聲速的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、聲速的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告聲速的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)會(huì)用駐波法和相位法測(cè)量聲波在空氣中傳播速度。（2）進(jìn)一步掌握示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器的使用方法。（3）學(xué)會(huì)用逐差法處理數(shù)據(jù)。2、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)儀器超聲聲速測(cè)定儀、低頻信號(hào)發(fā)生器DF1027B、示波器ST16B。3、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)原理31實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理聲速V、頻率f和波長(zhǎng)λ之間的關(guān)系式為?fV?。如果能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量聲波的頻率f和波長(zhǎng)λ，即可求得聲速V。常用的測(cè)量聲速的方法

2、有以下兩種。32實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法321駐波共振法（簡(jiǎn)稱駐波法）駐波共振法（簡(jiǎn)稱駐波法）S1發(fā)出的超聲波和S2反射的超聲波在它們之間的區(qū)域內(nèi)相干涉而形成駐波。當(dāng)波源的頻率和駐波系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí)，此駐波的振幅才達(dá)到最大值，此時(shí)的頻率為共振頻率。駐波系統(tǒng)的固有頻率不僅與系統(tǒng)的固有性質(zhì)有關(guān)，還取決于邊界條件，在聲速實(shí)驗(yàn)中，S1、S2即為兩邊界，且必定是波節(jié)，其間可以有任意個(gè)波節(jié)，所以駐波的共振條件為：??3212??nnL?（1）即當(dāng)S1和

3、S2之間的距離L等于聲波半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，駐波系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，駐波振幅最大。在示波器上得到的信號(hào)幅度最大。當(dāng)L不滿足（1）式時(shí)，駐波系統(tǒng)偏離共振狀態(tài)，駐波振幅隨之減小。移動(dòng)S2，可以連續(xù)地改變L的大小。由式（1）可知，任意兩個(gè)相鄰共振狀態(tài)之間，即S2所移過(guò)的距離為：??22211????????????nnLLLnn（2）可見(jiàn)，示波器上信號(hào)幅度每一次周期性變化，相當(dāng)于L改變了2?。此距離2?可由超聲聲速測(cè)定儀上的游標(biāo)卡尺測(cè)得，頻率可由

4、低頻信號(hào)發(fā)生器上的頻率計(jì)讀得，根據(jù)fV???，就可求出聲速。322兩個(gè)相互垂直諧振動(dòng)的合成法（簡(jiǎn)稱相位法）兩個(gè)相互垂直諧振動(dòng)的合成法（簡(jiǎn)稱相位法）在示波器熒光屏上就出現(xiàn)兩個(gè)相互垂直的同頻率的諧振動(dòng)的合成圖形——稱為李沙如圖形。其軌跡方程為：????????122122122122?????????????????????SinCosAAXYAYAX（5）在一般情況下，此李沙如圖形為橢圓。當(dāng)相位差012???????時(shí)，由（5）式，得xA

5、Ay12?，即軌跡為一條處在于第一和第三象限的直線[參見(jiàn)圖16—2(a)]。信號(hào)發(fā)生器的電壓輸出（不能接同步輸出）。3）把S2調(diào)回距S1大約3cm，移動(dòng)接收換能器S2，調(diào)節(jié)游標(biāo)卡尺微調(diào)螺絲，同時(shí)觀察示波器的圖形變化，使圖形為“”，記下S2初始位置LO。4）由近至遠(yuǎn)，慢慢移動(dòng)S2并注意觀察圖形變化，逐下記下每發(fā)生一次半周期變化（即圖形由“”直線變到“”直線）接收換能器S2的位置讀數(shù)Li值，共測(cè)十個(gè)數(shù)據(jù)。5）實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)掉電源，整理好儀器5

6、、實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)參考數(shù)據(jù)1）駐波法測(cè)量聲速）駐波法測(cè)量聲速共振頻率f=34.583KHz表1駐波法測(cè)量波長(zhǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)駐波法測(cè)量波長(zhǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)次序iLmm310?次序iLmm310?iiLL??5mm310?iILLv??5mm310?193.726119.5425.820.012298.847124.7025.860.0283104.028129.9025.880.0484109.229135.0225.800.0325114.38

7、10140.1825.800.032逐差法處理表1數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)偏差????????5125511iLLLLiiiIvnS=0.036mmiIiiLLLLnvSC????????5506.0036.065.1mmumB012.0302.03????合成不確定度為)(038.0012.0036.022222255mmuSuuuBLLBALLiiII???????????頻率f不確定度)(2.03346.03ZmffHu????聲速V的相對(duì)不確定