2015 高三選修物理-3-2聲波的駐波
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3-2 聲音的駐波
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空氣柱的駐波 ( 縱波形式 )一般管樂器,其發音原理是當管中有聲波在傳播時,將會在兩端產生反射。在適當的波長,則其內不同行進方向的波可以互相干涉形成駐波,此駐波的頻率就是管子的共振頻率。
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空氣柱的駐波 ( 縱波形式 )空氣柱要形成駐波閉口端為 波節 。開口端為 波腹 (自由端,此端振幅可達最大)
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聲波駐波的形式
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薩克斯管
薩克斯管的哨口是錐型的產生偶數振動
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單簧管
單層哨片單簧管的哨口是筒型的單簧管的哨片振動幅度小,形成駐波時位於波節
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開管空氣柱的駐波假設聲波波速 v ,管長L ,則雙端開口的駐波頻率:說明:形成駐波的條件:假設管長,波長
21,2,3.....
v vf n
n
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開管空氣柱的駐波開管的駐波之性質管的兩端都是波腹的波n = 1 的頻率稱為基音,也稱為第一諧音;n = 2 所對應的駐波模式稱為第一泛音或第二諧音;n = 3 為第二泛音或第三諧音,其餘類推。
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閉管空氣柱的駐波聲波波速 v ,管長 L的駐波頻率: 說明:形成駐波的條件:假設管長 L ,波長
41,3,5.....
v vf nL
n
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閉管空氣柱的駐波閉管的駐波之性質n = 1 的頻率稱為 基音 ; n = 3 為第二泛音或第三諧音,其餘類推一固定長度的閉管所能發出的駐波頻率是其基頻(最低頻率)的奇數倍,即各駐波頻率的比值為 1 : 3 : 5
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「共鳴空氣柱」實驗實驗目的 :測定聲音在空氣中行進的速度。
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例題 3. :閉管空氣柱 - 基礎題在乾燥無風且溫度為 20℃ 的空氣中,若將一長度為 1.00 m 的空管的一端封閉,對其另一開口端吹氣,則該管所發出聲音的基頻為何?若將閉端打開,則基頻又變為多少?解:
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例 4.將一未知頻率的音叉靠近一鉛直豎立的長管管口,管內裝有水 ( 共鳴空氣柱實驗 ) 。 當音叉振動時,調整管內的水面,使自管口處緩緩下降,直到聽到共振的聲音為止,量出此時水面至管口的距離為 16.4 cm 。之後,再降低水面至距管口為49.2 cm 的位置時,又聽到共振的聲音。若當時的氣溫為20℃ ,則音叉的頻率為若干?
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範例 4
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範例 5小名做「共鳴空氣柱」實驗時,測得玻璃管的長度為公尺,今小名取音叉做實驗,測得只有當空氣柱長為公尺時,共鳴音量最大。再取音叉做實驗,測得只有當空氣柱長為公尺時,共鳴音量最大,則音叉頻與音叉頻率的比為何?