驻波的规律及应用

两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同的波叠加时,形成驻波.图1表示在一根弦线AI上形成驻波的情形,A、C、E、G、I分别表示波节,B、D、F、H分别表示波腹.相邻的两个波节(或波腹)之间的距离等于半个波长,即为λ/2,而相邻波节和波腹之间的距离等于λ/4.     

"驻波"教学和实验中的一个问题

在弦振动“驻波”实验中，对于起振端是波节还是波腹，存在不同的认识。本文给出了弱阻尼状态下弦振动实验的严格解析解，利用该解分析了上述问题，并且发现通常认为的弦振动实验形成明显驻波的条件并不完全正确。     

这可能是一处小失误

高中《物理》第二册(必修加选修)第60面,“空气内的驻波”实验中,最后一句话是“当空气柱的长度l=3λ/ 4、l=5λ/ 4……时(如图1 0 2 7乙、丙、丁所示) ,都会产生驻波”,笔者认为这句话可能有误.因为不论空气柱多长,原声波和反射波都满足驻波的形成条件:“频率相同,振幅相同,传播方向相反”,能形成驻波.只是反射时反相,在水面处形成波节,只有当空气柱的长度l=3λ/ 4、l=5λ/ 4……时,才刚好在管口形成波腹,此时管口空气振动最激烈,才能引起周围空气激烈振动而发出较强的声音,产生共鸣现象,我认为这里应该把“驻波”两个字改为“共鸣”较准…     

利用DISLab测定声波在铝中的传播速度

1实验原理两列振幅相同的相干波沿相反方向传播时叠加而成的波称为驻波。设两列波的表达式分别为y1=Acos2π(vt-λx),y2=Acos2π(vt+λx)。两波叠加后,介质中各处质元振动的合位移为:y=y1+y2=2Acos2λπxcos2πvt。在驻波中,各质元的振幅|2Acos2πx/λ|与它们所在位置x有关,而与时间t无关。振幅的最大值(等于2A)发生在|2Acos2πx/λ|=1的点,这些点称为波腹点,其坐标为:x=k2λ,k=0,±1,±2,…相邻两波腹间的距离为半波长.振幅的最小值(等于零)发生在|2Acos2πx/λ|=0的点,这些点称为波节点,其坐标为:x=(k+21)2λ,k=0,±1,±2,…相邻两波节…     

一维弹性驻波分析

本文对一维弹性波的动力学机理、驻波的运动学特征，其能量密度的空间分布随时间的振荡，以及驻波中的功能关系进行了详尽的分析，阐明了为什么驻波中的能量(振动动能与形变势能)只在相邻波腹和波节间传递和转化。     

可调共鸣管及其应用

共鸣管是利用一段空气柱来引起声音共鸣的管子.其原理是从管口发出并进入管内的声波和经水面反射回来的反射波相互叠加,在空气柱内产生驻波,当管口开口处为波腹,水面处为波节时即形成共鸣.     

竖直液柱与水平液面作用激起毛细波探究

探究竖直液柱自由下落到水平液面上,液柱底部受扰激起的表面毛细波传播出现稳定的波节、波腹,如同"驻波"形式的实验现象。利用Navier-Stokes方程分析表面毛细波的传播规律;对比实验探究不同初始条件下,竖直液柱与水平液面相互作用激起毛细波的现象。结果表明,下落高度及水平液面性质有关;纯净深水液面与浅水液面的对比实验表明,浅水液面上液柱底部更易激起稳定毛细波,相同条件浅水液面上激起的毛细波波数较大,波长较短;油膜液面上竖直液柱底部的毛细波被抑制,出现一段笔直液管,并在液柱中部激起稳定的毛细波形。     

部分充满液体昆特管的实验原理探析

分析了部分充满煤油昆特管的实验原理。结果表明直接求解波动方程可以阐明昆特管中的声场是由一列行波与驻波叠加而成,进而得知纯粹驻波形成时,空气柱与驱动系统发生了共振,在波腹处,空气振动剧烈,气压极小,从而可以吸起该处的煤油,形成喷泉,而非通常所认为的煤油激烈振荡产生了喷泉。     

