声波衰减系数的测量实验报告

南昌大学物理实验报告

课程名称： 大学物理实验（下）_____________

实验名称： 声波衰减系数的测量_____________

学院： 信息工程学院 专业班级：

学生姓名： 学号： __

实验地点： 基础实验大楼B104 座位号： __

实验时间： 第1周星期三下午三点四十五分_______

一、实验目的： 1、熟悉、掌握仪器的使用方法。 2、测出声波在空气中声强衰减系数。 二、实验原理： 1. 声强与声压之间的关系 声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W表示，单位为瓦。声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I表示，单位为瓦/平方米。声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所

南昌大学物理实验报告

课程名称： 大学物理实验（下）_____________

实验名称： 声波衰减系数的测量_____________

学院： 信息工程学院 专业班级：

学生姓名： 学号： __

实验地点： 基础实验大楼B104 座位号： __

实验时间： 第1周星期三下午三点四十五分_______

一、实验目的： 1、熟悉、掌握仪器的使用方法。 2、测出声波在空气中声强衰减系数。 二、实验原理： 1. 声强与声压之间的关系 声波在介质传播过程中,其能量随着传播距离的增加而逐渐减弱的现象称为声波的衰减。声功率是指声源在单位时间内辐射的总声能量，常用W表示，单位为瓦。声功率是表示声源特性的一个物理量，声功率越大，表示声源单位时间内发射的声能量越大，引起的噪声越强。声强是指在声场中垂直于声波传播方向上，单位时间内通过单位面积的声能，常以I表示，单位为瓦/平方米。声波在媒介中传播时，声强衰减如下式所

物质衰减系数实验报告

摘 要：通过本实验验证γ射线通过物质时其强度减弱遵循指数规律，测量γ射线在不同物质中的吸收系数。其方法是通过最小二乘法拟合直线，其斜率就是衰减系数。本实验中将测出γ射线能量为0.662Mev时钢的衰减系数， 关键字：衰减系数；?射线；CT；最小二乘法； 引言

物质的衰减系数测量在科研和生产过程中有着重要的作用。人们通过衰减系数的测量判别待测物体内部的相关信息，如物质的密度，物质内部的疏密空间结构，由此也可判断物质的组成成分。此项技术应用非常重要，也非常广泛。

实验方案： 1 实验原理:

钢的?射线衰减系数测量

根据γ射线通过物质时的衰减规律（朗伯-比尔定律）：

??d I?I0e

（1）

对上式取对数：

I1ln(0 )dI 如果通过实验测得γ射线穿过不同厚度的计数值，通过最小二乘法可以求得钢的衰减系数。

γ射线与物质相互作用，可以有许多种方式。当γ射线的能量不太高时，在所有相互作用方式中，最主要的三种方式包括光电效应、康普顿效应和电子对效应。因此，在γ射线的能量不太高

物质衰减系数实验报告

摘 要：通过本实验验证γ射线通过物质时其强度减弱遵循指数规律，测量γ射线在不同物质中的吸收系数。其方法是通过最小二乘法拟合直线，其斜率就是衰减系数。本实验中将测出γ射线能量为0.662Mev时钢的衰减系数， 关键字：衰减系数；?射线；CT；最小二乘法； 引言

物质的衰减系数测量在科研和生产过程中有着重要的作用。人们通过衰减系数的测量判别待测物体内部的相关信息，如物质的密度，物质内部的疏密空间结构，由此也可判断物质的组成成分。此项技术应用非常重要，也非常广泛。

实验方案： 1 实验原理:

钢的?射线衰减系数测量

根据γ射线通过物质时的衰减规律（朗伯-比尔定律）：

??d I?I0e

（1）

对上式取对数：

I1ln(0 )dI 如果通过实验测得γ射线穿过不同厚度的计数值，通过最小二乘法可以求得钢的衰减系数。

γ射线与物质相互作用，可以有许多种方式。当γ射线的能量不太高时，在所有相互作用方式中，最主要的三种方式包括光电效应、康普顿效应和电子对效应。因此，在γ射线的能量不太高

超声设计性实验： 超声波衰减系数的测量

一、实验目的：测量超声波在空气和水中的衰减系数 二、实验原理：超声波在损耗介质中的准驻波效应

O

X0

反射波 反射面 入射波 超声波 接收器 X

超声波 发生器

图1.超声波波束在空气中的传播和反射

设产生超声波的波源处于坐标系原点O，入射超声波波束沿坐标系x轴方向传播，其波动方程为：

y入=A0exp??i??t??x???

（1）

反射波的波动方程为：

y反=RA0expi??t???x?2x0???? （2）

其中，R为反射系数，??k?i?为波的传播系数，?是介质的衰减系数，k?2??是波矢。

入射波和反射波在0～x0区间叠加，其合成波的波动方程为：

y?A0exp??i??t??x????RA0expi???t???x?2x0??????x?2x?x?2x?ei?t?A0e??xcoskx?RA0e?0?cosk?x?2x0???i?A0e??xsinkx?RA0e?0?sink?x?2x0????????（3）

合成波各点均作简谐振动，其振幅分布为：

2?x?x（4）

导热系数的测量

【实验目的】

用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。 【实验仪器】

导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 【实验原理】

根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2），若平面面积均为S，在?t时间内通过面积S的热量?Q免租下述表达式：

