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1、物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值声速的测量声速的测量物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值声波声波声波声波是一种在弹性介质中传播的是一种在弹性介质中传播的是一种在弹性介质中传播的是一种在弹性介质中传播的机械波机械波机械波机械波。20KHz20KHz20Hz20Hz次声波次声波次声波次声波可闻声波可闻声波可闻声波可闻声波超声波超声波超声波超声波物理与
2、电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值医学检查医学检查医学检查医学检查声纳声纳声纳声纳声速的测量在声速的测量在声速的测量在声速的测量在定位、探伤、测距定位、探伤、测距定位、探伤、测距定位、探伤、测距等应用中具有十等应用中具有十等应用中具有十等应用中具有十分重要的意义。分重要的意义。分重要的意义。分重要的意义。工业检测工业检测工业检测工业检测探测器裂纹物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部
3、分资金就是原有资金的时间价值一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1 1 1 1、学习用、学习用、学习用、学习用共振干涉法共振干涉法共振干涉法共振干涉法和和和和相位比较法相位比较法相位比较法相位比较法测定测定测定测定空气空气空气空气中中中中的声速。的声速。的声速。的声速。2 2 2 2、学习用、学习用、学习用、学习用时差法时差法时差法时差法测量测量测量测量固体中固体中固体中固体中的声速。的声速。的声速。的声速。3 3 3 3、了解压电换能器的功能及超声波的产生、了解压电换能器的功能及超声波的产生、了解压电换能器的功能及超声波的产生、了解压电换能器的功能及超声波的产生、发射、传播和接受
4、原理。发射、传播和接受原理。发射、传播和接受原理。发射、传播和接受原理。4 4 4 4、进一步熟悉示波器的使用。、进一步熟悉示波器的使用。、进一步熟悉示波器的使用。、进一步熟悉示波器的使用。物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 声波在空气中的传播速度与声波的频率无关，只声波在空气中的传播速度与声波的频率无关，只声波
5、在空气中的传播速度与声波的频率无关，只声波在空气中的传播速度与声波的频率无关，只取决于空气本身的性质，因此有取决于空气本身的性质，因此有取决于空气本身的性质，因此有取决于空气本身的性质，因此有-绝热系数，绝热系数，绝热系数，绝热系数，R-R-R-R-摩尔气体常数，摩尔气体常数，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，空气分子的摩尔质量，空气分子的摩尔质量，T-T-T-T-绝对温度绝对温度绝对温度绝对温度二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理 由此可见，气体中的声速由此可见，气体中的声速由此可见，气体中的声速由此可见，气体中的声速 v v v v 和温度和
6、温度和温度和温度 T T T T 有关，还与比热比有关，还与比热比有关，还与比热比有关，还与比热比 及及及及摩尔质量摩尔质量摩尔质量摩尔质量 有关，后两个因素与气体成分有关。因此，根据有关，后两个因素与气体成分有关。因此，根据有关，后两个因素与气体成分有关。因此，根据有关，后两个因素与气体成分有关。因此，根据测定出的声速还可以推算出气体的一些参量。测定出的声速还可以推算出气体的一些参量。测定出的声速还可以推算出气体的一些参量。测定出的声速还可以推算出气体的一些参量。物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这
7、部分资金就是原有资金的时间价值在标准状态下，在标准状态下，在标准状态下，在标准状态下，0 0 0 0 o o o oC C C C时，声速为时，声速为时，声速为时，声速为 v v v vo o o o331.45m331.45m331.45m331.45ms s s s，显然在，显然在，显然在，显然在 t t t t o o o oC C C C时，干燥空气中声速的理时，干燥空气中声速的理时，干燥空气中声速的理时，干燥空气中声速的理论值应为论值应为论值应为论值应为 由此我们也可以想象，在极地和赤道声音传播由此我们也可以想象，在极地和赤道声音传播由此我们也可以想象，在极地和赤道声音传播由此我们也
