| li
li 5
|
/mm
1
2 5
|
l1
l6
|
=
9.69
3 4
31.36 36.19
2
2 5
|
l2
l7
|
=
9.68
5 6
41.00 45.91
3
2 5
|
l3
l8
|
=
9.66
7 8
50.70 55.52
4
2 5
|
l4Leabharlann 9|=9.68
9 10
60.38 65.20
5
2 5
|
l5
l10
|
=
9.68
波长 λ 的平均值
2
五、数据记录 1.实验仪器（记录实验中所用仪器的名称、型号、精度等级等参数）
示波器、信号发生器和声速仪
2.原始数据记录（原始数据表格只需要画出与数据记录有关的部分，禁止铅
笔记录数据，伪造、抄袭数据按作弊处理，该实验计零分）共振法
测量顺序点
1 2
测量点坐标 li /mm
21.69 26.51
i
2 5
2) 根据运动学理论 ( 时差法 ) 测量声速 v = L/t (3.13.3)连续波经脉冲调制后由发射换 能器发射至被测介质中，声波在介质中传播，经过 t 时间后，到达 L 距离处的接收换能器 . 由 运动定律可知，声波在介质中传播的速度可由以下公式求出：速度 v = 距离 L/ 时间 t 通过测 量二换能器发射、接收平面之间距离 L 和时间 t ，就可以计算出当前介质下的声波传播速度。
《大学物理实验》报告
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；教师________；信箱号：______
预约时间：第_____周、星期_____、第_____~ _____节； 座位号：_______
_ 预习
操作
实验报告
总分
教师签字
一、实验名称 声速的测量
二、实验目的
(1) 掌握驻波法和相位比较法及时差法测量声速的原理 .
1
距离，这样在示波器上就可以看到波形幅值不断地由最大变到最小再变到最大，两相邻的最大振 幅之间所对应的 S2 移动过的距离为 λ/2 ，而超声换能器 S2 至 S1 之间距离的改变可通过转 动鼓轮来实现 .在连续多次测量相隔半波长的 S2 的位置变化及声波频率 f 以后，我们可运用 测量数据计算出声速，用逐差法处理测量的数据 .
(2) 了解压电换能器的功能，熟悉信号源和示波器的使用 .
(3) 加深对驻波及振动合成理论的理解
三、实验原理 (基本原理概述、重要公式、简要推导过程、重要图形等；要
求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材)
声速的测量方法可以分为两大类 . 一类是根据波动理论 v = f λ ，通过测量声波 的频率 f 和波长 λ 得到声速 v ；另一类是根据运动学理论 v = L/t ，通过测量传播距 离 L 和时间间隔 t 得到声速 v. 1) 根据波动理论测量声速 v = f λ 式中，频率可由声速测试仪的信号源频率显示窗口直接读出，而波长又可用共振 干涉法 ( 驻波法 ) 和相位比较法两种方法来测量 . A. 共振干涉法 ( 驻波法 ) 实验装置如图 3.13.2 所示，图中 S1 和 S2 为压电陶瓷换能器 . S1 作为声波发射器，由 信号源供给频率为数万赫的交流电信号 ( 一般使用正弦波 ) ，由逆压电效应发出一平面超声 波；而 S2 则作为声波接收器，压电效应将接收到的声压转换成电信号，输入示波器，我们就可 看到一组由声压信号产生的正弦波形 . 由于 S2 在接收声波的同时还能反射一部分超声波，接收的声波、发射的声波振幅虽有差异， 但二者周期相同且在同一线上沿相反方向传播，且二者在 S1 和 S2 区域内产生了波的干涉，形 成驻波 . 我们在示波器上观察到的实际上是这两个相干波合成后在声波接收器 S2 处的振动情 况 . 移动 S2 位置 ( 即改变 S1 和 S2 之间的距离 ) ，从示波器显示的波形上可以看出，当 S2 在某些位置时振幅将达到最大值 . 根据波的干涉理论可以知道：任何两相邻的振幅最大值的 位置之间 ( 或两相邻的振幅最小值的位置之间 ) 的距离均为 λ/2. 为了测量声波的波长，可以在观察示波器上波形幅值的同时，缓慢地改变 S1 和 S2 之间的
B. 相位比较法 从 S1 发出的超声波通过介质传到 S2 ，在 S1 、 S2 之间的相位差为
当
时，
，因此，L 每改变一个波长 λ ，相位差就
变化 2π 通过观察相位差变化Δϕ，便可测出λ，进而求得声速.Δϕ的测定可用相互垂直 的两个振动的合成的李萨如图来进行 . 将 S1 的信号输入示波器 x 轴， S2 的信号输入 y 轴 . 为了方便测量，选择李萨如图为直线时 ( 一般选右斜线 ) 作为测量的起点，移动 S2 ， 当 L 变化一个波长 λ 时，就会出现同样斜率的直线，如下图所示 . 因此，通过示波器，利用 李萨如图就可测出声波的波长
共 = 9.68
i2 i 2
0
0 0
i2 5×10-4
相位法
36.5
3
六、实验数据整理及数据处理（★需画表格，重新将原始数据整理、誊
写一遍，在原始数据记录项中直接进行数据处理的视为无效。要求表格清晰完整， 有效数字位数正确，符号、单位清楚，写出必要的过程，运算过程规范，结果表达 式正确）
四、实验内容和步骤（要求用自己的语言概括与总结，不可照抄教材）
仪器在使用之前，加电开机预热 15min. 在接通市电后，自动工作在连续波方式，这时脉冲 波强度选择按钮不起作用
信号源面板上的发射端换能器接口 (S1) ，用于输出一定频率的功率信号，请接至测试架的 发射换能器 (S1) ；接收换能器 (S2) 的输出接至示波器的 CH2(Y2) ，并将示波器的通道开关 调整到 CH2(Y2). 信号源面板上的发射端的发射波形 Y1 与双踪示波器的 CH1(Y1) 可暂不连 接。将外加的驱动信号频率调节到换能器 S1 、 S2 的谐振频率附近，使其共振，这样才能够较 好地进行声能与电能的相互转换，S2 才会有一定幅度的电信号输出，才会有较好的实验效果。
将测试方法设置到连续波方式，选择合适的发射强度 . 完成前述 1) 和 2) 步骤后，选好谐 振频率 . 然后转动距离调节鼓轮，这时波形的幅度会发生变化，记录下幅度为最大时的坐标 L i ，坐标由数显尺或机械刻度读出 再向前或者向后移动坐标，当接收波经变小后再到最大时， 记录下此时的坐标 L i +1 ，即可求得声波波长 λ i = 2|L i +1 −L i |. 多次测定，用逐差法处理数 据。