探究声音对蓝瓶子实验现象的影响

借助蓝瓶子实验,室温下利用蓝牙音箱,探究声音(波形为正弦波)对化学反应液图案的影响。实验发现,因声音产生的波腹处氧气溶解多于波节处,导致氧化还原反应的程度不同,进而在溶液表面出现有序的波纹。声音的介入,改变了原实验条件以及反应液的图案,有助于学生增强外界条件可能影响化学反应的意识和激发学习化学的兴趣。     

关于"驻波"实验的改进

人教版高二物理第十章第六节“驻波”的演示实验如图 1所示 ,在盛水容器中插入一根粗玻璃管 ,管口上方放一个正在发声的音叉 ,慢慢向上提起玻璃管 ,当管内空气柱达到一定长度时 ,可以听到空气柱发出较强的声音 .但该实验在实际操作中因音叉需在管口上边固定使玻璃管的提起高度受到限制 .若音叉也随着上移 ,易产生多普勒效应 ,致使实验效果不理想 .笔者认为 ,该实验进行如下改进 ,效果比较好 .如图 2所示 ,粗玻璃管的一端用橡皮塞塞紧 ,橡皮塞中塞一金属管 ,粗玻璃管与音叉用支架固定套牢 ,先向左侧储水容器中注入适量的水 ,提高左侧储水容器 ,使粗玻璃管中水面接近管口 ,慢慢降低左侧储水容器 ,待玻璃管的水面降低到某处 (记位A) ,如果能听到很响的共鸣声音 ,说明这时管内空气柱的频率和音叉的固有频率相同 ,使空气柱产生共振现象 ,这是第一次共鸣 .此时从音叉发出并进入玻璃管中的声波和经水面反射回来的反射波相互叠加 ,在空气柱内产生驻波 ,水面处是波节 ,玻璃管开口处为波腹 ,管内空气柱的长度为l0=λ4,原理如图 3所示 ,若玻璃管足够长 ,把水面继续降低 ,可听到第二次共鸣声 ,此时水面处为波节 ,管口处为波腹...     

创新小实验两则

驻波演示器 1原理 两列振幅相同的相干波,在同一直线上,沿相反方向传播时可产生一种特殊的叠加波叫做驻波.对于在紧张的柔软的弦中所传播的横波,其波速为:     

共振法测声波波长实验的改进

高中物理“驻波”一节，给出了共振法测声波（纵波）波长的实验（如图１所示）：在盛有水的容器中插入一根粗玻璃管，管口上方放一个正在发声的音叉，慢慢向上提起玻璃管，当管内空气柱达到一定长度时，可以听到空气柱发出较强的声音。这时，从音叉发出并进入玻璃管的声波和经水面反射回来的反射波相互叠加，在空气柱内产生驻波，玻璃管开口处为波腹，水面处为波节，空气柱的长度L＝λ／４，如果玻璃管足够长，继续提起玻璃管，当空气柱长度L＝３λ／４，L＝５λ／４……时，都会产生驻波。如果测出空气柱长L，就能测出声波的波长。如果知…     

共振法测声波波长实验的改进

高中物理《驻波》一节 ,给出了共振法测声波(纵波 )波长的实验 (见图 1) :在盛有水的容器中插入一根粗玻璃管 ,管口上方放一个正在发声的音叉。慢慢向上提起玻璃管 ,当管内空气柱达到一定长度时 ,可以听到空气柱发出较强的声音。这时 ,从音叉发出并进入玻璃管的声波和经水面反射回来的反射波相互叠加 ,在空气柱内产生驻波 ,玻璃管开口处为波腹 ,水面处为波节 ,空气柱的长度为Ｌ=λ/4 ,如果玻璃管足够长 ,继续提起玻璃管 ,当空气柱长度为Ｌ =3λ/4、Ｌ =5λ/4……时 ,都会产生驻波。如果测出空气柱的长度Ｌ ,就能测出声波的波长。如果知道音…     

波动演示实验的改进

1 问题的提出目前广泛使用的波动演示仪器有横波、纵波的形成,弦上驻波,水波干涉等.演示波的形成的仪器,通常是采用两种方法实现的,一是在一铁质余弦曲线上焊接若干圆点,摇动余弦曲线产生波动现象,二是抽动一个事先绘制好的余弦透明片,通过幻灯机产生波动效果.上述演示实验,结构简单,效果逼真,使用方便,教学效果良好.但上述演示实验装置也存在一些缺陷:(1)演示波的形成是用已知的余弦图形模拟,波形事先定好,不论波源的频率快慢如何变化,波形都是相同的,因此,其表述的概念是不严格的;(2)波源不是严格意义上的谐振动,产生谐波也是不确切的;(3)驻波是采用高频电振动,课堂上看不清驻波的“慢动作”.     

