聲速的測(cè)定(精)

1、實(shí)驗(yàn)十聲速的測(cè)定（用共鳴管）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定聲波在空氣中的傳播速度。 2.驗(yàn)證聲速與聲源的頻率無關(guān)。實(shí)驗(yàn)器材共鳴管（附蓄水筒、連通管），不同頻率的音叉三支，橡皮錘，支架。實(shí)驗(yàn)原理1.共振干涉法設(shè)有一從發(fā)射源發(fā)出的一定頻率的平面聲波，經(jīng)過空氣的傳播，到達(dá)接收器。如 果接收面與發(fā)射面嚴(yán)格平行，入射波即在接收面上垂直反射，入射波與反射波相干涉形 成駐波。反射面處為駐波的波節(jié)，聲波的波腹。改變接收面與發(fā)射源之間的距離L,在一系列特定的距離上，介質(zhì)中出現(xiàn)穩(wěn)定的共振現(xiàn)象，此時(shí)L等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，駐波的波腹達(dá)到最大；同時(shí)，在接收面上的波腹也相應(yīng)達(dá)到極大值。不難看出，在移動(dòng)接收 器的過程中，相鄰兩次到達(dá)共振所

2、對(duì)應(yīng)的接收面之間的距離為半波長(zhǎng)。因此保持頻率f入/2,就可以用v=不變，通過測(cè)量?jī)纱蜗噜彽慕邮招盘?hào)達(dá)到極大值時(shí)接收面之間的距離 入f計(jì)算聲速。2 .共鳴管測(cè)聲速rj-±t二參、蓄水簡(jiǎn)團(tuán) 10- 1共鳴管是一直立的帶有刻度的透明玻璃管，如圖10-1所示。移動(dòng)蓄水筒可以使管中的水位升降，從而獲得一定長(zhǎng)度的空氣柱。聲波沿空氣柱傳播至水面發(fā)生反射，入射 波與反射波在空氣柱中干涉，調(diào)節(jié)空氣柱的長(zhǎng)度L,當(dāng)其與波長(zhǎng) 入滿足Ln =（2 n 1）（n= 1,2,）4此時(shí)將形成管口為波腹、水面為波節(jié)的駐波，聲音最響，即產(chǎn)生共鳴。 設(shè)相鄰兩次共鳴空氣柱的長(zhǎng)度差為A L,則入=2 A L若聲波頻率（即聲源

3、頻率）為f,其波長(zhǎng)入和波速v之間的關(guān)系是 2）代入上式得(10 1)(10 2)v=入f,將公式(10v= 2A Lf由此說明：在f已知的情況下，只要測(cè)出A L,便可求出聲波在空氣中的傳播速度 改變不同頻率的聲源，可觀測(cè)v是否變化。3 .聲速與溫度之間的關(guān)系聲波在理想氣體中的傳播過程，可以認(rèn)為是絕熱過程，因此傳播速度可以表示為：fRTv =卩式中常數(shù) R= 8.31Jmol-1 K-1，對(duì)于空氣 卩=29kg mol-1,= 1.40,而 T = 273.15 +1 °將T=（ 2 7 3. 15 +1）代入（t為攝氏溫度）得到計(jì)算聲波在空氣中的傳播速度 的理論公式為：(10 3)V

4、。(10 4)R273.15 t = 27315 R 1 . t=v° 1 t卩 V 273.15 V 273.151/2 0其中 v0=（273.15 Y R/卩）=331.45m/s為空氣介質(zhì)在0C時(shí)的聲速。實(shí)驗(yàn)步驟（一）清點(diǎn)主要儀器共鳴管（附蓄水筒、連通管），不同頻率的音叉三支，橡皮錘，支架。（二）測(cè)量1如圖10-1所示安裝好儀器，并調(diào)節(jié)儀器豎直，并往蓄水筒注水，調(diào)節(jié)水面高度 直到管內(nèi)水面接近管口為止；2把音叉固定在距離管口約為管徑四分之一高處，使音叉的振動(dòng)方向與水面垂直， 用橡皮錘來敲擊音叉，隨即緩慢下降管內(nèi)水位，直到產(chǎn)生第一次共鳴（反復(fù)調(diào)節(jié)水位， 待聽到聲音最響）時(shí)，記下水面的位置L1。反復(fù)測(cè)三次，求平均；L2、3繼續(xù)使管內(nèi)水位下降，按實(shí)驗(yàn)步驟2測(cè)得第二、三次共鳴時(shí)水面的位置L3、；4 .改用不同頻率的音叉，重復(fù)上述步驟，驗(yàn)證聲速與聲源的頻率無關(guān)。并記下室 溫及所用音叉的標(biāo)稱頻率。（三）列數(shù)據(jù)表格音叉L i (m)L 2 ( m)L 3 (m)V( m/s)123平均123平均123平均f1 ( Hz)f2 ( Hz)f 3 ( Hz)數(shù)據(jù)處理要求根據(jù)（10 3）式分別求出三種不同音叉產(chǎn)生的聲波在空氣中的傳播速度V與利用（10 4 ）式計(jì)算出的理論值比較，求出百分誤差。驗(yàn)證聲速與聲源的頻率