单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,声速测定,物理实验教学中心,1,二、实验目的,1、学习测量空气中声速的两种方法：共振干涉法和相位比较法；,2、加深对驻波和振动合成理论的理解；,3、进一步熟悉示波器和信号发生器的使用,；,4,、熟悉用逐差法处理数据。,2,三、实验原理,声速的测量方法是根据波动学理论:,声波的频率 由信号发生器直接读出，波长由,共振干涉法,或,相位比较法,分别测得。,-（1）,3,四、仪器介绍,信号发生器,声速测定仪,示波器,4,-（2）,接收端只有在,振动的波节点,处，才可形成稳定的驻波，此时接收端转化成的电信号最强。,t,y,五、实验内容,1、共振干涉法,5,图1 发射波和接受波在示波器上的合振动轨迹示意图,相邻的同相点与反相点之间的相位差为,相邻的同相点与反相点之间的距离为,2相位比较法,6,六、实验步骤,1、准备工作,声速测定仪,示波器,CH2,A,信号发生器 B,压电陶瓷换能器,S2,S,1,图2 共振干涉法连线示意图,7,1、,S1和S2的两个端面尽量调,平行,；,2、信号发生器初始设置频率为37kHz；,3、在,3538kHz,范围内，,旋转,微调旋钮,，,以,0.01KHz,的步进值，搜索谐振频率，并保持在稳定的谐振状态。,8,读取示波器荧光屏上信号,振幅最大,时的S,2,的位置，为减少读数误差，可在读数前反复模拟两次，观察各最大值的情况然后开始。,y,t,1、共振干涉法,9,2相位比较法,示波器的扫速选择开关旋至x-y，,A,信号发生器 B,压电陶瓷换能器,S2,S,1,声速测定仪,示波器,CH1 CH2,读取示波器荧光屏上李萨如图形变为,一三象限,（或,二四象限,）,的直线,时的S,2,的位置。为减少读数误差，可在,读数前反复模拟两次,。,10,注意事项,1）作为超声波源，测试开始要仔细调节信号发生器的输出频率（约为37kHz）。使S1实现谐振，并保持在稳定的谐振状态，以使便于测试。如频率有飘移应调回。,11,2）声波接收端S2的移动，是通过声速测定仪的丝杠、螺母构成的传动机构实现的，在实验过程中要注意避免空程差，在读数过程中不要退读。,12,3）共振干涉法中要读取示波器荧光屏上正旋信号振幅最大时的S2的位置，为减少读数误差，可在读数前反复模拟两次，观察各最大值的情况然后开始。,4）示波器的调谐已经学过，如有遗忘请看实验教材。,13,5）按数字信号发生器的“扫描”开关选择KHz的频率范围，按shift+8，系统复位。在实验中一定要按照老师的要求使用。,14,图 2,15,谐振频率F=,KHz，室温t=,C,p,s,=,r=,。,数据表格,16,逐差法处理数据,对上述数据的处理，若采用两相邻极大值所对应的位置相减再取和得到,，但这样,则在计算时，出现,中间数据点未起作用。在本实验中用逐差法处理数据，即把10个数据分成两组，逐次求差算平均值。,因,则,17,六、数据记录与计算,f=37.XXX,KHz,t=XX.X,次数k,位置L,k,（cm）,(cm),1,8.062,2.362,2,8.544,3,9.004,2.352,4,9.482,5,9.952,2.380,6,10.424,7,10.896,2.368,8,11.384,9,11.850,2.360,10,12.312,平均值（cm）,2.364,表1 共振干涉法,18,绝对不确定度保留一位有效数字，只进不舍,结果表达式：,19,绝对不确定度保留一位有效数字，只进不舍,结果表达式：,20,表2 相位比较法,次数k,位置L,k,（cm）,(cm),1,5.236,2.338,2,5.708,3,6.172,2.336,4,6.634,5,7.106,2.340,6,7.574,7,8.044,2.346,8,8.512,9,8.980,2.344,10,9.450,（cm）,2.341,21,