昆特管

✍ dations ◷ 2025-11-06 08:00:08 #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(英语:August Kundt)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。

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。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(英语:Node (physics)),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(英语:Acoustic streaming)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。

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