弦线上的驻波.docx
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1、弦线上的驻波实验四 弦线上的驻波 1.了解弦线上驻波的形成,观察弦线上的驻波现象。 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,研究波长与张力的关系; 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。 PD-SWE-II弦线上驻波实验仪。包括可调频率的数显机械振动源、滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码等。见图1 1234567981011图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 1
2、1.实验桌 在一根拉紧的弦线上,沿弦线传播的横波应满足方程: 2yT2y (1) =22trx式中T为张力,为线密度,x为弦上质元在波传播方向的位置坐标,y为22y2y其振动位移。将(1)式与典型的波动方程 2=u tx2相比较,即可得到波速为: u=Tr (2) 若波源的振动频率为,横波波长为l,由于u=nl,故波长与张力及线密度之间的关系为: l=1Tnr (3) 1 为了用实验证明公式(3)成立,将该式两边取对数,得: logl=11logT-logr-logn (4) 22若固定频率及线密度r,而改变张力T,并测出各相应波长l,作logl logT图,11若得一直线,计算其斜率值,如果
3、为,则证明了lT2的关系成立。同理,固定线密2度及张力T,改变振动频率,测出各相应波长l,作logl log图,如得到斜率为-1-1的直线则验证了l 。 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,其叠加而成的稳定的波形称为驻波。驻波振幅分布的特点是波腹和波节相间、等距排列,相邻波节间距为半个波长。若(n+1)个波节之间的距离为L,则有: L=nl2 (5) 1.必做内容 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,以改变弦上的张力。每改5的位置,变一次张力(即增加一次砝码),均要左右移动可动滑轮使弦线出现振
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