姜兴东　范小龙(兰州大学大学物理实验中心，甘肃兰州730000)



弦振动实验音叉水平旋转90°的实验现象研究*

姜兴东范小龙
(兰州大学大学物理实验中心，甘肃兰州730000)

摘要：文章采用物理图像分析的方法,对弦振动实验中音叉水平旋转90°的实验现象进行了分析，解释了音叉水平旋转90°后（与通常弦振动横波的实验现象对比）驻波数减半的原因，利用实验结果验证了我们的理论分析结果。

关键词：弦振动；驻波；音叉水平旋转；驻波数减半

Abstract:During the string vibration experiment, the tuning fork is horizontally rotated 90°and it is found that the standing wave number decreases to one half compared with that during an usual shear wave string vibration experiment. The phenomenon is analyzed and the reason for the change of the standing wave number is discussed using physical image analysis method. In addition, the theoretical analyzed result is verified by the experimental result in this work.

Keywords:string vibration; standing wave; tuning fork rotated 90°horizontally; standing wave number decreases to one half

两列振幅相等，频率相同，质点的振动方向相同，波的传播方向相反的简谐波，当弦线的长度为半波长的整数倍时，形成振幅最大而稳定的驻波。弦振动实验是大学物理实验中[1-5]研究驻波最典型的例子。然而在实验中,如果形成的驻波数为偶数，此时将音叉水平旋转90°，会发现驻波数减半的实验现象。对此实验现象，文献和教材中都没有详细的解释。本文通过理论分析及实验，合理解释了弦振动实验音叉水平旋转90°的实验现象。

一、实验原理

（一）弦振动实验原理[5]

如图1所示，我们研究弦线上一点m的振动，这个点离固定端的距离为l，用x表示前进波到达m所经过的路程；而反射波到达m点所经过的路程为x+2l，所以前进波和反射波分别用下列公式表达。

图1　弦线上一点m处振动示意图

形成驻波时，离固定端距离为l的某点m的振动是y1和y2的代数和，经过三角函数的变换，得

此式即为驻波方程。从方程可以得到驻波的波长lN（相邻波节或波腹的距离）等于形成这个驻波的两个干涉行波波长λ的一半，即lN=。……