昆特管
昆特管是一种声学实验装置，在1866年由德国物理学家奥古斯都·昆特[1][2]发明，用于测量气体或固体杆中的声速。 现在一般用它来展示驻波和声压。
工作原理
[编辑]昆特管是一个含有少量细微粉末的透明水平管，这些粉末可以是软木灰、滑石粉或石松粉，现在也常用液体（如水或煤油）来实现。[3]在管的一端是一个单一频率的声源（一个纯音），昆特当时使用的是一个金属棒共鸣器，通过摩擦它引起震动发出声响，但是现在通常使用一个产生正弦波的信号发生器，并连接一个扬声器。管的另一端被一个活塞锁定，它可用于调整管的长度。
首先打开发声器并调节活塞，使管中的声音突然变得更响。此时昆特管正在共振，即从管一端出发的入射波，和被另一端反射得到的反射波，之间相差了波长的整数倍。此时，管的长度等于整数个半波长，两列声波叠加为驻波，振幅为零的点以一定的空间间隔沿管排列，称为波节，此处空气较平静，粉末漂浮在流动空气中或沉降下来。 而振幅最大的点处于两波节之间，称为波腹，此处粉末会大幅振动。相邻波节（或波腹）之间的距离是半个波长。通过测量这个距离，可以求得声波波长λ。如果已知频率f，可以求得空气中的声速u：
更精确的说，粉末的运动实际上是受声流影响，而这些声流是由声波与管内表面空气的边界层相互作用引起。[4]
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ Kundt, A. Ueber eine neue Art Akustischer Staubfiguren und über die Anwendung derselben zur Bestimmung der Shallgeschwindigkeit in festen Körpern und Gasen. Annalen der Physik (Leipzig: J. C. Poggendorff). 1866, 127 (4): 497–523 [2009-06-25]. Bibcode:1866AnP...203..497K. doi:10.1002/andp.18662030402. （原始内容存档于2014-01-02） （德语）.
- ^ Kundt, August. Acoustic Experiments. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. Vol. 35 no. 4 (UK: Taylor & Francis,). January–June 1868: 41–48 [2009-06-25].
- ^ Poynting, John Henry; Thomson, J. J. A Textbook of Physics: Sound 3rd. London: Charles Griffin & Co. 1903: 115–117.
- ^ Faber, T. E. Fluid Dynamics for Physicists. UK: Cambridge University Press. 1995: 287. ISBN 0-521-42969-2.
拓展阅读
[编辑]- Hortvet, J. (1902). A manual of elementary practical physics. Minneapolis: H.W. Wilson. Page 119+.