吴　肖, 熊建文

(1. 广东工业大学 实验教学部, 广东 广州　510006；2. 华南师范大学 物理与电信工程学院, 广东 广州　510006)



基于声卡和MMUSE软件的空腔共振实验研究

吴肖1, 熊建文2

(1. 广东工业大学 实验教学部, 广东 广州510006；2. 华南师范大学 物理与电信工程学院, 广东 广州510006)

介绍了以科学教育多媒体软件MMUSE(multimedia utilities for science education)为平台,基于声卡为采集系统进行的空腔共振实验研究,精确地测量了烧杯等空腔的共振频率,对赫姆霍兹共振子理论下的空腔共振频率公式进行了验证。

空腔共振； 声卡； MMUSE； 赫姆霍兹共振理论

近年来,基于声卡的数据采集以其低成本、高采样率、易实现等特点,备受实验仪器开发者的青睐。一台配有声卡的电脑,装上相应的采集软件,就可以给学生的物理实验提供一个简易的探究平台[1]。无论在大学还是中学,国内还是国外,以声卡作为数据采集器的物理实验探究是很普遍的[2-4]。本文所介绍的空腔共振实验就是基于声卡和采集软件——科学教育多媒体软件 (multimedia utilities for science education,MMUSE)[5]进行的一项探究,MMUSE软件是香港教育学院杨友源教授利用一些自由及开源软件开发的,其不仅可以采集数据,还可以对采集到的信号进行分析[6]。

1　实验原理

物体在外在波源刺激下做受迫振动,当波源频率与物体自然频率一致时会发生共振[7-8]。共振是自然界中十分常见的现象。对于空腔而言,其共振理论的基础为赫姆霍兹共振理论[9]。赫姆霍兹共振理论认为:当声波从窄管(颈部)行进到豁然开敞的共鸣腔时,绝大部分会反射回颈部,在空腔内部,随着空气的脉动,内部空气不断地压缩和膨胀,并最终导致压力升高或者降低,腔内压力的变化反过来又会影响颈部空气柱的振动。……