大学物理声波 超声波
大学物理实验超声波速测量实验报告
大学物理实验超声波速测量实验报告大学物理实验超声波速测量实验报告一实验目的1.了解超声波的物理特性及其产生机制；2.学会用相位法测超声波声速并学会用逐差法处理数据；3.测量超声波在介质中的吸收系数及反射面的反射系数；4.并运用超声波检测声场分布。
5.学习超声波产生和接收原理，6.学习用相位法和共振干涉法测量声音在空气中传播速度，并与公认值进行比较。
7.观察和测量声波的双缝干涉和单缝衍射二实验条件HLD-SV-II型声速测量综合实验仪，示波器，信号发生仪三实验原理1、超声波的有关物理知识声波是一种在气体。
液体、固体中传播的弹性波。
声波按频率的高低分为次声波（f＜20Hz）、声波（20Hz≤f≤20kHz）、超声波（f>20kHz）和特超声波（f≥10MHz），如下图。
声波频谱分布图振荡源在介质中可产生如下形式的震荡波：横波：质点振动方向和传播方向垂直的波，它只能在固体中传播。
纵波：质点振动方向和传播方向一致的波，它能在固体、液体、气体中的传播。
表面波：当材料介质受到交变应力作用时，产生沿介质表面传播的波，介质表面的质点做椭圆的振动，因此表面波只能在固体中传播且随深度的增加衰减很快。
板波：在板厚与波长相当的弹性薄板中传播的波，可分为SH波与兰姆波。
超声波由于其波长短、频率高，故它有其独特的特点：绕射现象小，方向性好，能定向传播；能量较高，穿透力强，在传播过程中衰减很小，在水中可以比在空气或固体中以更高的频率传的更远，而且在液体里的衰减和吸收是比较低的；能在异质界面产生反射、折射和波形转换。
2、理想气体中的声速值声波在理想气体中的传播可认为是绝热过程，因此传播速度可表示为μrRT=V (1)式中R 为气体普适常量(R=8.314J/(mol.k))，γ是气体的绝热指数(气体比定压热容与比定容热容之比)，μ为分子量，T 为气体的热力学温度，若以摄氏温度t 计算，则：t TT +=0 K T 15.2730=代入式(1)得，000001V 1)(V T t T t T rR t T rR ++⋅+=＝＝μμ (2)对于空气介质，0℃时的声速0V =331.45m /s 。
大学物理学：驻波、声波和多普勒效应
大气湍流、火山爆发、地震、陨石落地、雷暴、磁暴等大 规模自然活动中，都有次声波产生。
三、 次声波
3、次声波的用途 科学研究：
①研究地球、海洋、大气等大规模运动；②对自然灾 害性事件（如火山爆发、地震等）进行预报，深入认 识自然规律。
军事应用：
①军事侦察；②次声波有杀伤性。
8 多普勒效应
引起人的听觉的声波，还有一定的声强范围。大约为10－12 瓦/米2 ～1瓦/米2。声强太小听不见，太大会引起痛觉。
规定声强 I0=10-12瓦/米2作为测定声强的标准
定义声强级L为：
I LI lg I0
单位为贝耳(Bel)
1Bel=10dB 单位为分贝(dB)
声源
引起痛觉的声音 炮声 铆钉机 交通繁忙的街道 通常的谈话 耳语 树叶沙沙声
例、车上一警笛发射频率为1500Hz的声波。该车正以20m·s-1的速 度向某方向运动，某人以的5m·s-1速度跟踪其后，已知空气中的 声速为330 m·s-1，求该人听到的警笛发声频率以及在警笛后方空 气中声波的波长。
例、车上一警笛发射频率为1500Hz的声波。该车正以20m·s-1的速 度向某方向运动，某人以的5m·s-1速度跟踪其后，已知空气中的 声速为330 m·s-1，求该人听到的警笛发声频率以及在警笛后方空 气中声波的波长。
1
120
1 10－2 10－5 10－6 10－10 10－11 10－12
120
100
震耳
70
响
60
正常
20
轻
10
极轻
0
I LI lg I0
二、 超声波 1、概念
超声波是频率高于20000Hz的声波，波长极短。
声波
四、学习目标1.知道可听声的频率范围通常在20Hz至20000Hz之间，频率高于20000Hz的声波叫做超声波（supersonic wave），频率低于20Hz的声波叫做次声波（infrasonic wave）。
2.知道超声波、次声波的特点。
查阅资料、收集编辑有关超声波、次声波应用和防止其危害的实例人耳所能听到声波的频率范围通常在20Hz至20000Hz之间，我们把它叫做可听声。
频率高于20000Hz的声波叫做超声波（supersonic wave）频率低于20Hz的声波叫做次声波（infrasonic wave）教材分析重点、难点和疑点重点：（1）知道什么叫超声波、什么叫次声波。
（2）知道超声波、次声波的特点。
难点：查阅资料、收集编辑有关超声波、次声波应用和防止其危害的实例疑点：区分超声波、次声波教材解读1.人听觉的频率范围活动2.8 测一测你听觉的频率范围用一台音频发生器由低到高发出不同频率的声音．你先闭上眼睛仔细听，当刚听见声音时就举起手臂，直到听不见声音时再把手臂放下．．另一位同学根据你的动作记录相应声音频率的数值，这就是你所能听见声音的频率范围．用同样的方法测一测其他同学的听觉范围。
比一比，结果相同吗？人耳所能听到声波的频率范围通常在20Hz至20000Hz之间，我们把它叫做可听声。
频率高于20000Hz的声波叫做噪声波（supersonic wave）频率低于20Hz的声波叫做次声波（infrasonic wave）每个人的听觉范围并不相同．有些年轻人可以感觉到低于20Hz的声音，年龄越大，越听不见频率较低或较高的声音．各类动物之间的听觉范围区别较大．有些动物，如蝙蝠、海豚、飞蛾等能听见超声波，而大象、鲸等能听见次声波．1.测听觉的频率范围提出问题人听觉频率范围是多少？猜想与假设（1） 0～10000Hz（2） 10000～20000Hz（3） 20000～30000Hz（4） 0～30000Hz设计实验（或制定计划）用图2-23音频发生器发出由低到高的音频信号，被测试的同学不要离音箱太远，防止因为响度的衰减而听不见声音．测试时要闭上眼睛或背对音箱仔细听。
大学物理实验超声波速测量实验报告
