实验报告_声速测量

学习参考
/ Nankai University
实验报告:声速的测量
学习参考
实验报告 声速的测量

实验项目】
1.用共振干涉法测量空气中的声速
2•用相位比较法测量空气中的声速
3•时差法测量介质中的声速;
4•用反射法测量挡板的距离

实验仪器】
声速测量仪、FD-SV-D超声波测距综合试验仪、示波器

实验原理】
由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行 声速测量的优
点还在于超声波的波长短 ,可以在短距离较精确的测出声速 。超声波的发射和接收一般通
过电磁振动与机械振动的相互转换来实现 ,最常见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应
来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动
与交流电压之间双向换能 。
声波的传播速度v与其频率和波长的关系为 :
■二 vf (1)
由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。同样,传播速度亦可用
学习参考

v 二L/t ②
表示,若测得声波传播所经过的距离 L和传播时间t,也可获得声速。
1.共振干涉法
实验装置如图1所示,图中S1和S2为压电晶体换能器,S1作为声波源,它被低频信号发 生器输出
的交流电信号激励后 ,由于逆压电效应发生受迫振动 ,并向空气中定向发出以近
似的平面声波;S2为超声波接收器,声波传至它的接收面上时 ,再被反射。当S1和S2的
表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距 L为半波长的整倍数, 即
L=n 12 n=0 , 1, 2, ••…(3)
时,S1发出的声波与其反射声波的相位在 S1处差2n7: (n=1 , 2 ••…),因此形成共振。
因为接收器S2的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。本 实验测量
的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大 。从示波器上观察
到的电信号幅值也是极大值 (参见图2)。
图中各极大之间的距离均为 12 ,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐
渐减小。我们只要测出各极大值对应的接收器 S2的位置,就可测出波长。由信号源读出超

2.相位比较法 波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。沿波传播方向的任何两点同相位时 ,
学习参考

这两 点间的距离就是波长的整数倍 。利用这个原理,可以精确的测量波长。实验装置如图1所 示,
沿波的传播方向移动接收器 S2,接收到的信号再次与发射器的位相相同时 ,一国的距 离等于与声波
的波长。

同样也可以利用李萨如图形来判断位相差 。实验中输入示波器的是来自同一信号源的信号
它们的频率严格一致,所以李萨如图是椭圆,椭圆的倾斜与两信号的位相差有关 ,当两信
号之间的位相差为 0或n时,椭圆变成倾斜的直线。

位相差「和角频率•,、传播时间t之间有如下关系: =1
一 2 TT
同时有,午,t=l/v, •二Tv,(式中T为周期)

代入上式得:=岂
当1=^2 5=1,2, 3,…)时,可得僅n二。
由上式可知:当接收点和波源的距离变化等于一个波长时 ,则接收点和波源的位相差也正
好变化一个周期 (即①=2 n)。
实验时,通过改变发射器与接收器之间的距离 ,观察到相位的变化。当相位差改变n时,
相应距离的改变量即为半个波长。根据波长和频率即可求出波速 。

3.时差法
用时差法测量声速的实验装置仍采用上述仪器 。由信号源提供一个脉冲信号。经t时间到
达L处的接收器,根据关系v=L/t ,即可计算出声速。

4.超声测距
用反射法,就要求使用接收器与发射器在同一位置 ,利用公式:
L=vt=vT/2
T为发射到接收的时间差。
学习参考

实验步骤】
1. 共振干涉法
打开实验仪与示波器
实验仪调整为相位测量模式 。
信号源:一接口接超声发生器、一接口接示波器的1通道(CH1)
信号接收放大:输入端接超声接收器、输出端接示波器的2通道(CH2) 观察CH2的信号,按下
POSITION,使得信号置中。
界面上显示有频率值,记下该频率值f。
只显示CH2的信号,界面上显示有 CH2的最大电压值。
调节游标尺,使得读数归零。
将游标尺调节到最近的位置,获得最大的信号电压值,记下此处的位置。
继续移动游标尺,每到一个信号电压最大处,记录位置,总共记录20个位置。 使用逐差法,获得半
波长,进而获得声速。

