声速的测定实验报告思考题答案

声速的测定实验报告思考题答案

声速的测量需要在驻波系统共振状态下进行，因为驻波偏离共振状态时，声压腹的振幅会比共振时的小得多，而在共振状态下，驻波腹会达到稳定的最大振幅。

在用“驻波共振法”测波长时，调节示波器上正弦波形的方法是：将示波器的“Y轴衰减”旋钮置于较小数值档，并移动接收器S2，使荧光屏上宽带的宽度发生变化。如果变化不明显，可以交换输入到示波器的两接线柱位置，或交换输入到发射器S1的两接线柱位置，最后调节扫描频率即可。

而用“相位比较法”测波长时，需将接收器S2接收到的信号输入到示波器“X输入”端，发射器S1信号输入到“Y轴输入”端，且“Y轴衰减”旋钮应置于较大数值档。如果还不能出现椭圆或直线，则需交换S1或S2两接线柱位置。

如果严格按照上述方法操作，但仍无法调出应有波形，可能是连接导线断路或接头接触不良，应使用万用电表欧姆档对每根导线进行检查，确保每根导线无断裂，各个接头接触良好。

在实验过程中改变S1、S2间距离时，压电换能器S1和S2两表面应保持互相平行且正对，以确保S1S2间形成驻波，出现波腹和波节，S2表面出现声压极大值，屏幕上出现正弦波振幅发生变化，从而测得超声声波波长。若S1、S2表面不平行，则S1、S2间无法形成驻波，屏幕上正弦波振幅不会发生变化，无法用驻波共振法测波长，故实验中必须使S1、S2表面平行。

使用驻波共振法测声速时，示波器上观察到的是正弦波，因为驻波是在发射器S1与接收器S2间形成，接收器S2接收到的是一个声压信号，在驻波波节位置，声压信号最强，输入到示波器Y偏转板，经X偏转板扫描，故示波器上观察到的是正弦波。

使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅随S1S2间距增大而越来越小，是因为超声波在空气中传播时，波动能量总有一部分会被空气吸收，波的机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。

使用“相位比较法”测声速时，只有当李萨如图为直线时才读数，因为李萨如图形为椭圆时，由于椭圆形状、大小不确定，接收器S2位置难以确定。只有当李萨如图形为直线时，图形直观唯一，容易确定S2位置。

两种方法均测半波长值而不直接测波长值，因为超声波在空气中有衰减，直接测波长值时，测得数据个数少，由于衰减，后面数据测不出来。而测半波长，数据个数多，又便于用逐差法处理数据，减少测量误差。2024-12-15