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1、驻波法测声速实验目的：实验目的：p用驻波测定空气中的声速p学会用逐差法处理实验数据实验原理和设计思路：实验原理和设计思路：运动物体：根据 v=s/t，测量 s,t波速：根据 v=f，测量 f,如何测量声波的 f,？如何产生与探测？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 速度的测量：间接测量空气中声波：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：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），在一定温度下经极化处理制成的。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
2、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。因此，压电换能器可以把电能转换为声能作为声波发生器，也可把声能转换为电能作为声波接收器之用。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。波长的测定 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轴正向传播的入射波的波动方程为：设沿X轴负向传播的反射波的波动方程为:当：，即 k=0，1，2，3 这些点的振幅最大,即
3、为波腹 当 ,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 。反射面处为波节，声压最大，L=n/2，因此可根据声压的变化确定波节的位置和波长。S1S2波节波腹L=2 声波在空气中的传播速度取决于空气本身的性质声波在空气中的传播速度取决于空气本身的性质-绝热系数，绝热系数，R-摩尔气体常数，摩尔气体常数，-空气分子的摩尔质量，空气分子的摩尔质量，T-绝对温度绝对温度在标准状态下，在标准状态下，0 oC时，声速为时，声速为 vo331.45ms，显然在，显然在 t oC时，干燥时，干燥空气中声速的理论值应为空气中声速的理论值应为 实验仪器：低频信号发生器：产
4、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：p仪器接线柱连接。p接通电源，预热15分钟，置好仪器的旋钮p寻找适当频率（共振频率）p测量波节的位置，共测16个数据。p记录室温p关断仪器电源，整理好仪器和用具。p用逐差法处理实验数据注意事项：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：p在本实验装置中驻波是怎样形成的：p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l根据测量数据计算声速及其相对误差。l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？