2. 相位比较法
仍旧使用相位测量模式,游标尺归零
显示CH1、CH2 ,按下DISPLAY,将模式调节为 XY模式,此时显示李萨如图形 游标尺开始移动。

每到一处李萨如图形为一斜线,就记录一次位置。
使用逐差法,获得半波长,进而获得声速。

3•时差法
学习参考

切换为时差法测量模式。
连续移动接收端游标尺,记录接收端的位置 L,同时记录主机液晶屏上显示的时间 t,取多
个数据,进行处理。
绘制直线,斜率就是所测声速 V。

4•反射法测量挡板距离。
将利用磁钢将挡板吸附在移动接收端之前 。
将游标尺上的接收端的接口拔出 ,换到发生器一侧的接收接口 。
进入超声波测距模式,移动挡板,同时记录挡板位置 L与液晶屏上的显示距离I,比较两者 的数值。
学习参考

实验数据】
频率:f=40.0001kHz

1.共振干涉法
接收序号i Li/mm 接收序号i Li/mm delta Li/mm 平均差值
/mm

1 1.68 11 45.60 43.92

44.30
2 4.73 12 49.81 45.08
3 10.11 13 54.31 44.20
4 15.00 14 58.69 43.69
5 18.57 15 63.31 44.74

6 22.65 16
67.58 44.93
7 28.12 17 71.95 43.83

8 32.45 18
76.64 44.19
9 36.71 19 81.18 44.47

10 41.26 20
85.16 43.90
平均波长:「=44.30 -=8.860 mm
5

声速:v =40.0001 8.860 =354.4 m/s
学习参考

2•相位比较法
接收序号i Li/mm 接收序号i Li/mm delta Li/mm 平均差值
/mm

1 32.67 11 76.68 44.01

43.80
2 37.21 12 81.01 43.80
3 41.65 13 85.39 43.74
4 46.00 14 89.73 43.73
5 50.41 15 94.05 43.64
6 54.77 16 98.48 43.71
7 59.21 17 102.88 43.67
8 63.60 18 107.31 43.71
9 67.87 19 111.59 43.72

10 72.15 20
116.45 44.30
1
平均波长:■ =43.80 -=8.760 mm
5

声速:v =40.0001 8.760 =350.4 m/s
学习参考

斜率 v = 0.3504 mm/ y s = 350.4 m/s
4•用反射法超声测距
L/mm 0.00 10.04 20.09 29.97 39.97 50.13 60.13 70.10 80.01

l/mm 3 11 11 20 30 40 51 59 58
L/mm 90.06 100.09 110.02 120.14 130.23 140.04 150.02 160.00 170.08
l/mm 78 97 105 113 122 133 145 162 172

注意事项】

3•时差法
180
160
140
120
m
100

L
80

60
40
20

700 400 500 600 t/ ys 300
学习参考

1•由于超声信号比较强,在实验时注意间隔,避免互相干扰
2•游标卡尺要缓慢平稳操作,不要迅速移动 防止磨损过快

合集下载

测量声速实验报告

测量声速实验报告

测量声速实验报告第1篇:测量声速这事儿,听起来挺高大上的,其实操作起来还挺接地气的。

那天,我们物理课上就来了一波实践操作,老师说这能帮我们更好地理解声速这个概念,我心想,这不就是玩儿嘛,谁不喜欢动手啊。

实验开始前,老师先给我们普及了声速的基本知识,原来声音在空气中的传播速度大约是340米每秒。

这数字听着没啥感觉,直到老师说:“如果你们在百米赛跑中,听到枪声再起跑,那估计冠军都到终点了。

”这话一出,大家立刻来了精神,想着得好好做这个实验,看看这声速到底有多快。

我们的实验工具很简单,就是一把尺子、一个计时器和两个木块。

老师让我们两个人一组,一个人负责敲击木块发出声音,另一个人则用计时器记录从看到敲击动作到听到声音的时间差。

我跟小明一组,他负责敲击,我负责计时。

一开始,我还担心自己反应慢,结果发现这事儿比想象中容易多了。

我们选择了一个比较长的走廊来做实验,这样可以尽可能地减少误差。

小明站得远远的,我站在起点,准备好了计时器。

随着小明的一声敲击,我按下了计时器,然后等着声音传到我的耳朵里。

那一刻,我突然有种穿越时空的感觉,就像是在等待着一个来自远方的信息。

虽然实际上只是一两秒的事儿,但那种期待的心情,让我觉得这声速实验也挺有意思的。

经过几轮的测量和计算,我们终于得到了声速的一个大概值。

虽然跟标准值有点差距,但老师说这是正常的,毕竟我们用的是最简单的工具,加上环境因素的影响,能有这样的结果已经很不错了。

最重要的是,通过这次实验,我们对声速有了更直观的认识。

实验结束后,我跟小明还在讨论,如果用不同的材料做实验,比如水或者金属,声速会不会不一样呢?这又激起了我对物理的好奇心,原来学习也可以这么好玩,既能动手又能动脑,真是太棒了。

