测定声音在空气中的传播速度

最早测量声速的方法是利用v=s/t的方法,即测出声音通过一定距离s所需的时间t而得到的。但这种方法的误差很大,距离远了,声音衰减到无法接收的地步,当然是不行的;距离近了,计时反应跟不上。请你根据下面的原理,设计2种测量的方法。

1.多次声、光复合法

在数百米的距离内,测定一次声脉冲的传播时间,误差无疑是很大的。但如果等周期地同时发出声光信号,则在一定的距离可以使接收者在收到前次声信号的同时收到此次的光信号。在这种情况下,从声源到接收地声音传播的时间必等于声信号的周期。因此可以用多次测量求平均的方法测得一次传播的时间,从而减小计时误差。

2.声波干涉法

利用声波干涉法,使在一定的条件下,入射波与反射波叠加产生共鸣。在某些点两列波振动相位相同,合振动的振幅最大,称为波腹,在某些点,两列波的振动相位相反,合振动的振幅为零,称为波节。测出相邻波腹(或波节)间的距离(等于半波长),即可求出波长值。利用v=fλ的关系,测出发声器的频率,也就可以求得声速。如图(一)4.6-1所示,即为这种原理方案的典型示例。当一端封闭的管子里空气柱的长度约等于λ/4,3λ/4等等时,将发生共鸣。其闭端的空气是静止的,为波节,开端为波腹,所以空气柱的长度等于1/4波长的奇数倍。你可以用这样的装置进行实验。但实际上,这种管子的开端并不完全与波腹一致,请你想想,怎样实验能使这种不一致得到修正。