實(shí)驗(yàn)二駐波法測(cè)聲速課件

實(shí)驗(yàn)二駐波法測(cè)聲速課件第一頁，共十頁，2022年，8月28日空氣中聲波：壓力波（密度大，壓力大）壓力位移第二頁，共十頁，2022年，8月28日

聲波的產(chǎn)生和接收壓電換能器：壓電陶瓷片是由一種多晶結(jié)構(gòu)的壓電材料（如石英、鋯鈦酸鉛陶瓷等），在一定溫度下經(jīng)極化處理制成的。它具有壓電效應(yīng)，即受到與極化方向一致的應(yīng)力T時(shí)，在極化方向上產(chǎn)生一定的電場(chǎng)強(qiáng)度E且具有線性關(guān)系：可以將正弦交流電信號(hào)變成壓電材料縱向的長度伸縮，使壓電陶瓷片成為超聲波的波源。即壓電換能器可以把電能轉(zhuǎn)換為聲能作為超聲波發(fā)生器，反過來也可以使聲壓變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，即用壓電陶瓷片作為聲頻信號(hào)接收器。因此，壓電換能器可以把電能轉(zhuǎn)換為聲能作為聲波發(fā)生器，也可把聲能轉(zhuǎn)換為電能作為聲波接收器之用。當(dāng)交流電信號(hào)的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相近時(shí)，產(chǎn)生共振，電-聲轉(zhuǎn)換最好。因此聲波的頻率等于電信號(hào)的頻率，f可由頻率計(jì)測(cè)出。第三頁，共十頁，2022年，8月28日波長λ的測(cè)定

駐波：兩列傳播方向相反的相同頻率，振幅，振動(dòng)方向的波疊加形成。設(shè)沿X軸正向傳播的入射波的波動(dòng)方程為：設(shè)沿X軸負(fù)向傳播的反射波的波動(dòng)方程為:當(dāng)：，即k=0，1，2，3……這些點(diǎn)的振幅最大,即為波腹

當(dāng),k=0，1，2，3……這些點(diǎn)的振幅始終為零，即為波節(jié)。故知，相鄰波腹(或波節(jié))的距離為。

第四頁，共十頁，2022年，8月28日第五頁，共十頁，2022年，8月28日反射面處為波節(jié)，聲壓最大，L=nλ/2，因此可根據(jù)聲壓的變化確定波節(jié)的位置和波長。S1S2波節(jié)波腹L=2λ

聲波在空氣中的傳播速度取決于空氣本身的性質(zhì)γ-絕熱系數(shù)，R-摩爾氣體常數(shù)，μ-空氣分子的摩爾質(zhì)量，T-絕對(duì)溫度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，0oC時(shí)，聲速為vo＝331.45m／s，顯然在toC時(shí)，干燥空氣中聲速的理論值應(yīng)為

第六頁，共十頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)儀器：低頻信號(hào)發(fā)生器：產(chǎn)生交流電信號(hào)毫伏表：測(cè)量由聲壓引起的電信號(hào)數(shù)字頻率計(jì)：測(cè)量電信號(hào)的頻率屏蔽導(dǎo)線：連接各儀器聲波駐波儀：聲波和電信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。由壓電換能系統(tǒng)A和B，游標(biāo)尺，固定支架組成第七頁，共十頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)步驟：儀器接線柱連接。接通電源，預(yù)熱15分鐘，置好儀器的旋鈕尋找適當(dāng)頻率（共振頻率）測(cè)量波節(jié)的位置，共測(cè)16個(gè)數(shù)據(jù)。記錄室溫關(guān)斷儀器電源，整理好儀器和用具。用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)：測(cè)量L時(shí)，必須輕而緩慢地調(diào)節(jié)，手勿壓游標(biāo)尺，以免主尺彎曲引起誤差。注意信號(hào)源不要短路，以防燒壞儀器。放置各儀器的旋鈕時(shí)不能用力過猛。第八頁，共十頁，2022年，8月28日思考題：在本實(shí)驗(yàn)裝置中駐波是怎樣形成的：為什么測(cè)L時(shí)不測(cè)量波腹間的距離而測(cè)波節(jié)間的距離？習(xí)題根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算聲速及其相對(duì)誤差。本實(shí)驗(yàn)裝置可用作溫度計(jì)嗎？如果L的測(cè)量精度為