实验 2 研究弦线上的驻波现象一、实验目的 1. 观察弦线上驻波的变化,了解并熟悉实验仪器的调整方法。 2. 研究弦线振动时的振动频率与振幅变化对形成驻波的影响。波长与张力的关系; 3. 在弦线张力不变时,研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 4. 改变弦线张力后,研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。二、仪器和用具可调频率的数显机械振动源、弦线支撑平台、固定滑轮、可调滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码、频闪灯、分析天平等。见图 2-1 图 2-1 仪器结构图 1. 可调频率数显机械振动源 2. 振簧片 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 10. 实验平台 11. 实验桌三、实验原理在一根拉紧的弦线上,其中张力为 T ,线密度为?,则沿弦线传播的横波应满足下述运动方程: 2 22 2x yTt y??????(2-1) 式中 x 为波在传播方向( 与弦线平行) 的位置坐标,y 为振动位移。将(2-1) 式与典型的波动方程 2 222 2x yVt y?????相比较,即可得到波的传播速度:? TV?若波源的振动频率为 f , 横波波长为?, 由于?fV?, 故波长与张力及线密度之间的关系为: ?? Tf 1?(2-2) 为了用实验证明公式(2-2) 成立,将该式两边取对数,得: fT log log 2 1 log 2 1 log?????若固定频率 f 及线密度?,而改变张力 T ,并测出各相应波长?,作 log?-logT 图, 若得一直线,计算其斜率值(如为 2 1 ),则证明了?∝2 1T 的关系成立。同理,固定线密度μ及张力 T ,改变振动频率 f ,测出各相应波长?,作 log?-logf 图,如得到斜率为-1 的直线则验证了?∝f -1。弦线上的波长可利用驻波原理测量。当两个振幅和频率相同的相干波在同一直线上相向传播时, 其所叠加而成的波称为驻波, 一维驻波是波干涉中的一种特殊情形。在弦线上出现许多静止点,称为驻波的波节,相邻两波节间的距离为半个波长。见图 2-2 。2 ?图 2-2 四、实验内容 1. 必做内容(1 )验证横波的波长与弦线中的张力的关系固定一个波源振动的频率,在砝码盘上添加不同质量的砝码,以改变同一弦上的张力。每改变一次张力( 即增加一次砝码) ,均要左右移动可动滑轮○5 的位置,使弦线出现振幅较大而稳定的驻波。用实验平台⑩上的标尺○6 测量 L 值, 即可根据式(3) 算出波长?。作 log?-log T 图,求其斜率。(2 )验证横波的波长与波源振动频率的关系在砝码盘上放上一定质量的砝码,以固定弦线上所受的张力,改变波源振动的频率,用驻波法测量各相应的波长,作 log?-logf 图,求其斜率。最后得出弦线上波传播的规律结论。 2. 选做内容验证横波的波长与弦线密度的关系在砝码盘上放固定质量的砝码, 以固定弦线上所受的张力, 固定波源振动频率, 通过改变弦丝的粗细来改变弦线的线密度,用驻波法测量相应的波长,作 log?-log?图,求其斜率。得出弦线上波传播规律与线密度的关系。五、思考题: 1. 可调频率数显机械振动源的振动频率调节范围有多大? 2. 调节振动源上的振动频率和振幅大小后对弦线振动会产生什么影响? 3. 如何来确定弦线上的
实验二研究弦线上的驻波现象 来自淘豆网m.daumloan.com转载请标明出处.