大教物理真验超声波速丈量真验报告之阳早格格创做一真验脚段1.相识超声波的物理个性及其爆收体造；2.教会用相位法测超声波声速并教会用逐好法处理数据；3.丈量超声波正在介量中的吸支系数及反射里的反射系数；4.并使用超声波检测声场分散.5.教习超声波爆收战接支本理，6.教习用相位法战共振搞涉法丈量声音正在气氛中传播速度，并与公认值举止比较.7.瞅察战丈量声波的单缝搞涉战单缝衍射二真验条件HLD-SV-II型声速丈量概括真验仪，示波器，旗号爆收仪三真验本理1、超声波的有关物理知识声波是一种正在气体.液体、固体中传播的弹性波.声波按频次的下矮分为次声波（f＜20Hz）、声波（20Hz≤f≤20kHz）、超声波（f>20kHz）战特超声波（f≥10MHz ），如下图.声波频谱分散图振荡源正在介量中可爆收如下形式的震荡波：横波：量面振荡目标战传播目标笔曲的波，它只可正在固体中传播.纵波：量面振荡目标战传播目标普遍的波，它能正在固体、液体、气体中的传播.表面波：当资料介量受到接变应力效率时，爆收沿介量表面传播的波，介量表面的量面搞椭圆的振荡，果此表面波只可正在固体中传播且随深度的减少衰减很快.板波：正在板薄与波少相称的弹性薄板中传播的波，可分为SH 波与兰姆波.超声波由于其波少短、频次下，故它有其特殊的个性：绕射局里小，目标性好，能定背传播；能量较下，脱透力强，正在传播历程中衰减很小，正在火中不妨比正在气氛或者固体中以更下的频次传的更近，而且正在液体里的衰减战吸支是比较矮的；能正在同量界里爆收反射、合射战波形变换.2、理念气体中的声速值声波正在理念气体中的传播可认为是绝热历程，果此传播速度可表示为μrRT=V (1)式中R 为气体普适常量(R=8.314J/(mol.k))，γ是气体的绝热指数(气体比定压热容与比定容热容之比)，μ为分子量，T 为气体的热力教温度，若以摄氏温度t 估计，则：t T T +=0 K T 15.2730=代进式(1)得，000001V 1)(V T t T t T rRt T rR++⋅+=＝＝μμ (2)对付于气氛介量，0℃时的声速0V m /s .若共时思量到气氛中的蒸汽的效率，校准后声速公式为：s m pp T t w /)319.01)(1(45.331V 0++= (3) 式中w p 为蒸汽的分压强，p 为大气压强.3、共振搞涉法设有一从收射源收出的一定频次的仄里声波，通过气氛传播，到达接支器，如果接支里与收射里庄重仄止，进射波即正在接支里上笔曲反射，进射波与反射波相搞涉产死驻波，反射里处为位移的波节.改变接支器与收射源之间的距离l ，正在一系列特定的距离上，媒量中出现宁静的驻波共振局里.此时，l 等于半波少的整数倍，驻波的幅度达到极大；共时，正在接支里上的声压波背也相映天达到极大值.没有易瞅出，正在移动接支器的历程中，相邻二次达到共振所对付应的接支里之间的距离即为半波少.果此，若脆持频次 v 没有变，通过丈量相邻二次接支旗号达到极大值时接支里之间的距离(2/λ)，便不妨用λv =V 估计声速.声压变更与接支器位子的关系：4、相位比较法收射波通过传声媒量到达接支器，所以正在共一时刻，收射处的波与接支处的波的相位分歧，其相位好 ϕ可利用示波器的李萨如图形去瞅察.ϕ 战角频次 ω、传播时间 t 之间犹如下关系：共时有：T /2πω=,V ,VT l t ==λ （式中T 为周期），代进上式可供得声速V .λ的决定用如下要领：根据当,...)3,2,1(2/==n n l λ时，得πϕn =.真验时，通过改变收射器与接支器之间的距离，可瞅察到相位的变更.而当相位好改变 π时，相映的距离l 的改变量即为半个波少.为透彻测定波少的值，正在本量的支配中要连绝测多个相位改变π的面的坐标，再用逐好法算出波少λ的值，根据波少战频次值可供出声速.止波法相位好图：5声速丈量及声波的单缝搞涉与单丝衍射由于超声波具备波少短，易于定背收射及抗搞扰等便宜，所以正在超声波段举止声速丈量是比较便当的.本真验用共振搞涉法战相位比较法丈量声音正在气氛中传播的声速；并钻研声波单缝搞涉，单缝衍射及声波的反射局里，将丈量截止与表里估计举止比较，进而对付动摇教的物理顺序战基础观念有更深的明白.6、声波的搞涉战衍射单缝搞涉真验拆置如图1所示.对付于分歧的α角，如果从单缝到接支器的程好是整或者波少的整数倍，便会爆收相少搞涉，果而瞅察到搞涉强度的极大值；当程好是半波少的偶数倍时，搞涉强度有极小值.果此，搞涉强度出现极大值与极小值的条件如下：极大值：λαn d =sin (4) 极小值：λα)21(sin +=n d (5) 式中，n 为整或者整数，d 为二个缝核心位子的距离，λ为声音的波少.图1衍射效力用超声波也不妨瞅察到，采与1个单缝，如图2所示.当去自单缝的一半的辐射与去自另一半的辐射出进半波少偶数倍时，会爆收相消搞涉，果此相消搞涉条件是：λα)21(sin 2+=n a （6） 式中，n =0，±1，±2，……，a 为单缝缝宽，α为接支器离核心位子转过角度.图2三、真验真量(一)：声音正在气氛中传播速度丈量1、安排尝试系统的谐振频次按图4将真验拆置接好.正弦波的频次与40KHz，安排接支换能器尽大概近距离，且使示波器上的电源旗号为最大.而后，将二个换能器分启稍大些距离（约5-6cm），使接支换能器输进示波器上的电压旗号为最大.再安排频次，使该旗号真真为该位子极大值.此时旗号源输出频次才最后等于二个换能器的固有频次.正在该频次上，换能器输出较强的超声波.2、正在谐振频次处用共振法战相位法测声速.当测得一声速极大值后，连绝天移动接支端的位子，丈量相继出现20个极大值所相映的各接支里位子L，再用i逐好法供波少值.正在用相位比较法时，将接支器与示波器的Y轴贯串，收射器与示波器X轴贯串，即可利用李萨如图形去瞅察收射波与接支波的相位好，适合安排Y轴战X轴敏捷度，便能赢得比较谦意的李萨如图形.对付于二个共频次互相笔曲的简谐振荡的合成，随着二者之间相位好从0--π变更，其李萨如图形由斜率为正的曲线形成椭圆，再由椭圆变到斜率为背的曲线.记录游标卡尺上读数时，应采用李萨如图形为曲线时所对付应的位子.每移动半个波少，便会沉复出现斜率正背接替的曲线图形.3、本真验温度应透彻小心天丈量（为什么？），并测出温度计搞泡温度战干泡温度，查表得到该状态下的p值，w再测得真验室当时的气压值p，（搞燥天气可没有必丈量pw 战p）（详睹参照资料1战3），则可由式（3）供出声速值.4、将上述二种要领的丈量截止比较，估计相对付偏偏好.选搞真验：（安排性真验）（二）声波的单缝搞涉用图1所示单缝拆置去搞搞涉真验.真验须谦脚公式（4）战公式（5）条件.为了缩小由于二个缝处的衍射所引起的搀纯性.简朴的办法是每个缝宽度均小于1个波少（约8-9mm为一个波少），缝宽仅2-3mm，而二个缝相隔为几个波少，（本量使用单缝间距约为3倍波少）.那时，丈量出主极大，次极大战极小值的位子.要瞅察更多极大值战极小值位子，须将牢固螺丝脱掉，搁好后.转化更大角度瞅察到.（三）声波的单缝衍射用图2所示单缝拆置去搞瞅察声波的单缝衍射真验（注意脱掉牢固螺丝必须保存好）.