说真的,这次测量声速的实验给我留下了深刻的印象,不仅仅是因为它让我了解到了声速的概念,更重要的是,它教会了我如何用实践去验证理论,这种体验是书本上学不到的。

以后要是有机会,我还想尝试更多这样的实验,探索科学的奥秘。

声速测量实验报告

声速测量实验报告

声速测量实验报告声速测量实验报告引言:声速是指声波在介质中传播的速度。

在物理学中,声速是一个重要的物理量,对于许多应用具有重要意义。

本实验旨在通过测量声波在不同介质中的传播速度,来了解声速的测量方法和相关原理。

实验装置:本实验使用了以下装置:声音发生器、频率计、声音传感器、示波器、直尺、计时器等。

实验原理:声速的测量可以通过测量声波在介质中的传播时间来实现。

根据声速的定义,声速等于声波在单位时间内传播的距离。

因此,我们可以通过测量声波在介质中传播的距离以及传播的时间来计算声速。

实验步骤:1. 实验准备:将声音发生器和频率计连接起来,并调节发生器的频率为一定值。

将声音传感器和示波器连接起来,并将传感器放置在一定距离内的介质中。

2. 测量传播距离:在介质中选择一个合适的传播距离,使用直尺测量该距离,并记录下来。

3. 发出声波:打开声音发生器,发出一定频率的声波。

4. 接收声波:示波器接收到声波后,将声波的波形显示在屏幕上。

5. 计时:使用计时器计时,从声波发出到传感器接收到声波的时间间隔,并记录下来。

6. 重复实验:重复以上步骤多次,以提高实验的准确性和可靠性。

7. 数据处理:根据记录的传播距离和传播时间,计算声速的数值。

实验结果:根据实验记录的数据,我们可以计算出声速的数值。

通过多次实验,取平均值可以提高结果的准确性。

实验结果应该与理论值相近,但由于实验误差的存在,可能会有一定的偏差。

实验讨论:在实验过程中,我们需要注意一些可能影响实验结果的因素。

首先,传感器的位置应该尽量靠近声音发生器,以减小传播距离的误差。

其次,要确保声波在介质中的传播路径是直线的,避免声波的反射和散射对实验结果的影响。

此外,实验时应尽量减小环境噪声的干扰,以保证实验的准确性。

实验应用:声速的测量在许多领域都有重要的应用。

例如,在航空航天领域中,声速的测量是设计飞机和火箭的重要参数,可以帮助科学家和工程师更好地理解和控制飞行器的性能。

声速的测量实验报告误差分析

声速的测量实验报告误差分析

声速的测量实验报告误差分析在物理学实验中,声速的测量是一个常见且重要的实验。

然而,在实际操作中,由于各种因素的影响,测量结果往往会存在一定的误差。

为了提高实验的准确性和可靠性,对误差进行深入分析是必不可少的。

一、实验原理与方法本次实验采用的是驻波法测量声速。

其原理是利用扬声器发出的平面声波在空气中传播,当遇到反射面时会形成反射波。

入射波与反射波相互叠加,在特定条件下会形成驻波。

通过测量驻波相邻波节或波腹之间的距离,结合声波的频率,就可以计算出声速。

实验中,我们使用了信号发生器产生一定频率的正弦电信号,驱动扬声器发出声波。

同时,利用示波器观察接收端的信号,通过移动接收端的位置,找到驻波的波节或波腹位置,并进行测量。

二、误差来源分析1、仪器误差(1)信号发生器的频率误差:信号发生器输出的正弦电信号频率可能存在一定的偏差,这会直接影响到声速的计算结果。

(2)示波器的测量误差:示波器在测量电压、时间等参数时,也会存在一定的误差,从而影响对驻波位置的判断和测量。

