2018年8月26日 星期日

利用干涉量聲速

這也是在物理教育年會裡面靈光一現的想法
回實驗室一試果然!!

這次我們用干涉來玩玩看
所謂干涉就是兩個波疊加的結果
一般說來有位向相同的建設性干涉
和位向剛好相反的破壞性干涉

若兩個波的頻率相同
利用位向差(1/2波長)就可以用破壞性干涉的圖形來知道波長
加上頻率就可以算出聲速了

找一個可以顯示波形的APP
最好是可以順便標示出dB值和頻率的更好
我是用oscope 
https://play.google.com/store/apps/details?id=org.sbaudio.oscope

如果要量化
還要將dB值轉換成功率才能比較
用這個網頁就可以幫你算出來
https://www.convertworld.com/zh-hant/power/dbm.html

接下來就是將聲音連接到兩個喇叭上
先將其中一個喇叭接上聲音,然後再將兩個喇叭都開(相同位置)
可觀察到量測出來的振幅變大了
(這個振幅單位不是能量,而是分貝,因此不能直接用振幅距離來看能量的消長情形)
再慢慢向前移動其中一個喇叭
在某個距離振幅會忽然變得很小
這就是產生破壞性干涉的位置
以實驗來說約2公分的距離
再向前移動2公分又會恢復成極大值





這個2公分就是1/2波長
帶入頻率8749Hz
算出聲速為0.04*8749=350m/s
超準的啊~~

直交流電模擬器(頻閃現象)

每年去物理教育年會總有些收穫
這次因為彭大立老師的啟發
可以利用555來模擬交流電通過LED的情形
注意,這只是模擬
因為交流電為正弦波
但用555模擬出來的是方波
不過省去電線確實是方便許多

555要作出60Hz左右的頻率可以直接用555計算機就知道所需的電容和電阻
不用自己測量或計算
估狗打555計算機就有

電路圖如下

直接集成作在電路板上才會方便






但攝影機因為有掃頻的問題
除非我甩動的速度極快
不然看出來都是有斷斷續續的感覺
不過肉眼觀察十分清楚

後來直接裝上謝乖乖送的指尖陀螺上
速度就夠快,相機也可以拍出來了

接上直流電時,LED燈恆亮
所以看到的燈是連續的


但接上交流電後(555模擬),因為紅綠兩個LED反接
所以也是交錯亮的
甩動時就會看到亮區是間隔開的


用手機拍也可以拍出如省電燈泡那樣的黑線