体验声波衍射的物理含意.将转化紧固螺丝脱掉(注意螺丝战螺帽没有克没有及掉)搁正在纸盒内.将接支器绕轴心转化，不妨瞅察接支旗号正在分歧角位子时强度的变更，由公式(6)可估算一级极小值的角度.不妨正在谦脚公式(6)的条件下，瞅测到一级极小值.估算一下衍射是可与表里值普遍，转化更大角度时，可瞅测到一级极大值.四、使用注意事项1、仪器与拆置对接的电缆线，没有宜多拆、多接.角度牢固螺丝也没有宜让教死时常脱掉.最好规划是配一套公用“声速丈量概括真验仪”.让教死教习接拆共轴电缆接洽，以及瞅测大角度时单缝搞涉战单缝衍射，并备1个洪量角器.2、数隐游标卡尺使用时，应沉沉移动，移动时速度须缓而匀称.真验中断时，应将数隐部分电源关关.3、挪动变化仪器时，没有克没有及将数隐游标卡尺当脚柄使用.应二脚拿底板挪动变化拆置.4、通常，没有搞真验时，应用防尘罩(或者布)防尘，以预防灰尘加进换能器.五、思索与计划1、声波与光波、微波有何辨别？2、为何正在声波产死驻波时，正在波节位子声压最大，果而接支器输出旗号最大？3、正在什么条件下，声波传播中的压缩与稠密没有是绝热历程？那对付声速丈量截止有何效率？。
09 大学物理实验 声速的测量
/2 /2 /2 /2 /2
声压驻波分布
L
2、相位比较法 S2接收声波并转换为电信号，该电信号与输 入到S1的电信号频率相同，仅相位有所延迟， 相位延迟量与超声波在S1和S2之间传播的距 离有关：
2
L
如果将发射端和接收端输出的电信号分别分 别输入到示波器的x，y轴，这两个信号在示 波器上将显示出李萨如图形。
二、实验装置介绍
本实验使用信号发生器输出一个高频交流电信 号到超声发生器，用于产生超声波，超声接收 器接收到超声波后通过换能器转变为电信号， 并输出到示波器，进行观察测量。 超声声速测定仪
信号发生器
发射换能器 接收换能器
Y 示波器
S1
S2
超声声速测定仪由两个换能器（一个发射端， 一个接收端）、鼓轮和标尺组成。转动鼓轮可 使一个换能器在导轨上移动，移动距离可由标 尺和鼓轮读出。
2.计算超声波在空气中传播速度的公认值，对共 振干涉法和相位比较法测得的声速分别计算定 值误差。
三、波长的测定
1、共振干涉法
超声发生器（S1）发出的声波，经空气传播到接 收器（S2），S2在接收声波信号的同时反射部分 声波信号。如果S2与S1严格平行，入射波即在接 收面上垂直反射，当S1和S2之间的距离L满足下 式：L= n /2 （n=1、2..）时，形成驻波。
L
S1发射
S2反射
当S1和S2之间的距离L连续改变时，示波器 上的信号幅度呈现周期性的变化，振幅从最 大变到另一个最大说明接收器移动了λ/2的距 离 ，而S2移动的距离可由标尺和鼓轮读出， 从而计算出波长λ 。
超声波在空气中的传播速度是温度的函数，其 理论值计算公式为：
t 0
t ( C ) 1 273.15
大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
大学物理实验超声波声速的测量(含数据)
一、实验目的
1、测量水中超声波的传播速度；
二、实验器材
2、水槽；
3、测量卡尺。
三、实验原理
超声波声速可以通过测量超声波在介质中传播的时间和距离来确定。
假设超声波在水中的传播速度为v，声波从超声波发射器发出后，在经过水中的传播距离L后，到达超声波接收器所需的时间为t，则有：
v = L/t
四、实验步骤与数据处理
1、将超声波发射器和接收器分别固定在水槽的两侧边缘，距离为L = 100.0 cm。
2、开始实验前，先开启超声波声速测量仪，待其进入正常工作状态后再进行后续步骤。
3、将水箱中的水注满，保证水面平整，不产生涟漪。
4、在超声波声速测量仪屏幕上调节并观察渐进式扫描波形直到找到超声波信号。
然后在屏幕上调节幅度使其在2/3波形范围内。
这个范围内的任何波形变化都可能导致声波时间测量误差。
5、在超声波声速测量仪屏幕上记录观察到的第一个波峰（应为正弦波的正向部分）的位置，这标志着声波的发射时刻。
7、重复实验三次，并将每组实验数据记录在下表中。
实验次数时间t（ms）
1 0.270
2 0.267
3 0.269
8、计算各次实验的平均时间t和超声波速度v：
t = (0.270 ms + 0.267 ms + 0.269 ms) / 3 = 0.269 ms
五、实验结论
本实验测量得到的水中超声波的传播速度为3.72 km/s。
实验结果和实际值（约为1.5 km/s）存在较大的偏差，可能是由于实验误差和水中的水质、温度等因素的影响。
大学物理实验报告-声速的测量
实验报告令狐采学声速的测量【实验目的】1.学会用共振干涉法、相位比较法以及时差法测量介质中的声速2.学会用逐差法进行数据处理；3.了解声速与介质参数的关系。
【实验原理】由于超声波具有波长短，易于定向发射、易被反射等优点。
在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短，可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现，最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。
本实验采用的是压电陶瓷制成的换能器(探头)，这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为：v fλ=⋅(1) 由(1)式可知，测得声波的频率和波长，就可以得到声速。
同样，传播速度亦可用/(2)表v L t示，若测得声波传播所经过的距离L和传播时间t，也可获得声速。
1.共振干涉法实验装置如图1所示，图中和为压电晶体换能器，作为声波源，它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后，由于逆压电效应发生受迫振动，并向空气中定向发出以近似的平面声波；为超声波接收器，声波传至它的接收面上时，再被反射。
当和的表面近似平行时，声波就在两个平面间来回反射，当两个平面间距L为半波长的整倍数，即(3)时，发出的声波与其反射声波的相位在处差(n=1，2 ……)，因此形成共振。
因为接收器的表面振动位移可以忽略，所以对位移来说是波节，对声压来说是波腹。
本实验测量的是声压，所以当形成共振时，接收器的输出会出现明显增大。