(3)测量工具的精度限制:例如尺子、游标卡尺等用于测量距离的工具,其本身的精度有限,可能导致测量结果的不准确。

2、环境误差(1)温度的影响:声速与温度密切相关,温度的变化会导致空气的密度和弹性模量发生改变,从而影响声速的大小。

在实验过程中,如果环境温度不稳定或者没有进行准确的温度测量和修正,就会引入误差。

(2)湿度的影响:空气的湿度也会对声速产生一定的影响。

较高的湿度会使空气的密度增加,从而导致声速变慢。

(3)气流和噪声的干扰:实验环境中的气流流动以及外界噪声可能会干扰声波的传播,导致测量结果的不稳定。

3、操作误差(1)扬声器和接收端的位置调整不准确:在实验中,扬声器和接收端的位置需要精确调整,以确保形成良好的驻波。

如果位置调整不当,可能会导致驻波的不明显或者测量结果的偏差。

(2)读数误差:在读取测量工具上的数值时,由于人的视觉误差或者读数方法不正确,可能会导致读数不准确。

大学物理实验声速测量实验报告

大学物理实验声速测量实验报告

大学物理实验声速测量实验报告在大学物理的海洋里,有一次我们乘着好奇心的小帆船,驶向了声速测量的神秘海域。

阳光正好,微风不燥,我们这群勇敢的探险家,带着仪器和好奇,开始了这次声速的探险之旅。

我们要理解声速是什么。

简单来说,声速就是声音传播的速度。

就像你听到“咚”的一声后,立刻反应过来是什么东西砸到了你的耳朵,这“咚”的声音就是声速。

不过,这个速度并不是固定不变的,它会因为温度、湿度和介质的不同而有所变化。

我们的实验器材很简单,一台秒表、一根细线、一块磁铁和一堆棉花。

这些看似普通的物品,却能让我们一探究竟。

秒表是用来计时的,它告诉我们声音传播需要多长时间;细线和磁铁则是用来测量声音的。

实验开始啦!我们先将细线绑在磁铁上,然后用力拉扯,让细线发出声音。

我们将秒表放在一边,静静地等待。

时间一分一秒地过去,我们的心情也跟着紧张起来。

终于,当细线发出的“咚”声落下时,秒表上的指针也停了下来。

这时,我们就知道声音从一端传到另一端需要的时间,也就是声速。

通过这个实验,我们不仅学会了如何测量声速,还体会到了科学的魅力。

原来,声音的传播竟然有这么多学问,让人大开眼界。

我们还发现了一个有趣的现象:在空气中,声速会随着温度、湿度的变化而变化。

比如,夏天的时候,空气湿度大,声音传播得就慢一些;冬天的时候,空气干燥,声音传播得就快一些。

这次实验让我们对声速有了更深入的了解,也让我们更加热爱科学。

在未来的日子里,我们还会继续探索更多有趣的科学奥秘,让好奇心引领我们走向更广阔的知识海洋。

我想说,科学无处不在,只要我们用心去发现,就能发现生活中的科学之美。

让我们一起加油,用好奇心去探索这个世界吧!。

大学物理实验声速测量实验报告(一)

大学物理实验声速测量实验报告(一)

大学物理实验声速测量实验报告(一)大学物理实验声速测量实验报告一、实验目的通过声速测量实验,掌握声波的基本特性以及实验方法,学习如何用简单的实验手段对声速进行测量,并且了解声速的应用。

二、实验所需器材1. 示波器2. 函数信号发生器3. 线性电路4. 单色光源5.光栅分光仪 6. 毫米纸 7. 恒温水槽三、实验原理声音是一种机械波,它在均匀介质中的传播速度与介质的物理性质有关。

此次实验采用的是共振法测量声速,其基本原理如下:将发声器放入实验管中,在一定频率下,管内空气可以出现共振现象,在此频率下,声波在管内的传播速度等于管内空气共振波长乘以频率。

