[圆形驻波演示实验报告] 弦驻波实验思考题

  圆形驻波演示实验报告

 实验名称:

 圆形驻波演示实验

 实验目的:

 观察竖直放置的钢丝圆环因驻波引起的振动状态。

 实验原理:

 驻波是由于两列振动方向相同,传播方向相反的同频率的行波叠加而产生的想象。两列波叠加使物体产生新的振动状态,即波的传播运动消失,质点只在固定位置做同频同相位振动。两列波叠加向抵消的位置称为波节,波节两侧振动方向相反,相位相差。振动最剧烈的位置称为波腹。相邻的波腹或波节间的距离相等为。

 实验器材:

 环形驻波演示仪,电源

 实验步骤:

 检查钢丝圆环,使环面处于竖直平面内面向操作者(现象更明显),确定钢丝圆环与振源牢固连接。

 将演示仪接入电源,将振动频率和输出电压调至最小,打开电源。

 等待圆环的振动达到稳定状态,观察圆环的振动情况。

 缓慢调节振动频率,观察圆环中出项的波节与波腹的位置与个数。

 关闭电源,将振动频率和电压调至最小。整理实验器材。

 实验现象:

 接通电源后,振源振动带动圆环振动。圆环并不以波的形式振动,而是出现固定的静止点以及振幅最大点分别称为波节和波腹,这些波节和波腹之间的距离是相等的。波节两侧的振动频率相同相位相同,方向相反。波节之间的质点同时达到最高点或最低点,且振幅称三角函数式分布。缓慢调节振源频率,波节个数与位置改变。改变电源电压,圆环振动幅度随之改变。

 想象分析:

 圆环下侧的振源振动,在圆环上产生两列分别向逆时针与顺时针方向振动的波。两个波除传播方向相反外其他属性相同。两列波叠加,如果圆环长度刚好满足,则会产生稳定的驻波想象。改变振动频率,波长改变且恰好再次满足时则会产生新的驻波。改变电源频率则改变振源的振幅,驻波的振幅同样会改变。

 注意事项:

 振动频率与输出电压不可过大,否则会导致圆环振段伤人。

 产生稳定的驻波需要时间,调节频率时要缓慢。

 驻波的应用:

 驻波广泛应用于乐器之中,无论是管乐还是弦乐都运用了驻波的原理。管乐通过在乐器内部产生声驻波(纵波)发声,弦乐通过琴弦产生驻波(横波)发声,他们均通过共振产生动听的声音。驻波在通讯中有着广泛的应用,驻波代表了天线发出的信号携带的能量,驻波的测量是确保通讯效果中重要的一项。

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