从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为，由于散射和其他损耗，各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。
我们只要测出各极大值对应的接收器的位置，就可测出波长。
由信号源读出超声波的频率值后，即可由公式(1)求得声速。
2.相位比较法波是振动状态的传播，也可以说是位相的传播。
沿波传播方向的任何两点同相位时，这两点间的距离就是波长的整数倍。
利用这个原理，可以精确的测量波长。
实验八超声波
实验八超声波实验超声波是频率在2⨯104Hz~1012Hz的声波。
超声广泛存在于自然界和日常生活中，如老鼠、海豚的叫声中含有超声成分，蝙蝠利用超声导航和觅食；金属片撞击和小孔漏气也能发出超声。
超声波测试把超声波作为一种信息载体，它已在海洋探查与开发、无损检测与评价、医学诊断等领域发挥着不可取代的独特作用。
例如，在海洋应用中，超声波可以用来探测鱼群或冰山、潜艇导航或传送信息、地形地貌测绘和地质勘探等。
在检测中，利用超声波检验固体材料内部的缺陷、材料尺寸测量、物理参数测量等。
在医学中，可以利用超声波进行人体内部器官的组织结构扫描（B超诊断）和血流速度的测量（彩超诊断）等。
【实验目的】1. 理解压电效应；了解超声波的产生和传播规律。
2. 认识超声脉冲波及其特点。
3. 理解超声波的发射、折射和波型转换。
【实验原理】1.压电效应某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生变形，从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电荷，这一效应称为压电效应。
物质的压电效应与其内部的结构有关。
如石英晶体的化学成分是SiO2，它可以看成由+4价的Si离子和-2价O离子组成。
晶体内，两种离子形成有规律的六角形排列，如图1所示。
其中三个正原子组成一个向右的正三角形，正电中心在三角形的重心处。
类似，三个负原子对（六个负原子）组成一个向左的三角形，其负电中心也在这个三角形的重心处。
晶体不受力时，两个三角形重心重合，六角形单元是电中性的。
整个晶体由许多这样的六角形构成，也是电中性的。
图1 石英晶体的压电效应当晶体沿x方向受一拉力，或沿y方向受一压力，上述六角形沿x方向拉长，使得正、负电中心不重合。
尽管这是六角形单元仍然是电中性的，但是正负电中心不重合，产生电偶极矩p。
整个晶体中有许多这样的电偶极矩排列，使得晶体极化，左右表面出现束缚电荷。
当外力去掉，晶体恢复原来的形状，极化也消失。
（许多大学物理教材都有关于电极化理论的介绍）由于同样的原因，当晶体沿y方向受拉力，或沿x方向受压力，正原子三角形和负原子三角形都被压扁，也造成正、负电中心不重合。
【大学物理实验(含 数据+思考题)】仿真实验 超声波及其应用实验报告
仿真实验 / 超声波及其应用实验一、实验目的（1）了解超声波产生和接收方法；（2）认识超声脉冲波及其特点；（3）测量超声波在固体材料中的传播速度和波长；（4）通过实验了解超声波探伤的基本原理。
二、实验仪器超声波仪器、数字示波器、铝块、探头、耦合剂瓶子三、实验原理1.超声波超声波是频率在2X104Hz～1012Hz的声波。
超声波的波长比一般声波要短，具有较好的各向异性而且能透过不透明物质，这一特性已被用于超声波探伤和超声成像技术。
利用超声的机械作用、空化作用，可进行超声焊接、钻孔、固体的粉碎、去锅垢、清洗、灭菌等。
2.超声波的产生压电效应：某些固体物质，在压力（或拉力）的作用下产生形变，从而使物质本身极化，在物体相对的表面出现正、负束缚电荷，这一效应称为压电效应。
逆压电效应：当一个晶体受电场作用时，其正负离子向相反的方向移动，于是产生了晶体的变形，这一效应是逆压电效应。
,)，其具有压电效压电陶瓷：具有自发极化现象的晶体，如钛酸钡（BaTiCO3应和逆压电效应，叫压电陶瓷。
压电晶片：压电陶瓷被加工成平面状，并在正反两面分别镀上银层作为电极，其被称为压电晶片。
当给压电晶片两极施加一个电压短脉冲时，晶片将发生弹性形变而产生弹性振荡，适当选择晶片的厚度可以得到超声波。
在晶片的振动过程中，由于能量的减少，其振幅也逐渐减小，因此它发射出的是一个超声波波包，通常称为脉冲波。
3.超声波的传播和接收超声波在材料内部传播时，与被检对象相互作用发生散射，散射波被同一压电换能器接收，由于正压效应，振荡的晶片在两极产生振荡的电压，电压被放大后可以用示波器显示。
4.直探头延迟和试块纵波声速、频率及波长的测量(1）超声波有多种波型：纵波波型／横波波型和表面波波型。
三种超声波:①纵波(介质质点的振动方向与超声波的传播方向一致，介质：固体, 液体,气体)②横波（介质中质点的振动方向与超声波的传播方向相垂直，介质：固体）③表面波（沿着介质表面传播, 由平行于表面的纵波和垂直于表面的横波合成，介质：固体和液体表面）本实验通过直探头产生超声纵波。
大学物理实验：超声声速测定
超声声速测定声波特性的测量，如频率、波长、声速、声压衰减、相位等，是声波检测技术中的重要内容。
特别是声速的测量，不仅可以了解媒质的特性而且还可以了解媒质的状态变化，在声波定位、探伤、测距等应用中具有重要的实用意义。
例如，声波测井、声波测量气体或液体的浓度和比重、声波测量输油管中不同油品的分界面等等。
“声速的测量”是一个综合性声学实验。
实验中采用压电陶瓷超声换能器通过驻波法（共振干涉法）和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度，这是一个非电量电测方法的应用。
通过这个实验可以重点学习如下内容：（1）实验方法：非电量的电测方法；测量声速的驻波法和相位比较法。
（2）测量方法：利用示波器测量电信号的极大值和观察李萨如图形测量相位差的方法。
（3）数据处理方法：求声波波长的逐差法。
（4）仪器调整使用方法：双踪示波器和函数信号发生器的正确调节和使用方法。
【实验目的】1.学习用驻波共振法和相位比较法测量超声波在空气中的传播速度。
2.了解压电换能器的功能。
3.学习用逐差法处理数据。
【实验仪器】SVX-5型声速测试仪信号源、SV-DH系列声速测试仪、双踪示波器等【实验原理】频率介于20Hz ～20kHz 的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20kHz ～500MHz 的称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射和会聚等优点，声速实验所采用的声波频率一般都在20KHz ～60kHz 之间。
