大学物理实验---声速的测定数据处理

由于本实验中，声速和波长的函数关系可表达为多项式形式，波长和所测得距离也为比例函数，且在实验测量的过程中自变量为等间距变化，因此采用逐差法测量数据。其优点是能充分利用测量数据而求得所需要的物理量,提高测量精度。一、共振干涉法测量空气中的声速由干涉理论可知，L=/2，V=f=2fL这两组线性关系。实验中等间距的出现波腹或波节，相当于游标卡尺的位置也是等间距来变化的，对测量的数据进行逐差法处理数据。共振干涉法测量空气中的声速（已知谐振频率fo=37.000KHZ,T0=300k）测量次数i位置Li/mm逐次相减Li=Li+1-Li/cm等间隔对应项相减L5=Li+5-Li/cm167.024.6823.94271.74.98376.685.1223.82481.84.5586.34.624.32690.94.9795.85.224.181014.629105.624.6223.8810110.24由逐次相减的数据可判断出li基本相等，验证了L与的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。因此有L平均=19Li，L平均=4.802mm,V=f=2fL平均=2371034.80210-3=355.348m/s，并且此速度是在温度T0=300K测得。二、相位比较法测量空气中的声速实验中采用测量两个相同李萨如图像的位置点来测量波长。选取的李萨如图形是=时的斜直线，比较容易判断，减小实验误差，测得的数据进行逐差法处理。相位比较法测量空气中的声速测量次数i位置Li/mm逐次相减li=li+1-li/cm等间隔对应项相减l5=li+5-li/cm165.59.5446.7275.049.66384.79.3647.08494.069.745103.88.947.026112.79.371229.7246.968131.729.429141.149.3647.210150.5由逐次相减的数据也可判断出li基本相等，验证了L与的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。因此有L平均=19Li，L平均=9.444mm,V=f=fL平均=371039.44410-3=349.428m/s，并且此速度也是在温度T0=300K测得的。三、时差法测量空气中的声速时差法测量水中的声速（已知谐振频率fo=37.000KHZ,T0=300k）测量次数i位置Li/mm时刻ti/us逐次相减ti=ti+1-ti/us等间隔对应项相减t5=ti+5-ti/us16065.714.372.12808013.8310093.813.872.24120107.613.85140121.415.472.56160136.815.77180152.513.872.58200166.313.59220179.813.771.110240193.5由逐次相减的数据也可判断出ti基本相等，验证了ti与V的线性关系，当然也可看出实验过程中，有些数据的测量还是有一定的误差的，可以进行重新测量作进一步的修正。因此有t平均 =19ti，t平均=14.2us, L=20mm,V=Lt平均 =2010-314.210-6=1408.451m/s,并且此速度也是在温度T0=300K测得的。通过查阅相关资料得知，声音15的标准空气中的传播速度为340m/s，25时为346m/s；声音在25的蒸馏水中传播速度为1497m/s，在25的海水中的传播速度为1531m/s。并且，声音在介质中传播会受到温度的影响。有关的研究表明，声音传播速度与温度是成正比的，在近地层中，当气温随高度增加而降低时，声音的传播速度虽高度增加而减小，声音的射线就会向上弯曲；反之，当气温随高度增加而升高，声音的传播速度就会随高度的增加而增加，声波射线呈向下弯曲状，给人的听觉就是“声音在下沉”。因此，三次实验数据的得出还是比较好