由于本实验中,声速和波长的函数关系可表达为多项式形式,波长和所测得距离也为比例函数,且在实验测量的过程中自变量为等间距变化,因此采用逐差法测量数据。其优点是能充分利用测量数据而求得所需要的物理量,提高测量精度。
一、共振干涉法测量空气中的声速
由干涉理论可知,ΔL=λ/2,V=fλ=2fΔL这两组线性关系。实验中等间距的出现波腹或波节,相当于游标卡尺的位置也是等间距来变化的,对测量的数据进行逐差法处理数据。
由逐次相减的数据可判断出Δli基本相等,验证了ΔL与λ的线性关系,当然也可看出实验过程中,有些数据的测量还是有一定的误差的,可以进行重新测量作进一步的修正。因此
有ΔL平均=,ΔL平均=4.802mm,
V=fλ=2fΔL平均=2371034.80210-3355.348m/s,并且此速度是在温度T0=300K测得。
二、相位比较法测量空气中的声速
实验中采用测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。选取的李萨如图形是=时的斜直线,比较容易判断,减小实验误差,测得的数据进行逐差法处理。
由逐次相减的数据也可判断出Δli基本相等,验证了ΔL与λ的线性关系,当然也可看出实验过程中,有些数据的测量还是有一定的误差的,可以进行重新测量作进一步的修正。因此
有ΔL平均=,ΔL平均=9.444mm,
V=fλ=fΔL平均=371039.44410-3349.428m/s,并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
三、时差法测量空气中的声速
由逐次相减的数据也可判断出Δti基本相等,验证了Δti与V的线性关系,当然也可看出实验过程中,有些数据的测量还是有一定的误差的,可以进行重新测量作进一步的修正。因此
有Δt平均 =,Δt平均=14.2us,ΔL=20mm,
V===1408.451m/s,并且此速度也是在温度T0=300K测得的。
通过查阅相关资料得知,声音15℃的标准空气中的传播速度为340m/s,25℃时为346m/s;声音在25℃的蒸馏水中传播速度为1497m/s,在25℃的海水中的传播速度为1531m/s。并且,声音在介质中传播会受到温度的影响。
…… …… 余下全文