在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发射器、接收器、效果最佳。
根据声波各参量之间的关系可知f ⋅=λυ,其中υ为波速, λ为波长,f 为频率。
图4-5-1共振法测量声速实验装置在实验中,可以通过测定声波的波长λ和频率f 求声速。
声波的频率f 可以直接从低频信号发生器(信号源)上读出,而声波的波长λ则常用相位比较法(行波法)和共振干涉法(驻波法)来测量。
图4-5-2 相位比较法测量声速实验装置1.相位比较法实验装置接线如图4-5-2所示，置示波器功能于X －Y 方式。
大学物理实验 超声波声速的测量(含数据)
超声波声速的测量
实验目的
(1) 进一步熟悉示波器的基本结构和原理。
(2) 了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成等理论知识的理解。
(3) 学习几种测定声波传播速度的原理和方法。
声波是一种弹性媒质中传播的纵波，波长、强度、传播速度等是声波的重要参数，超声波是频率大于20 kH 的机械
波，本实验利用声速与振动频率f 和波长λ之间的关系v = λ f 来测量超声波在空气中的传播速度。
SV5 型声速测量组合实验仪（含专用信号源），可以做时差法测定超声波传播速度的实验；配以示波器可完成利用
共振干涉法，双踪比较法和相应比较法测量声速的任务。
本声速测量仪是利用压电体的逆压电效应而产生超声波，利用
正压电效应接收超声波，测量声速的四种实验方法如下：（由于声波频率可通过声源的振动频率得出，所以测量声波波
长是本实验主要任务。
）
双踪相位比较法
直接比较发信号和接收信号，同时沿传播方向移动接受器位置，寻找两个波形相同的状态可测出波长
数据采集与处理(f=37 kHz)。
大学物理仿真实验实验报告超声波测声速
大学物理仿真实验实验报告试验日期：实验者：班级：学号：超声波测声速一实验原理由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。
本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。
声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。
下图是超声波测声速实验装置图。
驻波法测波长由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：叠加后合成波为：的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：( n =0,1,2,3……)的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：???( n =0,1,2,3……)二实验仪器1）声速的测量实验仪器包括超声声速测定仪、函数信号发生器和示波器2）超声声速测定仪主要部件是两个压电陶瓷换能器和一个游标卡尺。
3）函数信号发生器提供一定频率的信号，使之等于系统的谐振频率。
4）示波器示波器的x, y轴输入各接一个换能器，改变两个换能器之间的距离会影响示波器上的图形。
并由此可测得当前频率下声波的波长，结合频率，可以求得空气中的声速。
三实验内容1．调整仪器使系统处于最佳工作状态。
2．用驻波法（共振干涉法）测波长和声速。
3．用相位比较法测波长和声速。
*注意事项1．确保换能器S1和S2端面的平行。
2．信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f0保持一致。
三数据记录与处理1．基础数据记录谐振频率=2．驻波法测量声速λ的平均值：==∑=16i i λλ（cm ） λ的不确定度：)1()(612--=∑=i i S i i λλλ＝（cm ） 因为，λi = (1i+6-1i ) /3，Δ仪=所以，＝仪∆=332λu （cm ）=+=22λλλσu S （mm ） 计算声速：50.354==λυf （m/s ）计算不确定度：(m/s)3)()((kHz)2.03%122=+==⨯=f f f f λσσσσλυ实验结果表示：υ=（354±3）m/s ，=%3． 相位比较法测量声速λ的平均值：==∑=7171i i λλ（cm ） λ的不确定度：)1()(712--=∑=i i S i i λλλ＝（cm ） 因为，λi = (1i+7-1i ) /7，Δ仪=所以，＝仪∆=372λu （cm ）=+=22λλλσu S （mm ） 计算声速：31.353==λυf （m/s ） 计算不确定度：(m/s)3)()((kHz)2.03%122=+==⨯=f f f f λσσσσλυ实验结果表示：υ=（353±3）m/s ，B=%四 实验结论1 利用驻波法测得声速为υ=（354±3）m/s2 利用相位法测得声速为υ=（353±3）m/s五 实验思考题1．固定距离，改变频率，以求声速。
大学物理：chap11-5 声波
*次声波(infrasonic wave)
特点一
频率在10－4～20 Hz之间 的机械波，人耳听不到。
由于它具有衰减极小的特
点，具有远距离传播的突出 特点。已形成现代声学的一 个新的分支——次声学。
特点二
用途
因为大气湍流、火山爆发、地震、 陨石落地、雷暴、磁暴等大规模自 然活动中，都有次声波产生，因此， 它是研究地球、海洋、大气等大规 模运动的有力的工具。
2.声强(intensity of sound)和声强级(sound level)
声强就是声波的能流密度，即单位时间内通过垂 直于波线的单位面积的声波平均能流。
声强表达式
I 1 A2 2u
2
由此知声波声强与振幅的平方、频率的平方成正比。
人的听觉存在一定的 声强范围，下限称为听 觉阈，上限称为痛觉阈。 听觉阈和痛觉阈都与声 波的频率有关。
穿透性好，在液体、固体中传播时，衰减很小，
能量高等。
用途
定位、测距、探伤、显象，随着激光全息
的发展，声全息也日益发展，它在地质、医 学等领域有重要的意义；
由于能量大而集中,可用来切削、焊接、钻孔、 清洗机件，还可用来处理种子和催化。
超声波的传播速度对于介质的密度、浓度、成
分、温度、压力的变化很敏感。利用这些可间接 测量其他有关物理量。这种非声量的声测法具有 测量精密度高、速度快的优点.
