大學物理實驗-聲速的測定數(shù)據(jù)處理

大學物理實驗聲速的測定數(shù)據(jù)處理-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

由于本實驗中，聲速和波長的函數(shù)關(guān)系可表達為多項式形式，波長和所測得距離也為比例函數(shù)，且在實驗測量的過程中自變量為等間距變化，因此采用逐差法測量數(shù)據(jù)。其優(yōu)點是能充分利用測量數(shù)據(jù)而求得所需要的物理量，提高測量精度。一、共振干涉法測量空氣中的聲速由十涉理論可知，AL=X/2,V=fX=2fAL這兩組線性關(guān)系。實驗中等間距的出現(xiàn)波腹或波節(jié)，相當于游標卡尺的位置也是等間距來變化的，對測量的數(shù)據(jù)進行逐差法處理數(shù)據(jù)。共振干涉法測量空氣中的聲速（已知諧振頻率f=37.000KHZ.T=300k）測量次數(shù)i位置L,mmo逐次相減AL.=Li+1-Li/cm等向隔對應項相減AL5=Li+5-Li/Cm167.024.6823.94271.74.98376.685.1223.82481.84.5586.34.624.32690.94.9795.85.224.181014.629105.624.6223.8810110.24由逐次相減的數(shù)據(jù)可判斷出A'基本相等，驗證了AL與入的線性關(guān)系，當然也可看出實驗過程中，有些數(shù)據(jù)的測量還是有一定的誤差的，可以進行重新測量作進一步的修正。因此有時平均='」「，AL平均=4.802mm，V=f入=2fAL平均2，371034?802??,10-3=355.348m/s，并且此速度是在溫度TO=300K測得。二、相位比較法測量空氣中的聲速實驗中采用測量兩個相同李薩如圖像的位置點來測量波長。選取的李薩如圖形是眼--時的斜直線，比較容易判斷，減小實驗誤差，測得的數(shù)據(jù)進行逐差法處理。相位比較法測量空氣中的聲速測量次數(shù)i位置Li/mm逐次相減Ali=li+1-li/cm等間隔對應項相減Al5=lil5-li/cm165.59.545i+5i46.7275.049.66384.79.3647.08494.069.745103.88.947.026112.79.371229.7246.96

8131.729.429141.149.3647.210150.5由逐次相減的數(shù)據(jù)也可判斷出△'基本相等，驗證7AL與入的線性關(guān)系，當然也可看出實驗過程中，有些數(shù)據(jù)的測量還是有一定的誤差的，可以進行重新測量作進一步的修正。因此有E平均r.￡'」?，E平均=9.444mm,V=fX=fAL平均37103?9.444，10-3=349.428m/s，并且此速度也是在溫度TO=300K測得的。三、時差法測量空氣中的聲速時差法測量水中的聲速（已知諧振頻率fo=37.000KHZ,T0=300k）測量次數(shù)i位置L/mm時刻t,us逐次相減Ati=ti+1-t^us等間隔對應項相減At5=ti+5-t/us16065.714.372.12808013.8310093.813.872.24120107.613.85140121.415.472.56160136.815.77180152.513.872.58200166.313.59220179.813.771.110240193.5由逐次相減的數(shù)據(jù)也可判斷出A］基本相等，驗證了Ati與V的線性關(guān)系，當然也可看出實驗過程中，有些數(shù)據(jù)的測量還是有一定的誤差的，可以進行重新測量作進一步的修正。因此有At平均=?.?E'LAt平均=14.2瞄AL=20mm，..為，、一、V=「=i;|,=1408.451m/s,并且此速度也是在溫度T0=300K測得的。通過查閱相關(guān)資料得知，聲音15°C的標準空氣中的傳播速度為340m/s，25°C時為346m/s；聲音在25C的蒸餾水中傳播速度為1497m/s，在25C的海水中的傳播速度為1531m/s。并且，聲音在介質(zhì)中傳播會受到溫度的影響。有關(guān)的研究表明，聲音傳播速度與溫度是成正比的，在近地層中，當氣溫隨高度增加而降低時，聲音的傳播速度雖高度增加而減小，聲音的射線就會向上彎曲；反之，當氣溫隨高度增加而升高，聲音的傳播速度就會隨高度的增加而增加，聲波射線呈向下彎曲狀，給人的聽覺就是“聲音在下沉”。因此，三次實驗數(shù)據(jù)的得出還