因此,声速可以通过实验测量所得的频率和波长计算得出。

四、实验步骤1. 在恒温水槽中制备温度为20℃的水,用毫米纸测量实验管的长度和内直径。

2. 将水槽和实验管放置于振动无穷远物的正对着示波器处,示波器与函数信号发生器通过线性电路连接。

3. 调节函数信号发生器使其发生频率稳定在1kHz左右,此时开启示波器,调节其放大倍数至合适。

4. 开启函数信号发生器,调节频率,直到示波器上出现一个频率对应的谐波振动。

此时记录下频率。

5. 毫米纸上标出实验管的坐标,使振动气柱一端在标出的坐标处。

6. 通过不断调节频率和气柱长度,直到再次出现共振波长时,记录下新的频率和气柱长度并计算出波长。

7. 计算声速,除以空气的密度20°C下为1.293kg/m^3,求得在该环境下的声速。

五、实验结果和分析通过实验可以得到,当频率为1kHz时,声波经过实验管之后,出现了谐波振动。

另外,在不断调节频率和气柱长度的过程中,也成功测得了共振时的频率和波长,从而计算得到声速为343.4m/s。

这与理论值基本一致,误差在可接受范围内。

六、实验总结通过本次实验,我们学会了桥式共振测量法的原理、方法和意义,并且初步掌握了共振法测量声速的实验方法。

通过实验,我们还发现共振现象在现实生活中有着广泛的应用,例如由于声波在水中传播较快,因此潜水员可以通过声音确定水中物体的位置等。

大学物理实验声速测量实验报告

大学物理实验声速测量实验报告

大学物理实验声速测量实验报告同学们!今天咱们来聊聊那个老话题——声速。

想象一下,当你听到“咚”的一声巨响,你是怎么反应过来的?是不是下一秒就明白了那声音是从哪儿来的?这就是声速的魅力所在!记得有一次,我和室友在宿舍里玩“猜歌名”游戏,结果他唱的《演员》我居然没听出来,后来一查,原来是因为声音传播的速度太快了,我们还没来得及反应呢,歌就到耳朵里了。

