度。該聲波的波長能夠采用共振的空氣柱測得。本試驗的目的有兩個，一是通過封閉管子中的共振測定不同頻率的聲波在空氣中的波長;二是采用這種測量方法計算出聲波在空氣中的傳播速度。原理：聲音是借助空氣分子的縱向振動來傳遞的，因此聲波屬于縱波。聲波的傳播速率與介質(zhì)的彈性及密度有關(guān)。在質(zhì)點振動的一個周期內(nèi)，振動狀態(tài)傳播的距離恰是一個波長，所以入=v/f,或入二vT由上式可以看出，同一頻率的波，在不同媒質(zhì)中的波速是不同的，因而波長也就不同。假如知道振源的振動頻率f及聲波之波長我們就可以從上次算出聲音的速度在試驗室中采用不同長度的兩端開口的管子，一端作為聲源的輸入，產(chǎn)生特定頻率的聲波，另一端放置麥克風(fēng)采集管內(nèi)空氣的振動狀況。此時在同一介質(zhì)內(nèi)傳播，且具有相同強度的入射波和反射波，遵循波的疊加原理產(chǎn)生干涉作用。從理論上得知當(dāng)空氣柱的長度I與聲波之波長之間具有以下關(guān)系形成駐波I=—A，n=1,2,32,））C一二X二一一聯(lián)＞，X＞］（30爾二沱吁a）理曾聲音在空氣中的傳播速度，0°C是33L4m/s；當(dāng)溫度更高時，速度會更高些,關(guān)系式：V=331.4+0.6t試驗器材：LABVIEW軟件長度不同的兩端開口管子耳機麥克風(fēng)PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗步驟:1采用電腦中的labview程序產(chǎn)生一個固定可調(diào)頻率的聲波2將耳機放置在開口管的一端入口處，作為振動的聲源3在開口管的另一端放置麥克分，采集聲波振動狀況4采用PXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集有麥克風(fēng)傳遞來的聲波振動信息。、5采用labview程序顯示波形，并理由函數(shù)頻譜分析，紀(jì)錄不同振動頻率下的聲波振幅大小。試驗數(shù)據(jù)處理：管長90cm試驗數(shù)據(jù)頻率幅值100072105076110084100072105076110084115076120072130083150080160083165088166090167094167595168096168595169094170090172086180082182083185091190088195082200080短管43cm試驗數(shù)據(jù)50078600737007580080830868408985093855958609686594870929008495077100075頻率幅值125068127064128072129067131066840898508408985093855958609686594870929008495077100075頻率幅值125068127064128072129067131066試驗數(shù)據(jù)分析:n=l,2,3由上式可知當(dāng)管長L二90cm時f=Vn/3.9*2當(dāng)達到共振頻率時n值對應(yīng)的是不同的頻率，但他們符合上式的關(guān)系有上邊數(shù)據(jù)當(dāng)頻率等于860