驻波概念诠释

驻波是波动学中的一个重要概念.驻波涉及波动方程、干涉、反射、半波损失等多个相关概念,所以对驻波概念的认识,实际上是建立在多个波动概念基础之上的综合认识.本文从以下几个层面来透析驻波的概念.一、什么是驻波当两列振幅相同的相干波沿同一直线相向传播时,合成的波是一种波形不随时间变化的波,称为驻波.驻波实际上是波的干涉的一种特殊情况.二、实验演示驻波的产生我们可以在一根张紧的弦线上观察到驻波.如图1所示,将弦线的一端系于电动音叉的一支臂上,弦线的另一端系一砝码,砝码通过定滑轮P对弦线提供一定的张力.当音叉振图1动时,在…     

例析波动及波形图象问题

波动和波形是一种较为复杂的运动形式,相关问题具有信息量大,综合性强,对学生理解和推理能力要求较高的特点.本文将就高考考查的波动波形问题进行归类解析.一、波动问题(1)从图象上直接读出振幅、波长、任一质点在该时刻的振动位移.(2)波动方向(?)振动方向.方法选择对应的半周,再由波动方向与振动方向"头头相对、尾尾相对"来判断.如图1.     

谈共振条件

普通物理教材中对共振有如下定义:“受迫振动的振幅出现最大值的现象叫做共振现象。”(赵景员、王淑贤编《力学》P.474),我们对“受迫振动的振幅”进一步分析,从位移共振、速度共振和能量共振三方面来比较,并得出它们的条件。 设一质量为m的振子与一轻质弹簧组成一振动系统,弹簧倔强系数为k,在受与速度成正比的阻力R=-hv和周期策动力H=F_Ocoswt的作用下做受迫振动。取O点为原点,振子运动微分方程为:     

用DataStudio软件演示共振驻波法测声速

在一般测定声速的实验中,利用听觉很难辨别声波干涉形成的振动加强和减弱的变化.文章采用传感器和数据采集接口,利用计算机采集数据,配以专用DataStudio软件,用共振驻波法测量声波的波速,不仅可以听到声音强弱的变化,而且可通过计算机演示波形的变化.     

如何定义共振

各种资料中对共振的定义大致有两种 ,一种是采用“振幅最 (极 )大”来定义 ,另一种是采用“振幅增大”来定义 .采用“振幅最 (极 )大”定义共振的几种常见提法有 :“振动系统做受迫振动时其振幅达极大值的现象叫共振 .”“当外加强迫力的频率接近振动物体的固有频率时 ,振幅逐渐增大 ,在强迫力的频率为某一定值时 ,物体做受迫振动的位移振幅达到极大值的现象叫做共振 .”《物理》第一册 (必修 )对共振的定义为 :“在受迫振动中 ,驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时候 ,振幅最大 ,这种现象叫做共振 .”采用“振幅增大”定义共振的几种常见…     

弦振动实验的改进

弦振动实验,是通过实验来确定当横波沿弦线传播时,横波的波长λ与弦线所受的张力Τ及弦线的线密度μ之间的关系.即:其中f为波源的频率.由于在该实验中是利用驻波原理,所以实验的关键是当弦线振动后,能调整出稳定的驻波,准确地测量出驻波的波长λ及弦线所受的张力Τ.在实验中通常采用两种方法来使弦线振动时形成较稳定的驻波,一种是固定弦线所受张力,改变弦线长度;另一种方法是固定弦线长度.改变弦线所受的张力,当然也可二者兼用.在弦线长度固定,改变弦线所受张力时,通常是靠增减砝码来实现的,这样由于法码是一个一个地增减的,所以张力Τ就是间断不连续变化的力,这样就不容易调整出稳定的比较理想的驻波,从而就较难得到准确的波长,增大了实验误差,同时做实验时也比较麻烦费时间,针对这种情况,我们利用弹簧秤来量度张力Τ,靠弹簧的伸缩来改变张力Τ值,这样张力就成为连续可变的力,从而在弦长固定时也很容易调整出稳定的最佳驻波,这样做,操作极为方便,大大减少了实验所用时间也提高了实验的精度,具体方法如下: