驻波法测声速

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。
S1
波 波腹 节
S2
L=2λ
声波在空气中的传播速ห้องสมุดไป่ตู้取决于空气本身的性质
v
RT
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，0 oC时，声速为 vo＝331.45m／s，显然在 t oC 时，干燥空气中声速的理论值应为
当： x k / 2
， 即 x (2k 1) / 4
k = 0，1，2，3 ……
这些点的振幅最大, 即为波腹 当 2x / (2k 1) / 2
,
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 / 2
波腹 。
波节

空气中声波：压力波（密度大，压力大）
压力
位移
声波的产生 和接收
压电换能器：
正负电极片
后盖反射板 压电陶瓷片
辐射头
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）。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
注意事项：
测量L时，必须轻而缓慢地调节，手勿压游标尺，以免主尺弯曲引起误差。 注意信号源不要短路，以防烧坏仪器。 放置各仪器的旋钮时不能用力过猛。
思考题：
在本实验装置中驻波是怎样形成的：
为什么测L时不测量波腹间的距离而测波节间的距离？
习题
根据测量数据计算声速及其相对误差。 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？
驻波法测声速
实验目的：
用驻波测定空气中的声速 学会用逐差法处理实验数据
实验原理和设计思路：
速度的测量：
运动物体：根据 v=s /t，测量 s, t 波速： 根据 v=fλ，测量 f,λ 间接测量
如何测量声波的 f,λ？如何产生与探测声波？
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
273.15 t vt 331.45 273.15
实验仪器：
低频信号发生器：产生交流电信号 毫伏表：测量由声压引起的电信号 数字频率计：测量电信号的频率 屏蔽导线：连接各仪器 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
实验步骤：
仪器接线柱连接。
接通电源，预热15分钟，置好仪器的旋钮 寻找适当频率（共振频率） 测量波节的位置，共测16个数据。 记录室温 关断仪器电源，整理好仪器和用具。 用逐差法处理实验数据

2

波长λ的测定
驻波：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轴负向传播的反射波的波动方程为:
Y1 A cos2 t x / )
设沿X轴正向传播的入射波的波动方程为：
Y 2 A cos2 t x / )
驻波的波动方程
Y Y1 Y 2 (2 A sin 2x / ) cost
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。 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。
x x x 2 A cos ( 2k2 Y 1() t ) )