实验二驻波法测声速预习

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1、驻波法测声速一．实验目的：p用驻波测定空气中的声速p学会用逐差法处理实验数据二．实验原理和设计思路：速度的测量（间接测量）：1.运动物体：根据v=s/t，测量s,t2.波速：根据v=fλ，测量f,λ如何测量声波的f,λ？如何产生与探测？声波：机械振动在弹性介质中所激起的机械波就称为声波声波的特点：纵波空气中声波：压力波（密度大，压力大）该省略图像为：一条正弦函数图象（表示压力）与一条余弦函数图象（表示位移）声波的产生和接收压电换能器：压电陶瓷片是由一种多晶结构的压电材料（如石英、锆钛酸铅陶瓷等），在一定温度下经极化处理制

2、成的。它具有压电效应，即受到与极化方向一致的应力T时，在极化方向上产生一定的电场强度E且具有线性关系：可以将正弦交流电信号变成压电材料纵向的长度伸缩，使压电陶瓷片成为超声波的波源。即压电换能器可以把电能转换为声能作为超声波发生器，反过来也可以使声压变化转化为电压变化，即用压电陶瓷片作为声频信号接收器。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能转换为电能作为声波接收器之用。当交流电信号的频率与系统的固有频率相近时，产生共振，电-声转换最好。因此声波的频率等于电信号的频率，f可由频率计测出。波长λ的测定驻

3、波：两列传播方向相反的相同频率，振幅，振动方向的波叠加形成。设沿X轴正向传播的入射波的波动方程为：设沿X轴负向传播的反射波的波动方程为:当：，即k=0，1，2，3……这些点的振幅最大,即为波腹当,k=0，1，2，3……这些点的振幅始终为零，即为波节。故知，相邻波腹(或波节)的距离为。反射面处为波节，声压最大，L=nλ/2，因此可根据声压的变化确定波节的位置和波长。声波在空气中的传播速度取决于空气本身的性质γ-绝热系数，R-摩尔气体常数，μ-空气分子的摩尔质量，T-绝对温度在标准状态下，0oC时，声速为vo＝331.45m

4、／s，显然在toC时，干燥空气中声速的理论值应为三.实验仪器：1.低频信号发生器：产生交流电信号2.毫伏表：测量由声压引起的电信号3.数字频率计：测量电信号的频率4.屏蔽导线：连接各仪器5.声波驻波仪：声波和电信号相互转换。由压电换能系统A和B，游标尺，固定支架组成四．实验步骤：p仪器接线柱连接。p接通电源，预热15分钟，置好仪器的旋钮p寻找适当频率（共振频率）p测量波节的位置，共测16个数据。p记录室温p关断仪器电源，整理好仪器和用具。p用逐差法处理实验数据四．注意事项：Ø测量L时，必须轻而缓慢地调节，手勿压游标尺，以

5、免主尺弯曲引起误差。Ø注意信号源不要短路，以防烧坏仪器。Ø放置各仪器的旋钮时不能用力过猛。五．思考题：p在本实验装置中驻波是怎样形成的：p为什么测L时不测量波腹间的距离而测波节间的距离？六．习题l根据测量数据计算声速及其相对误差。l本实验装置可用作温度计吗？如果L的测量精度为0.002mm，在频率不变的情况下，能测到的最小温度变化是多少？