石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 是利用关系式v=∫，通过测量频率∫和波长入来计算声速V。本实验所采用的时差法测量波速属于 前者，而共振干涉法和位相比较法，都属于后者。 1.共振干涉法（驻波法） 设有一从发射源发出的一定频率的平面波，经过空气传播，到达接收器。如果接收面与反射面严格 平行，入射波在接收面上垂直反射，入射波与反射相干涉形成驻波。实验装置如图1所示，两个超声换 能器间的距离为L,其中左边一个作为超声源（发射头S1),信号源输出的正弦电压信号接到S1上， 使$1发出超声波：右边的作为超声的接收头S2,把接收到的声压转变成电信号后输入示波器观察。 S2在接收超声波的同时，还向S1反射一部分超声波，这样由S1发出的超声波和由S2反射的超声波在 S1和S2之间的区域干涉而形成驻波。驻波相邻两波腹（或波节）之间的距离为半波长。改变S1、S2 之间的距离L,当其为半波长的整倍数时，媒质中出现稳定的驻波共振现象。在一系列特定的位置上， S2面接收到的声压达到极大值（或极小值），相邻两极大值（或极小值）之间的距离皆为半波长，此时 在示波器屏上所显示的波形幅值发生周期性的变化，即由一个极大值变到极小，再变到极大，而幅值每 一次周期性的变化，就相当于L改变了半个波长。若从第n个共振状态变化到第+1个共振状态时，S2 移动的距离为△L,则 =a+经-月 即2-2△L y=if=2fAL (1) 数显游标卡尺 摇芋 鼓轮 si 1S2 发射换能器 接收换能器 洲试槽壁 图1实验装置与工作原理图 2.位相比较法 波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。若传播方向的点与声源的距离是波长的整数倍时 则这些点具有相同的相位。从S1发出的超声波通过媒质传到接收头S2,接收头和发射头之间便产生了 位相差P,此位相差的大小与角率0=2π、传播时间1、声速”、波长元以及S1和S2之间的距密 L有下列关系： 石河子大学师范学院物理系 近代物理实验讲义 是利用关系式v = λf ，通过测量频率 f 和波长 λ 来计算声速 。本实验所采用的时差法测量波速属于 前者，而共振干涉法和位相比较法，都属于后者。 v 1．共振干涉法（驻波法） 设有一从发射源发出的一定频率的平面波，经过空气传播，到达接收器。如果接收面与反射面严格 平行，入射波在接收面上垂直反射，入射波与反射相干涉形成驻波。实验装置如图 1 所示，两个超声换 能器间的距离为 L，其中左边一个作为超声源（发射头 S1），信号源输出的正弦电压信号接到 S1 上， 使 S1 发出超声波；右边的作为超声的接收头 S2 ，把接收到的声压转变成电信号后输入示波器观察。 S2 在接收超声波的同时，还向 S1 反射一部分超声波，这样由 S1 发出的超声波和由 S2 反射的超声波在 S1 和 S2 之间的区域干涉而形成驻波。驻波相邻两波腹（或波节）之间的距离为半波长。改变 S1、S2 之间的距离 L，当其为半波长的整倍数时，媒质中出现稳定的驻波共振现象。在一系列特定的位置上， S2 面接收到的声压达到极大值（或极小值），相邻两极大值（或极小值）之间的距离皆为半波长，此时 在示波器屏上所显示的波形幅值发生周期性的变化，即由一个极大值变到极小，再变到极大，而幅值每 一次周期性的变化，就相当于 L 改变了半个波长。若从第 n 个共振状态变化到第 n+1 个共振状态时，S2 移动的距离为△L，则 2 2 2 ( 1) λ λ λ ∆L = n + − n = 即 λ = 2∆L v = λf = 2 f∆L （1） 2．位相比较法 波是振动状态的传播，也可以说是相位的传播。若传播方向的点与声源的距离是波长的整数倍时， 则这些点具有相同的相位。从 S1 发出的超声波通过媒质传到接收头 S2，接收头和发射头之间便产生了 位相差ϕ ，此位相差的大小与角频率ω = 2π f 、传播时间 t、声速v 、波长λ 以及 S1 和 S2 之间的距离 L 有下列关系： 2