實(shí)驗(yàn)二駐波法測(cè)聲速課件ppt課件

1、駐波法測(cè)聲速實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模簆用駐波測(cè)定空氣中的聲速p學(xué)會(huì)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)思路：實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)思路： 運(yùn)動(dòng)物體：根據(jù) v=s /t，丈量 s, t波速： 根據(jù) v=f，丈量 f, 如何測(cè)量聲波的 f,？如何產(chǎn)生與探測(cè)？聲波：機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中所激起的機(jī)械波就稱為聲波 聲波的特點(diǎn)：縱波 速度的測(cè)量：間接測(cè)量空氣中聲波：壓力波密度大，壓力大）壓力位移 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(shí)，在極化方向上產(chǎn)生一定的電場(chǎng)強(qiáng)度E且具有線性關(guān)系：可以將

2、正弦交流電信號(hào)變成壓電材料縱向的長(zhǎng)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(guò)來(lái)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(hào)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。正負(fù)電極片后蓋反射板壓電陶瓷片輻射頭當(dāng)交流電信號(hào)的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相近時(shí)，產(chǎn)生共振，電-聲轉(zhuǎn)換最好。因此聲波的頻率等于電信號(hào)的頻率， f 可由頻率計(jì)測(cè)出。波長(zhǎng)的測(cè)定 駐波：兩列傳播方向相反的相同頻率，振幅，振動(dòng)方向的波疊加形成。 設(shè)沿X軸正向傳播的入射波的波動(dòng)方程為： 設(shè)沿X軸負(fù)向傳播的反射波的波動(dòng)方程為:當(dāng)

3、： ，即 k = 0，1，2，3 這些點(diǎn)的振幅最大, 即為波腹 當(dāng) , k = 0，1，2，3 這些點(diǎn)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 。)(2cosxtAY)(2cosxtAY)(2cosxtAY)(2cosxtAY )(2cosxtAY)/2cos1xtAY)/2cos2xtAY)/2cos2xtAYtxAYYYcos)/2sin2(212) 12(2kx2/) 12(/2kx4/) 12(kx2/kx 2/反射面處為波節(jié)，聲壓最大，L=n/2，因此可根據(jù)聲壓的變化確定波節(jié)的位置和波長(zhǎng)。S1S2波節(jié)波腹L=2 聲波在空氣中的傳播速度取決于空氣本身的性質(zhì)RTv-絕

4、熱系數(shù)，絕熱系數(shù)，R-摩爾氣體常數(shù)，摩爾氣體常數(shù)，-空氣分子的摩爾質(zhì)量，空氣分子的摩爾質(zhì)量，T-絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，0 oC時(shí)，聲速為時(shí)，聲速為 vo331.45ms，顯然在，顯然在 t oC時(shí)，干燥時(shí)，干燥空氣中聲速的理論值應(yīng)為空氣中聲速的理論值應(yīng)為 15.273t15.27345.331tv實(shí)驗(yàn)儀器：低頻信號(hào)發(fā)生器：產(chǎn)生交流電信號(hào)毫伏表：測(cè)量由聲壓引起的電信號(hào)數(shù)字頻率計(jì)：測(cè)量電信號(hào)的頻率屏蔽導(dǎo)線：連接各儀器聲波駐波儀：聲波和電信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。由壓電 換能系統(tǒng)A和B，游標(biāo)尺，固定支架組成實(shí)驗(yàn)步驟：p儀器接線柱連接。p接通電源，預(yù)熱15分鐘，置好儀器的旋鈕p尋找適當(dāng)頻率共振頻率）p測(cè)量波節(jié)的位置，共測(cè)16個(gè)數(shù)據(jù)。p記錄室溫p關(guān)斷儀器電源，整理好儀器和用具。p用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)本卷須知：測(cè)量L時(shí)，必須輕而緩慢地調(diào)節(jié)，手勿壓游標(biāo)尺，以免主尺彎曲引起誤差。注意信號(hào)源不要短路，以防燒壞儀器。放置各儀器的旋鈕時(shí)不能用力過(guò)猛。思考題：p在本實(shí)驗(yàn)裝置中駐波是怎樣形成的：p為什么測(cè)L時(shí)不測(cè)量波腹間的距離而測(cè)波節(jié)間的距離？習(xí)題l根據(jù)