这可真是“耳听八方,不如眼见为实”啊!说到声速,咱们就得说说它的神奇之处。

你知道声音是怎么传播的吗?它就像是一股无形的风,悄悄地从一个地方吹到另一个地方。

但是,这股风的速度可不慢哦,有时候能达到340米每秒呢!这个速度,比飞机还要快多了!不过,大家别小看了这股“隐形的风”。

你知道吗?声音的传播速度还跟温度、湿度和空气密度有关呢。

比如夏天天气热的时候,声音传播得就特别快;而到了冬天,气温低得像冰棍儿一样,声音传播起来就慢吞吞的。

当空气湿度大的时候,声音传播的速度也会变慢。

所以啊,我们可以通过这些特点来判断现在是什么季节。

当然了,除了日常的观察,我们还可以用一些科学的方法来测测声速。

比如说,咱们可以用尺子或者秒表来量量声音传播的时间,然后根据已知的距离来计算声速。

这样,咱们就能更准确地知道声音是怎么跑的了。

不过,虽然我们现在有了各种工具来测声速,但科学家们还是觉得不够精确。

他们还在努力研究更先进的技术,比如用激光去测量声波的速度。

这样,我们就能更加准确地了解声速啦!我想说的是,声速虽然只是一个小小的数字,但它却有着不平凡的意义。

它不仅让我们能够更好地理解这个世界,还能帮助我们解决很多实际问题。

就像我们在做实验时,通过测量声速来验证我们的猜想一样,这种探索精神真的很酷!今天的分享就到这里啦!希望大家通过这次实验,能对声速有更深的了解和认识。

下次实验课上,我们再一起探索更多有趣的科学知识吧!。

大学物理实验声速测量实验报告

大学物理实验声速测量实验报告在我们进行的大学物理实验中,测量声速的实验让我对声音的传播有了更深刻的理解。

这次实验不仅仅是对数字的记录,更是对物理现象的一次亲身体验,让我领悟到声音在空气中是如何穿梭的。

一、实验准备1.1 实验目的实验的主要目标是测量空气中声速的具体数值,并通过实验数据验证理论值。

这听起来简单,但要做到准确、科学,还是需要细致的准备。

1.2 实验器材为了进行这项实验,我们准备了一些基本的设备。

首先是一个音源,我们选择了一个电子音响,因为它能够发出稳定的声音。

接着,我们需要一个麦克风,来接收声音并进行数据记录。

此外,还需要一个计时器和一个测量距离的工具,比如卷尺。

这些工具的选择都是为了保证我们能够精准地进行测量。

二、实验过程2.1 设定实验环境实验前,我们特意选择了一个相对安静的环境,尽量避免其他噪音对实验结果的影响。

这个细节很重要,因为外界的干扰可能会使我们的测量结果不够准确。

我们在教室里将音响和麦克风的距离调整到大约10米,这是一个合适的距离,既能清晰接收到声音,又不会因为距离过远而导致信号减弱。

2.2 进行测量一切准备就绪后,我们开始了实验。

首先,由一名同学负责操作音响发出声音,另一个同学则准备好麦克风和计时器。

当音响发声的瞬间,计时器开始计时,同时麦克风记录下声音到达的时间。

这一过程需要非常协调,任何一点小的失误都可能影响最终的结果。

我们进行多次测量,每次都记录好对应的时间,以便后续的数据处理。

2.3 数据处理实验结束后,我们收集了多次测量的数据。

在处理数据时,我们计算出声音传播的平均时间,并用已知的距离和时间计算出声速。

理论上,声速在空气中约为343米每秒。

通过我们的测量,结果略有偏差,但在可接受范围内。

这让我意识到,尽管我们在实验中尽力追求精确,但总会受到多种因素的影响,比如温度、湿度等环境条件。

三、实验结果与反思3.1 声速的测量结果通过计算,我们得到了一个接近理论值的声速。

声速测量实验报告_公式

一、实验目的1. 掌握声速测量的基本原理和方法。

2. 了解声波在空气中的传播特性。

3. 学会使用声速测量仪器,提高实验技能。

二、实验原理声速是指声波在介质中传播的速度。

在空气中,声速受温度、湿度等因素的影响。

声速的测量方法主要有共振干涉法、相位法、时差法等。

本实验采用共振干涉法进行声速测量。

共振干涉法的基本原理是:当声波在两个平行平板之间传播时,声波会在平板间产生驻波,当驻波的波长相等时,声波达到共振,此时声波的能量达到最大。

根据共振条件,可以计算出声速。

声速的公式如下:\[ v = \frac{f \lambda}{2} \]其中,\( v \) 为声速,\( f \) 为声源振动频率,\( \lambda \) 为声波波长。

三、实验仪器1. 超声波发射器2. 超声波接收器3. 低频信号发生器4. 示波器5. 驻波干涉仪6. 温度计7. 相对湿度计四、实验步骤1. 将超声波发射器和接收器分别固定在驻波干涉仪的两个臂上。

2. 开启低频信号发生器,调节频率至超声波发射器的共振频率。

3. 将信号发生器的输出端与超声波发射器的输入端连接,同时将超声波接收器的输出端与示波器的输入端连接。

4. 调节驻波干涉仪,使声波在两个平板间形成驻波。

5. 观察示波器,当声波达到共振时,记录此时的振动波形。

6. 根据共振条件,计算声速。

五、数据处理1. 记录实验过程中超声波发射器的共振频率 \( f \)。

2. 记录实验过程中驻波干涉仪的臂长 \( L \)。

3. 根据公式 \( v = \frac{f \lambda}{2} \) 计算声速 \( v \)。

4. 将实验数据整理成表格,进行误差分析。

六、实验结果与分析1. 计算声速的平均值和标准差。

2. 分析实验误差产生的原因,如仪器误差、操作误差等。

3. 将实验结果与理论值进行比较,讨论实验误差对结果的影响。

七、结论通过本次实验,掌握了声速测量的基本原理和方法,了解了声波在空气中的传播特性。

声速测量实验报告

声速测量实验报告一、实验目的1、了解声速测量的基本原理和方法。

2、学习使用驻波法和相位法测量声速。

3、加深对波动理论的理解,提高实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理1、驻波法声波在介质中传播时,会形成驻波。

