實驗二駐波法測聲速預(yù)習(xí)

駐波法測聲速一．實驗?zāi)康模河民v波測定空氣中的聲速學(xué)會用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)實驗原理和設(shè)計思路：速度的測量（間接測量）：1.運動物體：根據(jù)v=s/t，測量s,t2.波速：根據(jù)v=fλ，測量f,λ如何測量聲波的f,λ？如何產(chǎn)生與探測？聲波：機械振動在彈性介質(zhì)中所激起的機械波就稱為聲波聲波的特點：縱波空氣中聲波：壓力波（密度大，壓力大）該省略圖像為：一條正弦函數(shù)圖象（表示壓力）與一條余弦函數(shù)圖象（表示位移）聲波的產(chǎn)生和接收壓電換能器：壓電陶瓷片是由一種多晶結(jié)構(gòu)的壓電材料（如石英、鋯鈦酸鉛陶瓷等），在一定溫度下經(jīng)極化處理制成的。它具有壓電效應(yīng)，即受到與極化方向一致的應(yīng)力T時，在極化方向上產(chǎn)生一定的電場強度E且具有線性關(guān)系：可以將正弦交流電信號變成壓電材料縱向的長度伸縮，使壓電陶瓷片成為超聲波的波源。即壓電換能器可以把電能轉(zhuǎn)換為聲能作為超聲波發(fā)生器，反過來也可以使聲壓變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，即用壓電陶瓷片作為聲頻信號接收器。因此，壓電換能器可以把電能轉(zhuǎn)換為聲能作為聲波發(fā)生器，也可把聲能轉(zhuǎn)換為電能作為聲波接收器之用。當交流電信號的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相近時，產(chǎn)生共振，電-聲轉(zhuǎn)換最好。因此聲波的頻率等于電信號的頻率，f可由頻率計測出。波長λ的測定駐波：兩列傳播方向相反的相同頻率，振幅，振動方向的波疊加形成。設(shè)沿X軸正向傳播的入射波的波動方程為：設(shè)沿X軸負向傳播的反射波的波動方程為:當：，即k=0，1，2，3……這些點的振幅最大,即為波腹當,k=0，1，2，3……這些點的振幅始終為零，即為波節(jié)。故知，相鄰波腹(或波節(jié))的距離為。反射面處為波節(jié)，聲壓最大，L=nλ/2，因此可根據(jù)聲壓的變化確定波節(jié)的位置和波長。聲波在空氣中的傳播速度取決于空氣本身的性質(zhì) γ-絕熱系數(shù)，R-摩爾氣體常數(shù)，μ-空氣分子的摩爾質(zhì)量，T-絕對溫度在標準狀態(tài)下，0oC時，聲速為vo＝331.45m／s，顯然在toC時，干燥空氣中聲速的理論值應(yīng)為三.實驗儀器：1.低頻信號發(fā)生器：產(chǎn)生交流電信號2.毫伏表：測量由聲壓引起的電信號3.數(shù)字頻率計：測量電信號的頻率4.屏蔽導(dǎo)線：連接各儀器5.聲波駐波儀：聲波和電信號相互轉(zhuǎn)換。由壓電換能系統(tǒng)A和B，游標尺，固定支架組成實驗步驟：儀器接線柱連接。接通電源，預(yù)熱15分鐘，置好儀器的旋鈕尋找適當頻率（共振頻率）測量波節(jié)的位置，共測16個數(shù)據(jù)。記錄室溫關(guān)斷儀器電源，整理好儀器和用具。用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)注意事項：測量L時，必須輕而緩慢地調(diào)節(jié)，手勿壓游標尺，以免主尺彎曲引起誤差。注意信號源不要短路，以防燒壞儀器。放置各儀器的旋鈕時不能用力過猛。思考題：在本實驗裝置中駐波是怎樣形成的：為什么測L時不測量波腹間的距離而測波節(jié)間的距離？習(xí)題根據(jù)測量數(shù)據(jù)