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物理实验报告
实验题目：
声速的测量与示波器的使用
姓
名：
张志林
物理实验教学中心
f实验报告
一、实验题目：声速的测量与示波器的使用二、实验目的：
1了解声波在空气中的传播速度与气体状态参数之间的关系；2了解压电换能器的功能，加深对驻波及振动合成理论的理解；3掌握示波器的使用方法；4学会一种测量空气中声速的方法。
三、实验仪器：
ZKYSSA型超声声速测定仪、XD7S低频信号发生器及COS5020B型通用示波器。
四、实验原理（原理图、公式推导和文字说明）：
1声波在空气中的传播速度在空气中传播的声波的传播速度声速可写为（1）X其中，ρ是气体的密度；X是压缩系数。由于气体的压缩与稀疏部分的传播速度很快，可以认为是绝热的，因此在理想气体状态近似下，有X1γp，将其代入上式，得
v1
pRT（2）M式中，R831JmolK为摩尔气体常量；M是气体的摩尔质量；γ为比热容
v
比；T为热力学温度。声速与气体的温度、摩尔质量及比热容比有关，后两个参数与气体成分有关。利用摄氏温标与热力学温标之间的换算关系，可将式（2）用摄氏温标表示为
vv01tT0
（3）
1
fv其中，0
RT0
M
33145ms为在标准状态下，干燥空气中的声速；T027315
K。式3可作为空气中声速的理论计算公式。2空气中声速的测量原理1测声速的基本原理由声速与频率、波长间的关系vfλ4
可知，测出声波的频率f与波长λ，即可由式184算出声速v。在本实验中，为保证测量精度，声波的频率f已由教师事先测得并记录于2KYSSA型超声声速测定仪的左支架上。我们要做的是用共振干涉驻波法测量声波的波长λ。2用共振干涉驻波法测量声波的波长
用共振干涉法测量声波的波长的实验装置如图所示。图中S1和S2为压电超声换能器。信号发生器输出的正弦交流信号加到S1上，由S1完成电声转换，作为声源，发出波前近似为平面的声波；S2作为超声波接收换能器，将接收到的声信号转换成电信号，然后接入示波器观察。S2在接收声波的同时，其表面还反射一部分声波。当S1与S2的表面互相平行时，往返于S1与S2之间的声波发生干涉而形成驻波。依波动理论，设沿X方向射出的入射波方程为y1Acosωt2πλx反射波方程为y2Acosωt2πλx式中，A为声源振幅；ω为角频率；2πxλ为由于波动传播到坐标x处t时刻
2
f引起的位相变化。在任意时刻t，空气中某一位置处的合振动方程为yy1y22Acos2πλxcosωt上式即为驻波方程。当cr