当声源与接收器之间的距离满足一定条件时,会在两者之间形成稳定的驻波。

驻波相邻两波节或波腹之间的距离为半波长的整数倍。

通过测量相邻两个波节(或波腹)之间的距离,就可以计算出声波的波长。

声速等于波长乘以频率,已知声源的频率,就可以求出声速。

2、相位法利用示波器显示声源和接收器处声波的相位差。

当声源和接收器之间的距离改变一个波长时,相位差变化2π。

通过测量相位差的变化和移动的距离,就可以计算出声波的波长,进而求出声速。

三、实验仪器1、声速测量仪:包括声源、接收器、游标卡尺等。

2、示波器。

3、信号发生器。

四、实验步骤1、驻波法测量声速连接好实验仪器,将声源和接收器固定在导轨上。

调节信号发生器的频率,使示波器上显示出稳定的正弦波。

缓慢移动接收器,观察示波器上波形的变化,找到相邻的波节或波腹位置,记录游标卡尺的读数。

重复测量多次,计算波长和声速。

2、相位法测量声速按照实验装置图连接好仪器,将信号发生器的输出信号同时接入示波器的 X 轴和 Y 轴。

调节信号发生器的频率,使示波器上显示出李萨如图形。

缓慢移动接收器,观察李萨如图形的变化,当图形从直线变为椭圆再变回直线时,记录接收器移动的距离。

重复测量多次,计算波长和声速。

五、实验数据及处理1、驻波法测量数据|测量次数|相邻波节(或波腹)位置(mm)|距离差(mm)|波长(mm)|声速(m/s)||::|::|::|::|::|| 1 |____ |____ |____ |____ || 2 |____ |____ |____ |____ || 3 |____ |____ |____ |____ || 4 |____ |____ |____ |____ || 5 |____ |____ |____ |____ |计算波长和平均波长:波长计算公式:λ = 2×距离差平均波长:λ_avg =(λ1 +λ2 +λ3 +λ4 +λ5)/ 5声速计算公式:v =λ_avg×f (f 为声源频率)2、相位法测量数据|测量次数|接收器移动距离(mm)|波长(mm)|声速(m/s)||::|::|::|::|| 1 |____ |____ |____ || 2 |____ |____ |____ || 3 |____ |____ |____ || 4 |____ |____ |____ || 5 |____ |____ |____ |计算波长和平均波长:波长计算公式:λ = 2×移动距离平均波长:λ_avg =(λ1 +λ2 +λ3 +λ4 +λ5)/ 5声速计算公式:v =λ_avg×f (f 为声源频率)3、误差分析测量仪器的精度误差,如游标卡尺的读数误差。

大学物理实验声速测量实验报告

⼤学物理实验声速测量实验报告声速测量⼀、实验项⽬名称:声速测量⼆、实验⽬的1.学会测量超声波在空⽓中的传播速度的⽅法2.理解驻波和振动合成理论3.学会逐差法进⾏数据处理4.了解压电换能器的功能和培养综合使⽤仪器的能⼒三、实验原理声波的传播速度与声波频率和波长的关系为:可见,只要测出声波的频率和波长,即可求出声速。

可由声源的振动频率得到,因此,实验的关键就是如何测定声波波长。

根据超声波的特点,实验中可以采⽤⼏种不同的⽅法测出超声波的波长:1. 驻波法(共振⼲涉法)如右图所⽰,实验时将信号发⽣器输出的正弦电压信号接到发射超声换能器上,超声发射换能器通过电声转换,将电压信号变为超声波,以超声波形式发射出去。

接收换能器通过声电转换,将声波信号变为电压信号后,送⼊⽰波器观察。

由声波传播理论可知,从发射换能器发出⼀定频率的平⾯声波,经过空⽓传播,到达接收换能器。

如果接收⾯和发射⾯严格平⾏,即⼊射波在接收⾯上垂直反射,⼊射波与反射波相互⼲涉形成驻波。

此时,两换能器之间的距离恰好等于其声波半波长的整数倍。

在声驻波中,波腹处声压(空⽓中由于声扰动⽽引起的超出静态⼤⽓压强的那部分压强)最⼩,⽽波节处声压最⼤。

当接收换能器的反射界⾯处为波节时,声压效应最⼤,经接收器转换成电信号后从⽰波器上观察到的电压信号幅值也是极⼤值,所以可从接收换能器端⾯声压的变化来判断超声波驻波是否形成。

移动卡尺游标,改变两只换能器端⾯的距离,在⼀系列特定的距v f fv λ=f λf离上,媒质中将出现稳定的驻波共振现象,此时,两换能器间的距离等于半波长的整数倍,只要我们监测接收换能器输出电压幅度的变化,记录下相邻两次出现最⼤电压数值时(即接收器位于波节处)卡尺的读数(两读数之差的绝对值等于半波长),则根据公式:就可算出超声波在空⽓中的传播速度,其中超声波的频率可由信号发⽣器直接读得。

2.相位⽐较法实验接线如下图所⽰。

波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档