研究弦线上的驻波实验悬浮式可调振动膜频率数显机械振动的振动频率调节范围有多大

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-05-29 04:35 标签： 数显可调直流稳压电源
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【实验目的】
演示典型的横波驻波。
【实验装置】
实验装置如图所示
【注意事项】
【演示与现象】
先将信号源控制振幅电压输出调至最低，打开电源；适当增大电压至弦平稳振动，然后调节频率旋钮，直到出现弦驻波；改变频率，观察不同的弦驻波（注意波腹与波节数目）。
【实验原理】
由电振荡器产生振动信号，输出到振荡源，振荡源由喇叭改制而成，并连接一振动杆，振动源带动振动杆做上下振动，振动杆的振动频率和幅度可由相关旋钮进行调节。振动杆带动固定在杆上的弦线振动，以横波的形式传播，横波传到弦线的另一端时，遇到固定点反射，反射波与入射波相遇叠加，调节弦线振动频率，改变波长，当弦线长度等于半波长整数倍时，形成稳定驻波。
振幅为零的点称为波节，振幅最大处称为波腹。波节两侧的振动相位相反。相邻两波节或波腹间的距离都是半个波长。在行波中能量随波的传播而不断向前传递，其平均能流密度不为零；但驻波的平均能流密度等于零，能量只能在波节与波腹间来回运行。由於节点静止不动，所以波形没有传播。能量以动能和势能的形式交换储存，故称为驻波。
【思考题】
附录：横波驻波
设沿X方向的入射波方程为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
反射波方程为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
入射波与反射波叠加，在空间某点的方程为
& &&&&&&&&&&&&&&&&&&(1)
式(1)为驻波方程。
&&& 当&即：时，在 ，（n=0，1，2，…）位置上，振动的振幅最大，称为波腹。
当&即：时，在，（n=1，2，… ）位置上，振动的振幅最小，称为波节。其余各点的振幅在零和最大值之间。如图1所示。
图1. 驻波图像
由上述讨论可知:相邻两波腹(或波节)之间的距离为，由于反射端为固定点，波节位置，故要形成稳定驻波，要求弦长应满足：&式中为半波数。
弦线中横波的传播速度为： &……… (2)&& 式中为弦线中的张力，为弦线的线密度。 根据得：&……… (3)
由（2）（3）两式可得： &&……… (4)
由（4）式可知，当给定，频率只有满足该式关系才能在弦线上形成驻波。当外力去驱动弦振动时，外力的频率必须与这些频率一致，才能促使弦振动的传播形成驻波。实验中就是通过调节驱动力的频率来观察到不同个数的驻波。
此外还可通过改变弦线拉力来改变波节波腹个数。
安徽工业大学物理实验中心&&地址：安徽省马鞍山市马向路新城东区（东校区）电话：&&邮编：2430328讲义(弦上波) - 百度文库
8讲义(弦上波)
弦线上波的传播规律
实验介绍：
波动的研究几乎出现在物理学的每一领域中。如果在空间某处发生的扰动，以一定的速度由近及远向四处传播，则这种传播着的扰动称为波。机械扰动在介质内的传播形成机械波，电磁扰动在真空或介质内的传播形成电磁波。不同性质的扰动的传播机制虽然不相同，但由此形成的波却具有共同的规律性。本试验利用弦线上驻波实验仪，通过弦线上驻波的观察与测量，研究弦线上横波的传播规律。
各种乐器，包括弦乐器、管乐器和打击乐器等，都是由于产生驻波而发声的。为得到最强的驻波，弦或管内空气柱的长度必须等于半波长的整数倍。
实验目的：
1、观察弦振动及驻波的形成；
2、在振动源频率不变时，用实验确定驻波波长与张力的关系；
3、在弦线张力不变时，用实验确定驻波波长与振动频率的关系；
4、定量测定某一恒定波源的振动频率；
5、学习用对数作图法处理数据。
实验仪器：
弦线上驻波实验仪（FD-FEW-II型）及其附件，包括：可调频率的数显机械振动源、平台、固定滑轮、可动刀口、可动卡口、米尺、弦线、砝码等；分析天平，卷尺。
图1 弦线上驻波实验仪示意图
1、可调频率数显机械振动源；2、振动簧片；3、金属丝弦线；4、可动刀口支架；
5、可动卡口支架；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
贡献者：张胜9125线上的驻波实验_百度文库
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线上的驻波实验
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