秦慧娴

一.设计原理与方法：

当平静的水面受到扰动后，水产生振动，并且向外传播， 虽然水的振动和水波向外传播情况能被看到，但水的振动频率与水波传播速度较难测定。本组利用激光器、硅光电池等器件，测定水波的速度与波长。

实验装置原理图如下图：

将扬声器纸盆下方与振子相连接，低频信号发生器功率输出端与扬声器相连接，接通电源后，在一定频率范围内扬声器发生振动，带动振子，在水表面产生平行水波。低频信号发生器电压输出端与示波器Ch1（通道1）相连接，调节信号频率，可改变扬声器振荡频率。在水槽上方搭建一可移动支架（见原理图），在水槽上方的支架上安装一半导体激光器，在水槽下方安装硅光电池，使激光稳定照射在硅光电池上，产生电压。查找资料可知：

其中，ΔL为照射在硅光电池上光斑中心離开平衡位置中心的距离；ΔU为硅光电池的输出电压。分析可知，硅光电池感光后输出的电压为一个余弦波，并且由于电池上方水的波动，产生电压的频率与水波频率相同

将硅光电池两端接入示波器Ch2（通道2），这样示波器上即可显示出两段相同频率的正弦波行。

此时转动移动转盘，在示波器上Ch2会相应移动。为避免外界环境影响，在实验过程中，在硅光电池上添加一个灯罩，避免周围光源影响，并且加入一信号放大电路，滤去干扰波。转动转盘，移动可移动支架，可看到波形2移动，移动一个周期后读取数据，即可测出水波的波长。

二.实验现象：

三.总结

1.波的传播速度只与介质有关，与其他因素无关，而此处实验得到波速随频率变化而变化，可能的原因是本实验的振子在水面上振动，除了带动水波振动，可能也带动了空气的振动，两种介质的振动混合在一起，造成了波速不同的复杂变化。

2.电压一定的情况下，频率越大，水波波长越小。且波的传播速度在小范围内越来越大。

3.在4HZ～100HZ时，示波器上水波的波形较好。

4.扬声器上所加的电压与振子振幅成正相关关系。