一、概 述
J2225型聲傳播演示器能演示聲音在空氣、液體和固體等不同介質中傳播,而不能在真空狀態下傳播。儀器將發聲器和受聲器一起放入一只聲傳播筒內,通過改變筒內介質狀態,有層次地演示在不同介質中,聲音傳播的效果是不同的。用兩用氣筒將筒內的空氣抽去,發聲器雖然繼續發聲,受聲器接收聲音卻明顯降低。如果能抽到完全真空,受聲器就收不到聲音,說明在真空狀態聲音不能傳播。本儀器主要供中等及高等學校物理課課堂演示實驗和學生實驗使用。
二、演 示 器 的 組 成
1.聲傳播演示板 一塊
2.信號發生盒 一只
3.放大揚聲盒 一只
4.傳聲棒 一根
5.小漏斗 一只
6.夾子 一只
7.腳踏手按兩用氣筒 一只(另配)
三、結 構 與 原 理
聲傳播演示器的外形結構由圖1給出,圖中1為聲傳播筒,2為底板,3為信號發生盒,4為放大揚聲盒,5為氣門嘴及皮管,6為進氣皮管。聲傳播筒內裝有兩塊壓電陶瓷片。上面一塊存信號發生器發出約500Hz頻率的電信號驅動下發出連續飲品聲,當聲傳播筒內充滿空氣、液體或放入傳聲棒時,下面一塊壓電陶瓷片接收到音頻聲后產生音頻信號,經放大后由揚聲器發出連續音頻聲。如果用兩用氣筒將聲傳播筒內空氣抽去,揚聲器發出的音頻聲立即明顯減低。從理論上講,如抽到完全真空,下面一塊壓電陶瓷片就收不到音頻聲,揚聲器應當不發出音頻聲。但實際上由于不可能完全抽到真空,再加上部分聲音通過聲傳播筒壁傳播到下面一塊壓電陶瓷片,因此揚聲器仍發出輕微的音頻聲。V2三極管和T1變壓器組成變壓器耦合振蕩器,產生約500Hz振蕩頻率信號,通過連接線接到聲傳播筒上面一塊壓電陶瓷片B1,即可發出連續的音頻聲,由于壓電陶瓷片發聲效率較低,音頻聲較低。圖3是放大揚聲盒電路原理圖。聲傳播筒內下面一塊壓電陶瓷片接收到音頻聲后,轉換成了信號電壓,通過連接線接到V2、V3組成的電壓放大器放大,再送到N1功集成功率放大,推動揚聲器B3發聲。因為B2接收到的音頻聲是很微弱的,要放大到全教室都能聽到,因而放大器的放大量做得較高,使用時應注意避免自激現象。
四、使 用 方 法
1.準備工作
將儀器從存放箱中取出,在信號發生盒中裝入兩節7號電池,放大揚聲盒中裝入四節5號電池。打開電源開關,兩只盒的指示燈均應發光,然后關掉電源開關。將放大揚聲盒放到演示板一側,連接線的兩個香蕉插頭插入聲傳播筒下接線柱。將傳聲筒上螺紋蓋旋松,取出發生座,并將信號發生盒連接線的兩個香蕉插頭插入接線柱。
2.驗證聲音能在空氣中傳播
聲音能在空語言交流、音樂欣賞等都是通過空氣傳播的,本來不需要再驗證,但是為了驗證聲音不能在真空中傳播作對比,因此先作此實驗。將信號發生盒電源開關打開,指示燈發光,發聲座即發出較輕的頻率約500Hz的聲音,可讓學生聽一聽。將發聲座放人聲傳播筒上端,打開放大揚聲盒電源開關,指示燈即發光,就可聽到揚聲器發出的與發聲座相同的約500Hz連續聲。如果關掉信號發生盒電源開關,發聲座不發聲,揚聲器聲音即消失。打開電源開關,揚聲器即發聲,說明聲音通過聲傳播筒內空氣進行傳播。
實驗時請注意在發聲座沒有裝到聲傳播筒上端時,不要打開放大揚聲盒電源開關,否則會產生自激哨叫聲。
3.驗證聲音不能在真空中傳播
將兩用氣筒的抽氣口接到傳播筒下端皮管,上端進氣皮管用夾子夾緊,檢查發聲座與傳播筒之間的密封性,當兩用氣筒抽氣后,放大揚聲盒中發出的500Hz連續音頻聲將明顯減小,說明隨著管內真空度增加,聲音傳播能力下降,直到只能聽到很小聲音,這是由于不可能將傳播筒內抽到完全真空。
4.驗證聲音能在固體中傳播
將發聲座上進氣皮管夾取下,空氣即進入聲傳播筒內。關閉信號發生盒與放大揚聲盒電源開關,取下發聲座,將傳聲棒放入聲傳播筒內,注意使上下端均和壓電陶瓷片相接觸。然后打開信號發生盒與放大揚聲座電源開關,揚