同学们好！
§16－5 声波
频率高于20 000 Hz的波叫做超声波。
20到20 000 Hz之间能引起听
觉的称为可闻声波，简称声波。 20Hz
20 000 Hz
声波
一、声 波(sound wave) 1. 声波在空气中的传播
固体中传播的声波既可 以是纵波，也可以是横波， 而在流体中传播的声波却 只能是纵波。
超声声速的测量——【大学物理实验】
求出v 声速f。
v v Uv ?
U
S
2
2仪
Uv v
U
2
U f
f
2
U f 0.2% f
S
1 n 1
(i )2
仪
2 0.02 5
0.008 mm
结束
谢谢大家！
一、 超声波在空气中传播速度的计算公式:
vt 331.45
1
t 273.15
1
0.31
rps p
m/s
其中参数
t,
r,
p 根据实验室的实际环境因数情况确定。 s
p 760mmHg
二、实验测试系统:
压电陶瓷换能器
实验装置连接示意图
三、 超声声速测量
测试内容
v f
vt 331.45
方向键区域
信号输出端
SG1005SP型 双路数字功率信号发生器面板图
前言
声波是一种在弹性媒质中传播的机械波。 振动频率在20Hz ～ 20KHz的声波称为可闻声 波，频率低于20Hz的声波称为次声波,频率超 过20KHz的声波称为超声波。对于声波特性的 测量(如频率、波长、波速、位相和声压衰减 等)是声学技术的重要内容，声速的测量在声 波定位、探伤和测距中有较广泛的应用。
2、 值的测量：
（1） 驻波法测量：
L
Ln1
Ln
2
（2） 相位法测量：
压电陶瓷换能器
(相位法时：示波器设置在X-Y的工作方式)
2
2
L Ln1 Ln 2
2
四、 数据处理提示
用完整的式子表示测量结果
i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
音乐与声学大学物理中的声波
音乐与声学大学物理中的声波音乐与声学：大学物理中的声波引言音乐作为一种艺术形式，在我们的生活中扮演着重要的角色。
然而，很少有人意识到音乐与声学的紧密联系，以及它与大学物理中的声波之间的关系。
本文将探讨音乐如何与声学相互作用，并解释声波是如何在大学物理中被研究的。
音乐与声学的关系音乐是一种通过声音的组织和传播来表达情感和想法的艺术形式。
声学则是研究声音的产生、传播和接收的学科。
它们之间的关系在于音乐的表现依赖于声波的特性。
声波是一种通过分子间的振动传播的机械波，它们在空气、固体或液体中传播。
音乐中的声波音乐由不同频率和振幅的声波组成。
不同的频率产生不同的音调，而不同的振幅则产生不同的音量。
音乐家通过调整声波的频率和振幅，创造出丰富多样的音乐效果和情感表达。
声波的特性也在音乐演奏中起着至关重要的作用。
例如，弦乐器的演奏需要正确调整弦的张力和长度，以产生所需的音调。
管乐器则通过改变管道长度或气流的速度来改变音调。
这些调整都是基于声波传播的物理原理。
大学物理中的声波研究声波作为一种物理现象，也是大学物理中的重要研究对象。
声波的传播速度、频率和波长等参数是物理学家研究的重要内容之一。
例如，物理学家通过研究声波的传播速度，可以推导出空气中的声速。
这对于了解声波传播和空气中的声音传播机制非常重要。
通过对声波频率和波长的研究，物理学家可以更深入地了解声波的性质和特点。
此外，大学物理中的声波研究还涉及声音的声压级和共振现象等内容。
声压级是指声波对于人耳的感知强度，而共振则是声波与固体体系或空气柱中特定频率的相互作用现象。
结论音乐和声学在我们的生活中紧密相连。
音乐通过声波的产生和传播来实现，而声学研究正是为了理解声波的特性和行为。
在大学物理中，声波是一个重要的研究对象，科学家通过研究声波的特性来揭示声音传播的原理和机制。
通过对音乐与声学的研究，我们可以更好地理解音乐是如何通过声波来表达情感和情绪的。
同时，我们也能够深入探索声波在大学物理中的重要性，以及它对于我们理解自然界的影响。
大学物理声学与振动
大学物理声学与振动声学与振动是大学物理学中的一个重要领域，探讨了声波和振动的基本原理、特性和应用。
本文将介绍声学与振动的基础知识，包括声波的传播、声音的特性、振动的基本概念以及其在实际应用中的作用。
一、声波的传播声波是一种机械波，需要介质来传播。
当物体振动时，会产生压缩和稀疏的区域，从而形成了声波。
声波在空气、液体和固体等介质中的传播速度不同，一般在空气中的传播速度约为343米/秒。
声波的传播需要满足一定条件，包括介质的弹性和惰性。
弹性使得介质可以恢复到原来的形状，而惰性使得介质的分子能够传递能量。
声波的传播过程中，能量从振动源传递到周围的领域，形成了声压波和相应的声音。
二、声音的特性声音是由声波引起的感知现象。
人耳对声音的感知主要包括声音的强度、频率和音调。
声音的强度与声波的振幅有关，振幅越大，声音的强度越大。
声音的强度单位是分贝（dB），正常人耳可以听到大约0-120dB的声音。
声音的频率是指单位时间内声波振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
人耳可听到的频率范围约为20Hz到20000Hz。
不同频率的声音会产生不同的音高，高频率的声音听起来较高，低频率的声音听起来较低。
音调是对音高感知的主观评价，通常分为高音、中音和低音。
音乐中使用不同的音调来表达情感和意义。
三、振动的基本概念振动是物理系统围绕平衡位置做周期性的往复运动。
振动可以分为机械振动和非机械振动。
机械振动是指由物体的弹性力恢复驱动的振动，如弹簧振子和摆钟的摆动等。