(T?T2)?Q??S1 （3-26-1） ?th式中，

?Q为热流量；?即为该物质的导热系数，?在数值上等于相距单位长度的两平面?t的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是W(m?K)。 在支架上先放上圆铜盘P，在P的上面放上待测样品B，再把带发热器的圆铜盘A放在B上，发热器通电后，热量从A盘传到B盘，再传到P盘，由于A,P都是良导体，其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T1、T2，T1、T2分别插入A、P盘边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G，切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知

导热系数的测量

【实验目的】

用稳态法测定出不良导热体的导热系数，并与理论值进行比较。 【实验仪器】

导热系数测定仪、铜-康导热电偶、游标卡尺、数字毫伏表、台秤(公用)、杜瓦瓶、秒表、待测样品（橡胶盘、铝芯）、冰块 【实验原理】

根据傅里叶导热方程式，在物体内部，取两个垂直于热传导方向、彼此间相距为h、温度分别为T1、T2的平行平面（设T1>T2），若平面面积均为S，在?t时间内通过面积S的热量?Q免租下述表达式：

(T?T2)?Q??S1 （3-26-1） ?th式中，

?Q为热流量；?即为该物质的导热系数，?在数值上等于相距单位长度的两平面?t的温度相差1个单位时，单位时间内通过单位面积的热量，其单位是W(m?K)。 在支架上先放上圆铜盘P，在P的上面放上待测样品B，再把带发热器的圆铜盘A放在B上，发热器通电后，热量从A盘传到B盘，再传到P盘，由于A,P都是良导体，其温度即可以代表B盘上、下表面的温度T1、T2，T1、T2分别插入A、P盘边缘小孔的热电偶E来测量。热电偶的冷端则浸在杜瓦瓶中的冰水混合物中，通过“传感器切换”开关G，切换A、P盘中的热电偶与数字电压表的连接回路。由式（3-26-1）可以知

大学物理仿真实验

院系名称： 信息科学与工程学院 专业班级： 电信1001 姓 名： 张振斌 学 号： 201046830217

2011年 10月 8日

1

实验项目名称：固体热膨胀系数的测量

一、实验目的

测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。

二、实验原理

1． 材料的热膨胀系

线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温 加热至末温 ，物体伸长

ΔL?αL?t2?t1???

了△L,则有:

?LL?t2?t1?上式表明，物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。比例系数α称为固体的线胀系数。

上式中△L是个极小的量，我们采用光杠杆测量。光杠杆法测量△L ：如下图

b2?b1?L?b2?

.

固体热膨胀系数的测量

班级： 姓名： 学号： 实验日期：

一、实验目的

测定金属棒的线胀系数，并学习一种测量微小长度的方法。

二、仪器及用具

热膨胀系数测定仪(尺读望远镜、米尺、固体线膨胀系数测定仪、铜棒、光杠杆、温度计等)

三、实验原理

1．材料的热膨胀系数

线膨胀是材料在受热膨胀时，在一维方向上的伸长。在一定的温度范围内，固体受热后，其长度都会增加，设物体原长为L，由初温t1加热至末温t2，物体伸长了 △L,则有

?L??L?t2?t1? （1） （2）

???LL?t2?t1?此式表明，物体受热后其伸长量与温度的增加量成正比，和原长也成正比。比例系数称为固体的线胀系数。一般情况下，固体的体胀系数为其线胀系数的3倍。

2．线胀系数的测量

在式（1）中△L是个极小的量，这样微小的长度变化，普通米尺、游标卡尺的精度是不够的，可采用千分尺、读数显微镜、光杠杆放大法、光学干涉法等。考虑到测量方便和测量精度，我们采用光杠杆法测量。光杠杆系统是由平面镜及底座，望远镜和米尺组成的。光杠杆放大原理如下图所示：

当金属杆伸长△L时，从望远镜中叉丝所对标尺刻度前后为b

声波的衰减函数

声波在介质中传播时会被吸收而减弱，气体吸收最强而衰减最大，液体其次，固体吸收最小而衰减最小，因此对于一给定强度的声波，在气体中传播的距离会明显比在液体和固体传播的距离短。

一个声音在传播过程中将越来越微弱，这就是声波的衰减。造成声波衰减的原因有以下三个: 1.扩散衰减

物体振动发出的声波向四周传播，声波能量逐渐扩散开来。能量的扩散使得单位面积上所存在的能量减小，听到的声音就变得微弱。单位面积上的声波能量随着声源距离的平方而递减。 2.吸收衰减

声波在固体介质中传播时，由于介质的粘滞性而造成质点之间的内摩擦，从而使一部分声能转变为热能；同时，由于介质的热传导，介质的稠密和稀疏部分之间进行热交换，从而导致声能的损耗，这就是介质的吸收现象。介质的这种衰减称为吸收衰减。通常认为，吸收衰减与声波频率的平方成正比。

频率越高超声波越容易被吸收，随着传播距离增加超声波被吸收的越多，由于距离增加会使超声波吸收太多反射回来成像的强度减低。 3.散射衰减

当介质中存在颗粒状结构(液体中的悬浮粒子、气泡，固体中的颗粒状结构、缺陷、搀杂物等)而导致声波的衰减称散射衰减。通常认为当颗粒的尺寸远小于波长时，散射衰减与频率的四次方成正比；当颗粒尺寸与波长相