声波干涉演示实验设计
首先要说明一下,这里提出的一些想法只是在理论上我认为可能会出现。实际中需要什么特殊的条件还有待验证。敬请老师批评指正!
实验装置:
1、函数发生器, 2、音响一对, 3、收录机或者Mp3一个,4、十五米长的导线两根
实验原理图:
实验原理:
理论推导: 设:两音箱间的距离为s 左边的音箱在X 右边的音箱在X 则y1,y2在x 轴上的叠加函数为y=A(2+2cosΔφ) 1/2cos ωt
式中Δφ=φ2—φ1—2π(b —a )/λ
当Δφ=+或-2n π时,干涉加强振幅为2A
当Δφ=+或-(2n+1)π时,干涉减弱振幅为0
实验操作:
用函数发生器生成50~8000Hz范围内的任意频率的正弦或余弦函数,然后接入音响。这里有两种不同的干涉发生:
一、 如果我们将两个音箱的正极与正极相接,负极与负极相接,然后再把以接
好的两根线接入函数发生器,则两个音响发出的是同频率同相位的声波。这时我们从一个音响走到另一个音响的过程中我们会发现在,每走过相同的距离声音的强度就会有一个周期性的变化。也就是说在某些点上声音很大但在某些点上几乎没有声音。我们将声音最大的点与声音最小的点用不同的标记标记下来,就会发现它们之间的间距相同。
二、 保持函数发生器输出信号不变。分别将一个音箱的正极与另一个音箱的负
极相接,然后将接好的两个线头接在函数发生器上,再用上述方法标记号声音最大点与最小点。我们会发现这些点的位置并没有发生变化,只是声音最大与最小点位置对调了。
三、 将两个音箱的正极与正极相接,负极与负极相接,然后接入收录机,站在
两音箱中间某一点我们会发现声音会出现大小的变化。这是因为播放的音乐中有很多频率的声音信号,有些频率的声波会在该点加强也有些频率的声波会在该点减弱。因此会出现上述现象。
有趣的猜想:
如图所示;如果我们分别将一个音箱的正极与另一个音箱的负极相接,然后将接好的两个线头接在收录机输出端上,因为两个音箱发出的声音相位正好相反,所以就有可能出现在声音传播方向上两波相互叠加后声音强度为零。
如果这是可以的话,我认为可以设计一个仪器,先在声音传来的方向上采集声音信号,然后传给声波分析装置,再由声波发生装置产生一列与原声波强度相同但相位相反的声波,使在声波传播方向上的声强减弱,从而达到区域内消声的目的。
我想一个实际的装置还有因素需要考虑,例如周围的环境,是否会有物体反射声波。怎样控制好时间使产生的声波正好与原声波叠加后几乎完全相消,这就还要考虑测量声速。还有其他很多问题需要在实际试验中才可能发现。
声波干涉演示实验设计
首先要说明一下,这里提出的一些想法只是在理论上我认为可能会出现。实际中需要什么特殊的条件还有待验证。敬请老师批评指正!
实验装置:
1、函数发生器, 2、音响一对, 3、收录机或者Mp3一个,4、十五米长的导线两根
实验原理图:
实验原理:
理论推导: 设:两音箱间的距离为s 左边的音箱在X 右边的音箱在X 则y1,y2在x 轴上的叠加函数为y=A(2+2cosΔφ) 1/2cos ωt
式中Δφ=φ2—φ1—2π(b —a )/λ
当Δφ=+或-2n π时,干涉加强振幅为2A
当Δφ=+或-(2n+1)π时,干涉减弱振幅为0
实验操作:
用函数发生器生成50~8000Hz范围内的任意频率的正弦或余弦函数,然后接入音响。这里有两种不同的干涉发生:
一、 如果我们将两个音箱的正极与正极相接,负极与负极相接,然后再把以接
好的两根线接入函数发生器,则两个音响发出的是同频率同相位的声波。这时我们从一个音响走到另一个音响的过程中我们会发现在,每走过相同的距离声音的强度就会有一个周期性的变化。也就是说在某些点上声音很大但在某些点上几乎没有声音。我们将声音最大的点与声音最小的点用不同的标记标记下来,就会发现它们之间的间距相同。
二、 保持函数发生器输出信号不变。分别将一个音箱的正极与另一个音箱的负
极相接,然后将接好的两个线头接在函数发生器上,再用上述方法标记号声音最大点与最小点。我们会发现这些点的位置并没有发生变化,只是声音最大与最小点位置对调了。
三、 将两个音箱的正极与正极相接,负极与负极相接,然后接入收录机,站在
两音箱中间某一点我们会发现声音会出现大小的变化。这是因为播放的音乐中有很多频率的声音信号,有些频率的声波会在该点加强也有些频率的声波会在该点减弱。因此会出现上述现象。
有趣的猜想:
如图所示;如果我们分别将一个音箱的正极与另一个音箱的负极相接,然后将接好的两个线头接在收录机输出端上,因为两个音箱发出的声音相位正好相反,所以就有可能出现在声音传播方向上两波相互叠加后声音强度为零。
如果这是可以的话,我认为可以设计一个仪器,先在声音传来的方向上采集声音信号,然后传给声波分析装置,再由声波发生装置产生一列与原声波强度相同但相位相反的声波,使在声波传播方向上的声强减弱,从而达到区域内消声的目的。
我想一个实际的装置还有因素需要考虑,例如周围的环境,是否会有物体反射声波。怎样控制好时间使产生的声波正好与原声波叠加后几乎完全相消,这就还要考虑测量声速。还有其他很多问题需要在实际试验中才可能发现。