1、 克拉尼图形及其他实验克拉尼图形壹乐器与克拉尼图形贰火焰驻波叁鱼洗实验last 克拉尼图形壹壹克拉尼图形克拉尼图形 实验分析实验分析 话筒的膜片等振动可以看成二维驻波，这些驻波分布在平面或曲面上。一块四周固定的矩形板的振动是最简单二维驻波。如图所示，它的波函数也可以表示为一位置函数(x，y)与时间函数f(t)这两部分的乘积。从x方向看,膜片的振动可以看成是许多平行于x轴的线条上的驻波联结在一起，从y方向看，可以看成是许多平行于y轴的线条上的驻波联结在一起，边缘各点的振幅则均为零。总的振动位移可写为 Z(x,y)=(x,y)sin2t =Csin（2k1x）sin（2k2y）sin2t 式中，C
2、为常数，k1=1/1=n1/2L1 , k2= 1/2=n1/2L2， n1和n2为整数。 膜也有一系列本征频率，但与弦线的情况不同，它们不等于一个基频的整数倍。膜的本征频率与边界条件等许多因素有关，情况很复杂，本实验不再展开论述。贰贰弦乐器弦乐器 管乐器管乐器 吉他吉他（克拉尼图形检验乐器）（克拉尼图形检验乐器） 火焰驻波 叁叁 音调，响度，音色是乐音的三个主要特征，人们就是根据他们来区分声音 一：响度：人主观上感觉声音的大小（俗称音量），由“振幅”和人离声源的距离决定，振幅越大响度越大，人和声源的距离越小，响度越大。（单位：分贝dB） 二：音调：声音的高低（高音、低音），由“频率”决定，频
3、率越高音调越高（频率单位Hz（hertz）) 三：音色：又称音品，波形决定了声音的音色。声音因不同物体材料的特性而具有不同特性，音色本身是一种抽象的东西，但波形是把这个抽象直观的表现。音色不同，波形则不同。 火焰驻波演示仪火焰驻波演示仪 火焰驻波原理火焰驻波原理 本实验装置由信号发生器和一个燃气筒组成。燃气筒一端封闭，另一端安装一个扬声器。实验时信号发生器输入信号使扬声器振动，从而在燃气筒内形成从一端到另一端纵波声波，并在封闭端反射回来。反射波与入射波叠加形成驻波。 如果管长l和波长之间满足条件 l=n/2。n=1,2,3,则在管内气柱中,将因入射波和反射波之间的干涉而产生纵驻波。驻波使燃气筒
4、内可燃气体中压强产生差别，当在燃气筒上方点燃气体产生火焰时，同外火焰将高低不同，这样便直观看到声驻波现象。鲁本斯管鲁本斯管 详解：鲁本斯管的构造非常简单，在一根长金属管上等距离钻出一排小孔，然后在管内通上可燃的煤气并在另一端导入音波。这样的管子其实是一个共振腔，如果导入的是固定频率的音波，就会在管内形成驻波。驻波的密部气压较高，从该处的小孔喷出煤气较快，点燃以后火焰较高。反之驻波的疏部火焰就比较低，由此形成随管内声音驻波分布高低变化的周期性火焰，很是惊艳。另外，如果导入的不是固定频率的音波而是变化多端的音乐，那么就能看到管上的火焰随着音乐的节奏跳舞了！ 鱼洗实验肆肆鱼洗 基本简介 它的大小像一
5、个洗脸盆，底是扁平的，盆沿左右各有一个把柄，称为双耳。鱼洗奇妙的地方是，用手缓慢有节奏地摩擦盆边两耳，盆会象受击撞一样振动起来，盆内水波荡漾。摩擦多次，可喷出水柱。鱼洗的制作，无疑涉及到固体振动在液体中传播和干扰的问题。演示介绍 原理简介 从振动与波的角度来分析是由于双手来回摩擦铜耳时，形成铜盆的自激振荡，这种振动在水面上传播，并与盆壁反射回来的反射波叠加形成二维驻波。 这种二维驻波的波形与盆底大小、盆口的喇叭形状等边界条件有关。当策动力的频率与物体的固有频率相等时，物体的振幅最大，振动最厉害这种现象叫共振。 鱼洗水花四溅、铜盆嗡嗡作响是因为手对盆耳的磨擦频率与铜盆盆腔的固有振动频率相同，引发共振。铜盆的振动传到水里，引起水波，但由于洗底的限制，使它所产生的波动不能向外传播，于是在洗壁上入射波与反射波相互叠加而形成驻波（驻波中振幅最大的点称波腹，最小的点称波节）。在洗周壁对称振动的拍击下，洗里的水发生相应的简谐振动。在洗的振动波腹处，水的振动也最强烈，不仅形成水浪，甚至喷出水珠；在洗的振动波节处，水不发生振动，浪花、气泡和水珠都停在不振动的水面波节线上。因此，在观赏鱼洗喷水表演时，看到鱼洗水面有美丽浪花和喷射飞溅的水珠。THANKS
