弦振动与弦驻波实验
波是一种重要的物理现象，我们通过前进的波和反射波叠加可以得到驻波。

在和振动源连接的一根拉紧的弦线上，可以直观而清楚地了解弦振动时驻波形成的过程。

用它可以研究弦振动的基频与张力、弦长的关系，从而测量在弦线上横波的传播速度，并由此求出振动源的频率，一、实验目的
1．观察弦振动时形成的驻波，学习与弦振动有关的物理知识和规律；
2．通过实验测量振动源的频率。

二、实验设备
THQZB-2型弦振动仪信号源、THQZB-2型弦振动实验仪。

图1 THQZB-2型弦振动仪信号源面板示意图
（一）THQZB-2型弦振动仪信号源
弦振动仪信号源主要由以下几部分组成，如图1所示：
频率计：用于显示信号源频率；
扬声器接口：用于连接信号源与实验仪中扬声器接口，驱动扬声器工作；
复位按键：用于当仪器出现死机或其他异常时使其恢复到初始状态；
频率调节旋钮：用于调节信号源输出信号的频率；
幅度调节旋钮：用于调节信号源输出信号的幅度。

（二）THQZB-2型弦振动实验仪
弦振动实验仪结构如图2所示：
图2 THQZB-2 型弦振动实验仪结构简图
弦振动实验仪由振子（扬声器）、滑块1（固定）、滑块2（可移动）、滑轮、弦线、砝码、标
尺、导轨等几部分组成。

三、实验原理
1． 弦线上横波的传播速度
在拉紧的弦线上，波沿某方向传播的速度（大学物理课中讲过）为
ρ
υF
=
（1）
式（1）中υ为波速， F
为弦线张力， ρ
2． 振动频率与横波波长、弦线张力及线密度如图2选择适当的砝码重量，
νλ
υ= 将式（2）代入式（1）得
ρ
νλF
=
设弦线长为L n
L 2=
λ
（5）
当入射波与反射波的相位差为π
（6）
⎭⎝λT
（7）
两列波合成得
t
T x A y y y πλπ2cos 2cos 221⎪⎭
⎫ ⎝⎛
=+= （8）
由上式可以看出，当x 一定时，即考察平衡位置位于x 处的质点时，后面的时间因子表示这质点是作简谐运动的，考察不同x 处的所有质点时，由上式可知各质点都在做同周期的简谐运动，
定⎪⎭
⎫
⎝⎛
λπx A 2cos
2的正负，凡是使λ
πx
A 2cos
2为正的各x 处的相位都相同；凡是使λ
πx
A 2cos
2为负的
各点的相位也都相同，但两者的关系相反。

由式（8）可知，当
()
4
12λ
+=k x （⋅⋅⋅±±=,2,1,0k
时，振幅λπx
A 2cos
22
λ
k
x = （⋅⋅⋅±±=,2,1,0k ） 时，振幅
A
x
A 22cos
2=λ
π的距离都是半个波长
2
λ。

如图4，考虑两个波节之间所有各点的振动，λ
4
3=
x
所有各点都作振幅不同、相位相同的振动，λ
4
3=
x 到
=
x
5g ）
，幅度调节旋钮顺时针调到底（幅度最大），L ，调节频率，使弦线上出现稳定的振幅
2调节弦线长度，使弦线产生稳定的驻波，此时有2
λ
⋅
=n L
，在每一固定砝码重量的作用下，重复测量L 数次，每次微调滑块2 改
变弦线长度，再重新调好稳定的驻波，然后测量n 个波腹长度L 。

（4） 重复步骤3，至少测五组数据，分别测出n 个波腹的弦线长L ，记录测量数据。

2．用作图法求振子振动频率，自拟数据表格和选取坐标参量。

3．在固定拉力、固定弦长下，测量不同频率下的波长，自拟数据表格并作波长与频率关系
图4 驻波分段振动示意图
曲线图，验证两者之间的关系。

五、数据处理
将测量数据填入下面表格：
七、注意事项
1．开机前将信号源幅度调到最大、频率调到最小，以免开机频率过大，振源无法起振；
2．实验过程中缓慢调节信号源频率旋钮。