1 / 4 声速的测定实验报告1、实验目的（1）学会用驻波法和相位法测量声波在空气中传播速度。（2）进一步掌握示波器、低频信号发生器的使用方法。（3）学会用逐差法处理数据。2、实验仪器超声声速测定仪、低频信号发生器DF1027B、示波器 ST16B。3、实验原理3．1 实验原理声速 V、频率 f 和波长λ 之间的关系式为fV。如果能用实验方法测量声波的频率f和波长λ ，即可求得声速V。常用的测量声速的方法有以下两种。3．2 实验方法3．2．1 驻波共振法（简称驻波法）S1 发出的超声波和S2 反射的超声波在它们之间的区域相干涉而形成驻波。当波源的频率和驻波系统的固有频率相等时，此驻波的振幅才达到最大值，此时的频率为共振频率。驻波系统的固有频率不仅与系统的固有性质有关，还取决于边界条件，在声速实验中，S1 、 S2 即为两边界，且必定是波节，其间可以有任意个波节，所以驻波的共振条件为：3,2,1,2nnL（1）即当 S1 和 S2 之间的距离L 等于声波半波长的整数倍时，驻波系统处于共振状态，驻波振幅最大。在示波器上得到的信号幅度最大。当L 不满足（ 1）式时，驻波系统偏离共振状态，驻波振幅随之减小。移动 S2 ，可以连续地改变L 的大小。由式（ 1）可知，任意两个相邻共振状态之间，即S2 所移过的距离为：22211nnLLLnn（ 2）可见，示波器上信号幅度每一次周期性变化，相当于L 改变了 2 。此距离2 可由超声声速测定仪上的游标卡尺测得，频率可由低频信号发生器上的频率计读得，根据fV，就可求出声速。3．2．2 两个相互垂直谐振动的合成法（简称相位法）在示波器荧光屏上就出现两个相互垂直的同频率的谐振动的合成图形——称为沙如图形。其轨迹方程为：122122122122SinCosAAXYAYAX（5）在一般情况下， 此沙如图形为椭圆。 当相位差012时，由（5）式，得xAAy12，即轨迹为一条处在于第一和第三象限的直线[ 参见图 16— 2(a)] 。2 / 4 当212时，得1222212AyAx，轨迹为以坐标轴为主轴的椭圆当12时，得xAAy12，轨迹为处于第二和第四象限的一条直线。改 变 S1 和 S2 之 间 的 距 离L ， 相 当 于 改 变 了 发 射 波 和 承 受 波 之 间 的 相 位 差（12）， 荧 光 屏 上 的 图 形 也 随 之 变 化 。 显 然 ， L 每 变 化 半 个 波 长 （ 即)21LLLnn，位相差就变化。随着振动相位差从0→的变化，沙如图形就按图 16—— 2(a) →（ b）→ (c) 变化...
