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《實(shí)驗(yàn)二駐波法測聲速預(yù)習(xí)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、駐波法測聲速一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簆用駐波測定空氣中的聲速p學(xué)會(huì)用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)二．實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)思路：速度的測量（間接測量）：1.運(yùn)動(dòng)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(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
2、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)生一定的電場強(qiáng)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(dāng)交流電信號的頻率與系統(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的頻率，f可由頻率計(jì)測出。波長λ的測定駐
3、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)：，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。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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，0oC時(shí)，聲速為vo＝331.45m
4、／s，顯然在toC時(shí)，干燥空氣中聲速的理論值應(yīng)為三.實(shí)驗(yàn)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(jì)：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(biāo)尺，固定支架組成四．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測量波節(jié)的位置，共測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)四．注意事項(xiàng)：?測量L時(shí)，必須輕而緩慢地調(diào)節(jié)，手勿壓游標(biāo)尺，以
5、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(shí)不能用力過猛。五．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L時(shí)不測量波腹間的距離而測波節(jié)間的距離？六．習(xí)題l根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算聲速及其相對誤差。l本實(shí)驗(yàn)裝置可用作溫度計(jì)嗎？如果L的測量精度為0.002mm，在頻率不變的情況下，能測到的最小溫度變化是多少？
