駐波法測聲速

駐波法測聲速實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河民v波測定空氣中的聲速學(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：

如何測量聲波的f,λ？如何產(chǎn)生與探測聲波？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

運(yùn)動(dòng)物體：根據(jù)v=s/t，測量s,t波速：根據(jù)v=fλ，測量f,λ

速度的測量：間接測量空氣中聲波：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：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)測出。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）。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(hào)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(hào)接收器。波長λ的測定

設(shè)沿X軸負(fù)向傳播的反射波的波動(dòng)方程為:設(shè)沿X軸正向傳播的入射波的波動(dòng)方程為：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。駐波的波動(dòng)方程這些點(diǎn)的振幅最大,即為波腹這些點(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。當(dāng)：，即k=0，1，2，3……當(dāng),k=0，1，2，3……波腹波節(jié)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。S1S2波節(jié)波腹L=2λ

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／s，顯然在toC時(shí)，干燥空氣中聲速的理論值應(yīng)為

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：測量由聲壓引起的電信號(hào)數(shù)字頻率計(jì)：測量電信號(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：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(dāng)頻率（共振頻率）測量波節(jié)的位置，共測16個(gè)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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)不能用力過猛。思考題：在本實(shí)驗(yàn)裝置中駐波是怎樣形成的：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？習(xí)題根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算聲速