昆特管
昆特管是一種聲學實驗裝置，在1866年由德國物理學家奧古斯都·昆特[1][2]發明，用於測量氣體或固體杆中的聲速。 現在一般用它來展示駐波和聲壓。
工作原理
[編輯]昆特管是一個含有少量細微粉末的透明水平管，這些粉末可以是軟木灰、滑石粉或石松粉，現在也常用液體（如水或煤油）來實現。[3]在管的一端是一個單一頻率的聲源（一個純音），昆特當時使用的是一個金屬棒共鳴器，通過摩擦它引起震動發出聲響，但是現在通常使用一個產生正弦波的信號發生器，並連接一個揚聲器。管的另一端被一個活塞鎖定，它可用於調整管的長度。
首先打開發聲器並調節活塞，使管中的聲音突然變得更響。此時昆特管正在共振，即從管一端出發的入射波，和被另一端反射得到的反射波，之間相差了波長的整數倍。此時，管的長度等於整數個半波長，兩列聲波疊加為駐波，振幅為零的點以一定的空間間隔沿管排列，稱為波節，此處空氣較平靜，粉末漂浮在流動空氣中或沉降下來。 而振幅最大的點處於兩波節之間，稱為波腹，此處粉末會大幅振動。相鄰波節（或波腹）之間的距離是半個波長。通過測量這個距離，可以求得聲波波長λ。如果已知頻率f，可以求得空氣中的聲速u：
更精確的說，粉末的運動實際上是受聲流影響，而這些聲流是由聲波與管內表面空氣的邊界層相互作用引起。[4]
參見
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 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. （原始內容存檔於2014-01-02） （德語）.
- ^ 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.
拓展閱讀
[編輯]- Hortvet, J. (1902). A manual of elementary practical physics. Minneapolis: H.W. Wilson. Page 119+.