多普勒效应与声速的测定.pdfVIP

多普勒效应的验证与声速的测定 一，实验目的 掌握利用超声的多普勒效应测量声速的原理与方法。 二，实验原理 根据声波的多普勒效应公式，当声源与接收器之间有相对运动时，接收器接收到的频率 f 为: f (u v cos  ) f 0 1 1 （1） (u v cos  ) 2 2 式子中， u 为声源发射频率， 声速， 为接收器的运动速度， 为声源与接收器连线与接收 f 0 v1 1 器运动方向之间的夹角， 为生源的运动速度， 为声源与接收器连线与声源运动方 v  2 2 向之间的夹角。 v 若声源保持不动，运动物体上的接收器沿着声源与接收器连线方向以速度 运动，则从 （1）式可得接收器收到的频率应该为： v f f 0 (1 ) （2 ） u v 当接收器向着声源运动时， 取正，反之取负。 若 保持不变，以光电门测量物体的运动速度，并由仪器对接收器收到的频率自动计 f 0 数，根据（2 ）式，作 f-v 关系图可直观验证多普勒效应。由实验点做直线，其斜率应 该为k f0 / u ，由此可以计算出声速u f0 / k 。 三，实验内容 验证多普勒效应并测量声速 在多普勒效应的实验仪上，根据仪器菜单提示，使运动的小车以不同的速度通过光电门， 仪器自动记录小车的运动速度与接受频率。接收的数据如下 f/Hz v/m/s f =39650Hz 0 39697 0.4 39694 0.38 39729 0.67 39709 0.51 39700 0.42 39709 0.5 39723 0.63 39728 0.67 39701 0.43 39734 0.72 室温为26.5 C 用origin8.0 处理数据如下，并画出f-v 图像。 声u0 f0 / k 速：u0 f0 / k =39650/115.58m/s=343.03m/s f (Hz) 39740 Linear Fit of f 39720 ) z H ( f 39700 0.4 0.5 0.6 0.7 V (m/s) 1/2 u 同时声速 也可以由u 331(1t / 273) (m / s) 算出，t 表示室温。