大学物理实验声速的测量？声速340m／s， 1 . 声音的发生：由物体的振动而产生。振动停止，发声也停止。2．声音的传播：声音靠介质传播。真空不能传声。通常我们听到的声音是靠空气传来的。3．声速：在空气中传播速度是：340米/秒。那么，大学物理实验声速的测量？一起来了解一下吧。
实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。
n驻波法测波长
由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：
叠加后合成波为：
y = ( 2Acos2pX/l ) cos2p ft
cos2pX/l = ±1 的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：
X =±nl/2 ( n =0,1,2,3……)
cos2pX/l = 0 的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：
X = ±(2n+1)l/4 ( n =0,1,2,3……)
因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。
n相位比较法测波长
从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：j = 2px/l其中l是波长，x为S1和S2之间距离�8�8。因为x改变一个波长时，相位差就改变2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。
实验重点
n了解超声波的发射和接收方法。
简单介绍一种用"时差法"测量固体媒质中声速的实验装置.用单片机产生单个脉冲驱动固定在固体棒一端的压电器件,声波沿固体棒传播,为固定在另一端的压电器件所接收,单片机测量脉冲发送至接收的时间差,从而计算声波在固体媒质中的传播速度.声速测量是目前大学基础物理实验教学中常设的实验之一,声速测量方法主要可分两类:第一类是通过测量声波通过一定距离的时间间隔而计算出声速.
共振干涉法测量声速
假设在无限声场中，仅有一个点声源S1（发射换能器）和一个接收平面（接收换能器S2）。当点声源发出声波后，在此声场中只有一个反射面（即接收换能器平面），并且只产生一次反射。
在上述假设条件下，发射波ξ1=Acos （ωt+2πx /λ)。在S2处产生反射，反射波ξ2=A 1cos （ωt+2πx /λ)，信号相位与ξ1相反，幅度A 1＜A 。ξ1与ξ2在反射平面相交叠加，合成波束ξ3
则有：ξ3=ξ1+ξ2=(A 1+A 2）cos （ωt-2πx /λ)+A 1cos （ωt+2πx /λ) =A 1cos(2πx /λ)cos ωt+A 2cos （ωt - 2πx /λ)
合成后的波束ξ3在幅度上，具有随cos(2πx /λ)呈周期变化的特性，在相位上，具有随(2πx /λ)呈周期变化的特性。
从实验室所采用的仪器和实验过程来看，主要误差来源有以下几点：
1、在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场；
2、调节超声波的谐振频率时出现误差；
3、示波器上判断极大值的位置不准确也会引入人为的和仪器的误差。
在发射换能器与接收换能器之间有可能不是严格的驻波场。由发射换能器的发射面发射的超声波在空气中传播时并不是全以简谐波传播；
而在近场区表现出没有周期性规律的特征，直到远场区才能近似认为是简谐波，可是只有入射波为简谐波，经反射叠加后才能形成驻波，从而测得两相邻极大值的间距。当发射面与反射面相距10cm左右时，正好处于远场区的开始阶段，入射波不能近似为标准的简谐波。
因此与反射波叠加后不为标准的驻波,任意两相邻极大值的间距不等,导致在不同位置测得的两相邻极大值间的距离λ/2不同,由此计算所得的超声波声速就会有较大的误差。
扩展资料：
在测量超声波声速过程中，当信号发生器输出的正弦波频率与声速测量仪发射换能器中压电陶瓷环的固有频率相等时，该正弦波频率称为谐振频率，在谐振频率下，示波器上会出现电压信号的最大值，发射换能器工作频率等于其本身的谐振基频时，其工作状态是最佳的；
可以取得最大的发射功率和效率。
声速的测定实验原理是由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射与接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常 见的方法就是利用压电效应与磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的就是压电陶瓷制 成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声速的测量简单最、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。
（一）谐振频率超声压电陶瓷换能器是实验的关键部件，每对超声压电陶瓷换能器都有其固有的谐振频率，当换能器的工作频率处于谐振状态时，发射器发出的超声波功率Z大，是Z佳工作状态。
（二）振幅法，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。
以上就是大学物理实验声速的测量的全部内容，入射波不能近似为标准的简谐波。因此与反射波叠加后不为标准的驻波,任意两相邻极大值的间距不等,导致在不同位置测得的两相邻极大值间的距离λ/2不同,由此计算所得的超声波声速就会有较大的误差。