非机械振动是指由电磁力、重力等非弹性力引起的振动，如声波和电磁波等。
振动的特性可以用频率、周期、振幅和相位等来描述。
频率是指单位时间内振动的次数，周期是振动完成一次往复运动所需的时间。
振幅是振动运动的最大偏离距离，相位是振动物体的位置相对于某一时刻的偏移量。
四、声学与振动的应用声学与振动的理论与实践在许多领域都有广泛的应用。
在音乐产业中，声学和振动学的理论被用来研究和改进音乐乐器的设计和制造。
大学物理中的波动现象声音的传播和反射现象
大学物理中的波动现象声音的传播和反射现象声音的传播和反射现象声音是人类日常生活中常见的一种波动现象。
在大学物理中，我们学习了声音的传播和反射现象，这里我们将深入探讨声音波动的传播原理以及声音在不同介质中的反射规律。
一、声音的传播原理声音是由物体振动引起的机械波，它需要介质作为媒介才能传播。
在空气中，声音是通过气体分子的振动传递的。
声音传播的过程可以分为以下几个步骤：1. 声源振动：声音的产生源于物体的振动。
当物体振动时，其分子也会跟随振动，产生气体分子的周期性振动，从而形成声波。
2. 声波传播：一旦声源振动产生声波，声波就会蔓延到周围的介质中。
声波在介质中的传播速度与介质的性质有关。
在空气中，声速约为343米/秒。
3. 分子传导：声波的传播通过分子之间的相互作用完成。
空气中的分子在声波传播过程中被挤压和稀疏，通过与相邻分子的碰撞将声波能量传递给其他分子。
4. 振动传播：通过分子之间的相互作用，声波的振动在介质中传递。
与其他类型的波动现象一样，声波也具有波长、频率和振幅等特性。
二、声音的反射现象声音在传播过程中会遇到障碍物或不同介质的边界，这时就会发生反射现象。
声音反射的规律与光的反射类似，遵循入射角等于反射角的法则。
1. 边界反射：当声波遇到介质的边界时，一部分声能被反射回传播介质，形成反射波；另一部分声能则继续传播到新的介质中，形成透射波。
反射波和透射波的相对强弱取决于入射角、介质特性以及波长等因素。
2. 障碍物反射：当声波遇到障碍物时也会发生反射现象。
障碍物表面的形状、纹理以及材质都会对声音的反射产生影响。
光滑的表面更容易发生规则反射，而粗糙的表面会导致声波的散射。
3. 多次反射：在复杂的环境中，声音可能经历多次反射，形成多个反射波。
这种现象是我们在大型空间中听到回声的原因。
总结：声音在大学物理中的研究涉及其传播和反射现象。
声音传播依赖介质，并通过分子之间的相互作用完成。
声音遇到障碍物或介质边界时会产生反射现象，遵循入射角等于反射角的规律。
大学物理（精品本科）声波超声与次生
声波、超声与次声听觉阈从频率范围来讲，只有在２０Ｈｚ到２００００Ｈｚ之间的机械波才有可能被人听见，在这个范围内的机械波称为声波（ｓｏｕｎｄｗａｖｅ）．低于２０Ｈｚ的机械波为次声波（ｉｎｆｒａｓｏｎｉｃｗａｖｅ）；高于２００００Ｈｚ的机械波为超声波（ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃｗａｖｅ）。
２０Ｈｚ是怎样一个概念呢？有时你在大型变压器旁边可以听到“嗡嗡”声，这就是５０Ｈｚ交流电发出的所谓“交流声”。
根据乐音每降低８度对应频率降低一半的规律，比交流声低８度的频率便是２５Ｈｚ，接近声波的下限．一些男低音也接近这个下限。
２００００Ｈｚ又是怎样一个概念呢？美声唱法的花腔女高音可达到１００００Ｈｚ以上，这也接近声波的上限，再高上去８度就听不见了。
人类对声波的听觉除了要求一定的频率范围外，还要求一定的强度范围．在１０００Ｈｚ附近，低于１０－１２Ｗ·ｍ－２和高于１Ｗ·ｍ－２的声波都不能被人听到．因此，在一频率为横坐标和声强为纵坐标的图上，有一个“听觉阈”，只有在听觉阈范围内的声波，才有可能被人听见（见下图）听觉阈超声高于２００００Ｈｚ的机械波是超声波．根据式（４．３６），我们发现超声波可以有非常高的声强．超声波也可以使介质产生非常高的加速度，可以达到几百万个重力加速度！可以想见，超声波具有超常的破坏力。
此外，超声波具有很好的方向性，并容易被聚焦。
聚焦的超声波具有更加强大的能流密度。
超声波还具有很好的穿透能力，它可以轻而易举地透过液体和固体。
正是由于这些特性，超声波已经在生产和科研上获得了广泛的应用．人们利用它来对材料进行无损探伤，对人体做“Ｂ超”，制造测量物体各种物理量的超声仪器，还可以超声焊接，超声打孔，清洗固体表面，化学催化等等。
在理想连续介质中，超声波的频率上限是无穷大．但实际上，波是在由原子组成的离散介质中传播的．因此，超声波有一个频率上限．实际测量得到的超声波最高频率是１０11Ｈｚ。
次声低于２０Ｈｚ的机械波是次声，次声的特点是极低的频率和极大的波长，衍射理论告诉我们，空气里的机械波可以容易地绕过尺度比波长小的物体。
大学物理实验超声波测声速中国地质大学长城学院
实验仪器（2）- 双踪示波器
Y (X) 轴位移
X轴位移
扫描 频率 微调
扫描频 率调节
触发 电平
Y轴 增益 Y (X) 轴增益
Y (X) 轴输 入
Y轴 位移
Y轴 输入
实验仪器（3）- 信号发生器
波形选择 波段选择
频率显示
频率调 节
输出振幅调节
实验原理
1.声波在空气中的传播速度（温度为t）：
0
改变两只换能器间的距离，同时用示波器监测接收器 上的输出电压幅度变化，可观察到电压幅度随距离周期性 的变化。 相邻两次最大电压之间的位置差的绝对值应等于声波 波长的二分之一。
2
实验原理