8、可以想象，在极地和赤道声音传播的速度是不同的的速度是不同的的速度是不同的的速度是不同的 。物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值测量声速最简单、最有效的方法之一是利用测量声速最简单、最有效的方法之一是利用测量声速最简单、最有效的方法之一是利用测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速声速声速声速v v v v、振动频率、振动频率、振动频率、振动频率f f f f和波长和波长和波长和波长之间的基本关系，即之间的基本关系，即之间的基本关系，即之间的基本关系，即信号发生器信号发生
9、器驻波法驻波法和和行波法行波法本实验是对本实验是对本实验是对本实验是对超声波波速超声波波速超声波波速超声波波速的测量。的测量。的测量。的测量。物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值驻波：具有相同频率、相同振幅和相同振动方向的两驻波：具有相同频率、相同振幅和相同振动方向的两驻波：具有相同频率、相同振幅和相同振动方向的两驻波：具有相同频率、相同振幅和相同振动方向的两列波在同一直线上沿相反方向传播时叠加形成的波。列波在同一直线上沿相反方向传播时叠加形成的波。列波在同一直线上沿相反
10、方向传播时叠加形成的波。列波在同一直线上沿相反方向传播时叠加形成的波。相邻两波节或两波腹间的距离就是半个波长。相邻两波节或两波腹间的距离就是半个波长。相邻两波节或两波腹间的距离就是半个波长。相邻两波节或两波腹间的距离就是半个波长。1 1 1 1、共振干涉法、共振干涉法、共振干涉法、共振干涉法驻波法驻波法驻波法驻波法物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值超声发生器超声发生器超声发生器超声发生器S S S S1 1 1 1发出的声波，经空气传播到接收器发出的声波，经空气传播到接
11、收器发出的声波，经空气传播到接收器发出的声波，经空气传播到接收器S S S S2 2 2 2，S S S S2 2 2 2在接在接在接在接收声波信号的同时反射部分声波信号。如果收声波信号的同时反射部分声波信号。如果收声波信号的同时反射部分声波信号。如果收声波信号的同时反射部分声波信号。如果S S S S2 2 2 2与与与与S S S S1 1 1 1严格平行，入严格平行，入严格平行，入严格平行，入射波即在接收面上垂直反射，当射波即在接收面上垂直反射，当射波即在接收面上垂直反射，当射波即在接收面上垂直反射，当S S S S1 1 1 1和和和和S S S S2 2 2 2之间的距离之间的距离之
12、间的距离之间的距离L L L L满足下式：满足下式：满足下式：满足下式：L=n L=n L=n L=n /2/2/2/2 （n n n n=1=1=1=1、2.2.2.2.）时，形成驻波）时，形成驻波）时，形成驻波）时，形成驻波。S S S S1 1 1 1发射发射发射发射S S S S2 2 2 2反射反射反射反射L LL L声压驻波分布声压驻波分布声压驻波分布声压驻波分布声压声压声压声压物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2 2 2 2、相位比较法、相位比较法、相位比
13、较法、相位比较法行波法行波法行波法行波法相位法是指比较相位法是指比较相位法是指比较相位法是指比较声源处声源处声源处声源处的声压与的声压与的声压与的声压与接收处接收处接收处接收处的声压的相位的声压的相位的声压的相位的声压的相位来测定声速的方法。来测定声速的方法。来测定声速的方法。来测定声速的方法。沿沿沿沿传传传传播播播播方方方方向向向向上上上上的的的的任任任任何何何何两两两两点点点点，其其其其振振振振动动动动状状状状态态态态相相相相同同同同(同同同同相相相相:相相相相位位位位差差差差为为为为0 0 0 0)或或或或者者者者说说说说其其其其相相相相位位位位差差差差为为为为2 2 2 2的的的的整整
14、整整数数数数倍倍倍倍时时时时两两两两点点点点间间间间的的的的距距距距离应等于波长离应等于波长离应等于波长离应等于波长的整数倍，即的整数倍，即的整数倍，即的整数倍，即 相位延迟量与传播的距离有：相位延迟量与传播的距离有：相位延迟量与传播的距离有：相位延迟量与传播的距离有：物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值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如果将发射端和接收端
