駐波的產生是由于兩列傳播方向相反的波的疊加而產生的。這意味著聲波在反射過程中返回自身的波浪會“干擾”自身。這種干擾既具有建設性,又具有破壞性。這會嚴重影響到聲波的波峰和波谷,會造成聲音變小甚至消失,也可能聲音強度對增大一倍。本期實驗將使用DrDAQ上的傳感器來測量通過發射聲波和反射聲波的疊加產生的聲音的強度,從而給出駐波的清晰圖像。
所需設備:安裝了PicoLog數據記錄軟件的PC、一個DrDAQ數據記錄儀、頻率約為1kHz的聲源、1米板(厚度18swg,沿其長度安裝出鞘導線)、24swg連接線、用來反射聲波的大木板、2節1.5伏電池和一個開關。
實驗設置:連接2個電池并連接到安裝在電路板上的導線的相對端,以創建電路圖。
將DrDAQ連接到PC并加載PicoLog軟件。將金屬絲勾出安裝到DrDAQ的底部(如圖所示),并將另一端連接到設備的“接地”。
需要注意的是,并行端口要放到到另一端去運行,這樣當您將DrDAQ向下移動時,您的手就不會妨礙傳感器。將1m的“飛行”引線連接到DrDAQ的電壓輸入端,另一端連接到電路板粗線的起點。接著將DrDAQ放在電路板上,使電路板上的電線和DrDAQ下側的電線垂直并接觸。這會產生一個潛在的分隔器。
DrDAQ讀取的電壓將與單元距開始點的距離成正比。這樣可以測量傳感器與聲源的距離。然后將DrDAQ放在兩端,并注意與聲源相距0m和1m時的電壓。(由于電阻較小,此電路會對電池造成高電流泄漏,因此開關只能在測量電壓時閉合)。
最后將聲源放在軌道的起點處,并將反射器放在軌道的末端。此時將PicoLog軟件設置為記錄電壓和聲音強度,并確保“樣品讀數”設置為單一。以100ms的間隔記錄200個樣本,我們能得出20秒鐘的軌跡的全長。
進行實驗:將DrDAQ放在軌道的起始處并關閉開關。開始PicoLog的記錄,并緩慢地沿著軌道移動DrDAQ(移動時請使用并行電纜,確保手離開傳感器)。移動的速度應為15-20s/m(即整個移動過程時間是15s——20s)。如果您在20秒之前走完了賽道,此時仍需將DrDAQ保持在線的末端,直到PicoLog完成日志記錄。
問題和結果的討論
1.如果聲源的頻率增加或減少,圖形會如何變化?
2.你可以確定聲源的波長嗎?
3.為什么波音的強度降低?
4.最靠近反射器的節點更“安靜”為什么?
5.如果沒有反射器,圖形會是什么樣的?