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弦线上的驻波实验.docx


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实验一 弦线上的驻波实验
在自然现象中,振动现象广泛地存在着,振动在媒质中传播就形成波,波的传播有两种 形式:纵波和横波。驻波是一种波的干涉,比如乐器中的管、弦、膜、板的共振干涉都是驻 波振动。
一、 实验目的
观察在弦线上形成的驻波实验一 弦线上的驻波实验
在自然现象中,振动现象广泛地存在着,振动在媒质中传播就形成波,波的传播有两种 形式:纵波和横波。驻波是一种波的干涉,比如乐器中的管、弦、膜、板的共振干涉都是驻 波振动。
一、 实验目的
观察在弦线上形成的驻波;
频率不变时,验证横波的波长与弦线中张力的关系;
张力不变时,验证横波的波长与波源振动频率的关系。
二、 实验原理
(1)
在一根拉紧的弦线上,其中张力为T ,线密度为R ,则沿弦线传播的横波应满足下述运 动方程:
dt 2 yQx 2
式中 x 为波在传播方向(与弦线平行)的位置坐标,为振动位移。将(1)式与典型的波动 方程:
=V 2—冬
dt 2 dx 2
相比较,即可得到波的传播速度:
若波源的振动频率为f,横波波长为九,由于V = f九,故波长与张力及线密度之间的关系 为:
(2)
为了用实验证明公式(2)成立,将该式两边取对数,得
log 尢二 2 log T -1 log 卩 - log f
若固定频率f及线密度卩,而改变张力T,并测出各相应波长九,作log九-logT图,若得 一直线,计算其斜率值(如为1/2),则证明了九x T2的关系成立。同理,固定线密度卩及 张力T,改变振动频率f,测出各相应波长九,作log九-logf图,如得一斜率为-1的直 线就验证了九x f -1的关系。
三、实验仪器
可调频率的数显机械振动源、平台、固定滑轮、可调滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码、 分析天平等。
图1仪器结构图
1、机械振动源;2、振动簧片;3、弦线;4、可动刀口支架;5、可动滑轮支架;
6、标尺;7、固定滑轮;8、砝码与砝码盘;9、变压器。
实验装置如图1所示,金属弦线的一端系在能作水平方向振动的可调频率数显机械 振动源的振簧片上,频率变化范围从0〜200Hz连续可调,,弦线 一端通过滑轮悬挂一砝码盘;在振动装置(振动簧片)的附近有可动刀口,在实验装置上还 有一个可沿弦线方向左右移动并撑住弦线的动滑轮。这两个滑轮固定在实验平台上,其产生 的摩擦力很小,可以忽略不计。若弦线下端所悬挂的砝码(包含砝码盘)的质量为m,张 力T = mg。当波源振动时,即在弦线上形成向右传播的横波;当此波传播到可动滑轮与弦 线相切点时,由于弦线在该点受滑轮两臂阻挡而不能振动,故波在切点被反射形成了向左传 播的反射波。这种传播方向相反的两列波叠加即形成驻波。当振动端簧片与弦线固定点至可 动滑轮与弦线切点的长度L等于半波长的整数倍时,即可得到振幅较大而稳定的驻波,振动 簧片与弦线固定点为近似波节,弦线与动滑轮相切点为波节。他们的间距为L,则
其中n为任意正整数。利用上式,即可测量弦线上横波波长。
可调频率的数显机械振动源的使用
实验时,将变压器(黑色壳)输入插头与220V交流电源接通,输出端(五芯航空线)与 主机上的航空座相连接。打开数显振动源面板上的电源开关。(振动源面板如图2所示)。 面板上数码管显示

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  • 上传人jiyudian11
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  • 时间2022-07-28