2、相位比较(行波)法测声速 当接收器和发射器的距离变化等于一个波长时，则发射与 接收信号之间的相位差也正好变化一个周期(即ΔΦ=2π)，相 同的图形就会出现。所以，当准确观测相位差变化一个周期时 接收器移动的距离，即可得出其对应声波的波长λ，再根据声 波的频率，即可求出声波的传播速度
3、用逐差法计算出波长值，数据记录与计算用列表法进 行，对实验结果进行不确定度估算。记下室温，在此 温度下空气中声速的理论值，实验结果与理论值比较， 计算百分误差。最后，实验结果用标准形式表示。
思考题及注意事项
1、实验时怎样找到超声换能器的谐振频率？ 2、用相位比较法和共振干涉法测量波长时有什么区别？ 3、用弦振动法可以测量波在弦上传播的速度，比较好的 办法是测量形成驻波时波节间的距离，而不是测量波 腹间的距离，为什么？ 4、实验中采用逐差法处理数据有什么好处？怎样用作图 法和最小二乘法处理数据？
超声波测声速
实验目的
1．了解超声换能器的工作原理和功能； 2．学习不同方法测定声速的原理和技术； 3．熟悉测量仪和示波器的调节使用； 4．测定声波在空气的传播速度。
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超声波对植物的作用 用一定的强度和频率的超声波处理大麦，结果发现其发芽
的平均时间缩短，萌发的机能也增长了。 用超声波处理种在某种程度上加快了种子的萌发，并且可
以打破有些种子的休眠期， 在中草药种植方面效果尤为显著。这是因为种子由于超声 波能量的影响，从而加强了种子细胞中的氧化过程。
§8.5 声波
一、声波
超声波
声波是机械波的一种。在弹性介质中传播的纵波，其频率约 在20到20000Hz范围内，能引起人的听觉，这种波叫作声波。 频率低于20Hz的叫次声波，高于20000Hz的叫超声波。 超声波具有波动的一般特性，也能产生反射、折射、干涉和衍 射等现象。 气级来描述声波在介质中各点的强弱。 声强级 通常规定声强I0＝10-12W· m-2(即相当于频率为1000Hz的声波 能够引起听觉的最弱的声强)为测定声强的标准。如果某一
声波的声强为I，则比值I/I0的对数，叫作相应于声强I 的声
强级L
I L lg I0
L的单位为贝耳(B)。
B这一单位太大，实际应用时通常采用贝耳的1/10，即分贝 (dB)为单位，
v
P v
RT
M
可见在同一温度下，声波在液体和固体中的传播速度要比 在气体中大得多
声压 介质中有声波传播时的压强与无声波时的静压强之间有一 差值，这一压强差称为声压。 声压的成因很明显，由于声波是疏密波，在稀疏区域，实 际压强小于原来静压强，在稠密区域，实际压强大于原来 静压强。
显然，由于介质中各点声振动作周期性变化，声压也在作
不投放诱饵也可引诱大量的鱼群，大大有利于捕捞。
超声波在食品加工及医学上的应用 由于超声波的破坏作用，能使微生物和病毒死亡。因此，在 制备水果罐头牛奶、饮水、血清、培养苗、疫苗等时，均可 使用超声波消毒。 利用超声波的乳化、凝结和扩散作用可以将某些不溶于水的 药物制成水溶液或针剂。 超声波扫描仪用于动物疾病的诊断，以及利用超声波的热效 应治疗动物的一些疾病等。 超声波对肌肉的温热作用可解除张力，发生普遍的充血现 象，软化疤痕及改善循环等效果。
I L 10 lg (dB) I0
一些常遇到的声音的声强 声强级和响度
声 源 引起痛觉的声音 钻岩机或铆钉机 交通繁忙的街道 通常的谈话 声强（W.m-2） 1 10-2 10-5 10-6 声强级/dB 120 100 70 60 响度 震耳 震耳 响 正常
耳语
树叶沙沙声
10-10
10-11 10-12
20
10
轻
极轻
引起听觉的最弱 声音
0
二、超声波
一般在气体中使用的超声波频率可达106Hz，在固体和液体 中使用的超声波频率可达109Hz，利用共振现象可以增大其 振幅，得到很强的功率。
超声波的波长很短，一般为10-6～10-4m.波长越短，衍射现 象越不显著，所以超声波易于定向；它在反射、折射及聚焦 等方面与光波相似，从而可以得到高能量、方向性良好的超 声波束。 在空气中超声波阻尼很大，但在液体、固体中阻尼很小。特 别在导体性溶液(如海水)中，这些特性，在实践中得到广泛 应用。
(
Cp CV
)
为气体定压摩尔热容与定容摩尔热容之比，P为气体的压强,。
为气体的密度
如在标准状态下，空气中的声速为
1.4 1.013 10 v 331m s 1 1.293
5
例 试求摩尔质量为m、温度为T 的理想气体中的声速。 解
m pV RT M
MP RT
周期性变化。前者声压为负值，后者声压为正值。 对平面简谐波来说，可以证明声压振幅为
Pm uA
声强
声强级
单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，
叫声波的能流密度或声强。
可以证明，声强公式为
2 P 1 1 m I uA2 2 2 2 u
即声强与频率的平方、振幅的平方成正比，其单位是 W m 2 超声波的频率高，因而它的声强就很大。 爆炸声、炮声等声波由于振幅大、声强也可以很大。 能够引起人听觉的声强范围大约为10-12W· m-2～1W· m-2。此 范围很大。
超声检测技术
利用超声波的定向发射性质,可以探测水中的物体,如探测 鱼群、潜艇等,也可以测量海水的深度,研究海底的地形起 伏,发现海礁和浅滩.
在工业上,超声波可以探测工件内部的缺陷(如气泡、裂缝、 砂眼等)
超声波与捕鱼 如试验研究发现，鱼在觅食时可发出一定的特征声谱。当 人工模仿或直接播放鱼在觅食时发出的特征声谱时，即使