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内容介绍 1，背景介绍 2，实验原理 3，仪器介绍 4，操作指南 5，数据处理要求 * * 大学物理实验-预习导航 声速的测定 北京工业大学 李宝富 一、背景介绍（引言） 声学是古老又年轻的学科，因为它有悠久的历史，并且近代声学研究已经广泛渗入到科学研究、国民经济以及国防建设等各个领域，并形成了一些新的交叉学科。 1、 在应用研究方面，如超声马达的研究得到国家多项基金的支持，2001年研制出当时世界上最细的弯曲旋转超声马达。 在基础研究方面，曾在液晶非线性动力学问题 的研究中，发现指向波。 目前在进行研究课题有： 超声马达、热声制冷、声致发光，时空有限的波在界面上的反射、透 射、厅堂声混响、磁流体声波以及声波在工程检测中的应用等问题等。 2、 声波是在弹性媒质中传播的一种机械波，由于其 振动方向与传播方向一致，故声波是纵波。振动频率 在20 Hz～20 kHz之间的声波可以被人们听到，称为 可闻声波；频率超过20KHz的声波称为超声波。 对于声波特性的测量（如频率、波速、波长、声压衰 减和相位等）是声学应用技术中的一个重要内容， 特别是 声波波速（简称声速）的测量，在声波定位、 探伤、测距等应用中具有重要的意义。 声波的传播速度取决于介质的特性，如介质的密度、温度、压力和弹性模量等，同时声波的能量（声强）随着波动的进行在介质中传播。 3、 例 几种介质中的声速 5100 20 铝 3950 0 花岗岩 1460 20 水 343 20 空气（1atm） 331 0 空气（1atm） 声速(m/s) 温度（°C） 介质 二、实验原理 声速的测量方法可以分为两类 : 一类是根据运动学理论：V=L/T， 通过测量传播的距离L与所用的时间相比而获得V， 另一类是根据波动学理论V=F*λ, 通过测量声波的频率F与波长λ而获得V。 本实验采用波动学理论 方法进行。由于 超声波具有波长短，易于定向发射、相互干涉小等优点， 我们采用压电陶瓷换能器为波源进行声波发射与接收。在 测出声波的频率F与波长λ后利用公式得到V 。 （1） 式中，声波的频率F由信号发生器直接读出， 波长λ由共振干涉法或相位比较法分别测得。 四、仪器介绍 信号发生器 ， 示波器， 声速测定仪 声速测定仪 示波器 Y 地 X 信号发生器 压电陶瓷换能器 图1 2．相位比较法 实验装置如图3所示 压电陶瓷换能器 声速测定仪 示波器 Y 地 X 信号发生器 图 3