声速测量的方法.doc

声速测量的方法一、传统方法 方法1：一个声音产生后，并不会立刻传到你的耳朵，通常要经过一段时间例如：如果你参加一个运动会，坐在离鸣枪的人有一段距离的地方，你会先看到枪冒烟，后听到枪声这是因为光行进的速度非常快，而声音的速度就慢得多所以你会立刻看到枪冒烟，但声音要过一会儿之后才会听到于是早期测量声音的速度是利用枪来做实验帮忙的人要拿着枪在一个量好的距离外，另一个人就拿着马表站在原点在看到信号之后，帮忙的人就对空鸣枪在原点的人一看到枪的火花和烟时，就把马表按下来；而当他听到枪声时，就再按一次马表让马表停下来看到火花和听到枪声之间的时间，就是声音行经这一段量好距离所需的时间就能算出声音的速度根据这一原理你不妨在今后的校运动会的时候试验一下（利用百米赛跑就可以了）为了测量声音的速度你需要一个马表和一个皮尺量一个500公尺的距离，要尽可能量得准确一点你和你的同学分别站在两端；你的同学两手各拿一块大石头，你则拿一个马表当你大叫“开始”时，你的同学要把石头举到头顶，尽量大声敲击当你一看到石头撞在一起，就按下马表等到你听到石头撞击的音，就再按一下马表让马表停下来时间方面要记录到十分之一秒。

如果能多做几次实验，算出时间的平均值是最好的你只要用计算机把你和你同学的距离除以时间，就可以算出声音的速度了 方法2：测量声音的速度还有一种利用回音来测量的方法：所谓回声，就是声音在传播的过程中碰到高大的障碍物被反射了回来， 那么我们就可以根据这样的原理，站在离高墙较远的地方(事先测出你到高墙的距离）大声地喊一下，在你喊的同时按下秒表，当你听到自己的回声再按一下秒表，这样一来，你的喊声从你那儿到高墙打了一个来回，你只要把上面说的你跟高墙的距离除以测得的时间的一半，这声音的速度也就出来了（这里要注意的是因为人能分辨出自己的回声的时间间隔要超过0.1秒，声音有传播速度是340米每秒，所以你与墙的距离，至少不得少于17米才行,而且中间还不能有障碍物）二、现代大学实验室中测量方法测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系，即实验时用结构相同的一对（发射器和接收器）超声压电陶瓷换能器，来作声压与电压之间的转换利用示波器观察超声波的振幅和相位，用振幅法和相位法测定波长，由示波器直接读出频率f 方法1：:共振干涉法 由发射器发出的声波近似于平面波经接收器反射后，波将在压电陶瓷换能器的两端面间来回反射并且叠加。

当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振，产生共振驻波现象，波幅达到极大由纵波的性质可以证明，振动位移处于波节时，则声压是处于波腹接收器端面近似为一波节，接收到的声压最大，经接收器转换成的电信号也最强声压变化和接收器位置的关系可从实验中测出，当接收器端面移动到某个共振位置时，示波器上会出现最强的电信号，如果继续移动接收器，将再次出现最强的电信号，两次共振位置之间的距离即为1/2λ 方法2：相位比较法 波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播沿传播方向上的任何两点，其振动状态相同，或者说其相位差为2π的整数倍时两点间的距离应等于波长λ的整数倍，利用这个公式可测量波长由于发射器发出的是近似于平面波的超声波，当接收器端面垂直于波的传播方向时，其端面上各点都具有相同的相位沿传播方向移动接收器时，总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射的信号同相移过的这段距离必然等于超声波的波长λ 为了判断相位差并且测定波长，可以利用双踪示波器直接比较发射的信号和接收的信号，同时沿传播方向移动接收器寻找同相点也可以利用利萨如图形寻找同相时椭圆退化为斜直线的点方法3：时差法即用比传统方法更精确的仪器测出声波传播一定距离所用的时间，然后根据公式V=L/t即可测出声速。