15、输出的电信号分别分别输入到示波器，显示出李萨如图形。移动器，显示出李萨如图形。移动器，显示出李萨如图形。移动器，显示出李萨如图形。移动S2S2S2S2的过程中，图形从斜率为正的的过程中，图形从斜率为正的的过程中，图形从斜率为正的的过程中，图形从斜率为正的直线变为椭圆再变到斜率为负的直线。相位差相差直线变为椭圆再变到斜率为负的直线。相位差相差直线变为椭圆再变到斜率为负的直线。相位差相差直线变为椭圆再变到斜率为负的直线。相位差相差，S2S2S2S2移动移动移动移动的距离为的距离为的距离为的距离为/2/2/2/2，由此也可计算出波长。，由此也可计算出波长。，由此也可计算出波长。，由此也可计算出波长。
16、物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值.调节信号源的输出频率等于压电陶瓷的固有频率，达到驻调节信号源的输出频率等于压电陶瓷的固有频率，达到驻调节信号源的输出频率等于压电陶瓷的固有频率，达到驻调节信号源的输出频率等于压电陶瓷的固有频率，达到驻波共振状态。记录此时的频率波共振状态。记录此时的频率波共振状态。记录此时的频率波共振状态。记录此时的频率,即为共振频率即为共振频率即为共振频率即为共振频率f f f f共共共共。.共振干涉法共振干涉法共振干涉法共振干涉法测声速测声速测声速
17、测声速(介质为空气介质为空气介质为空气介质为空气):):):):示波器置于观察波形状态示波器置于观察波形状态示波器置于观察波形状态示波器置于观察波形状态,将将将将S2S2S2S2由近由近由近由近(靠近靠近靠近靠近S1)S1)S1)S1)及远及远及远及远,逐次记下各振幅最大时逐次记下各振幅最大时逐次记下各振幅最大时逐次记下各振幅最大时S2S2S2S2的位置读的位置读的位置读的位置读数数数数:x0,x1,x2,:x0,x1,x2,:x0,x1,x2,:x0,x1,x2,x9x9x9x9。.相位比较法相位比较法相位比较法相位比较法测声速测声速测声速测声速(介质为空气介质为空气介质为空气介质为空气):
18、):):):示波器置于观察李萨如图示波器置于观察李萨如图示波器置于观察李萨如图示波器置于观察李萨如图形状态形状态形状态形状态,将将将将S2S2S2S2由近由近由近由近(靠近靠近靠近靠近S1)S1)S1)S1)及远及远及远及远,逐次记下荧光屏上斜率正逐次记下荧光屏上斜率正逐次记下荧光屏上斜率正逐次记下荧光屏上斜率正负变化的直出现时负变化的直出现时负变化的直出现时负变化的直出现时S2S2S2S2的位置读数的位置读数的位置读数的位置读数:x0,x1,x2,:x0,x1,x2,:x0,x1,x2,:x0,x1,x2,x9x9x9x9。.时差法时差法时差法时差法测声速（测声速（测声速（测声速（固体介质固
19、体介质固体介质固体介质）选取三种长度的铜棒或有机玻璃棒。选取三种长度的铜棒或有机玻璃棒。选取三种长度的铜棒或有机玻璃棒。选取三种长度的铜棒或有机玻璃棒。（扩展内容，选做）（扩展内容，选做）（扩展内容，选做）（扩展内容，选做）三、实验内容三、实验内容三、实验内容三、实验内容物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值注意事项注意事项1.1.共振干涉法测量声速时，应尽量在最大共振干涉法测量声速时，应尽量在最大值位置处测量；值位置处测量；2.2.注意避免声速测定仪的注意避免声速测定仪的
20、回程差回程差。物理与电子科学学院物理与电子科学学院资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值1.1.1.1.逐差法计算波长，得到超声波传播速度。逐差法计算波长，得到超声波传播速度。逐差法计算波长，得到超声波传播速度。逐差法计算波长，得到超声波传播速度。2.2.2.2.计算超声波在空气中传播速度的公认值计算超声波在空气中传播速度的公认值计算超声波在空气中传播速度的公认值计算超声波在空气中传播速度的公认值，求出两种测，求出两种测，求出两种测，求出两种测量方法得到的量方法得到的量方法得到的量方法得到的v v v v的相对误差的相对误差的相对误差的相对误差E E E E3.3.3.3.计算不确定度计算不确定度计算不确定度计算不确定度四、数据处理四、数据处理四、数据处理四、数据处理