声速
　　声速，指声波在介质中传播的速度。是描述声波现象或声学研究的重要参量之一。

　　从声源发出的声波以一定的声速向周围传播，意味着声波的能量也以一定的速度向周围传播。目前所知，声波能够在所有物质（除真空外）中传播。其传播速度由传声介质的某些物理性质，主要是力学性质所决定。例如，声速与介质的密度和弹性性质有关，因此也随介质的温度、压强等状态参量而改变。气体中声速每秒约数百米，随温度升高而增大，0℃时空气中声速为331．4米／秒，15℃时为340米／秒，温度每升高1℃，声速约增加0．6米／秒。通常，固体介质中声速最大，液体介质中的声速较小，气体介质中的声速最小。另外，不均匀介质中的声速处处不等。各向异性介质中的声速随传播方向而异。

　　在有些情况下声速还与声波本身的振幅、频率、振动方式（纵波声速、横波声速等）有关。如果传播介质的尺寸不够大，则其边界对声速也有影响。因此为了使声速的量值确切地表征传声介质的声学特征，不受其几何形状的影响，一般须规定传声介质的尺寸足够大（理论上为无限大）情况下的声波传播速度。有时为了实用上的方便，也列出某些特殊情况下的声速，如固体细棒中的声速。

《教学参考资料》初中物理第一册

声速的测量
在弹性介质中，频率从20Hz到20kHz的振动所激起的机械波称为声波，高于20kHz，称为超声波，超声波的频率范围在2×104Hz-5×108Hz之间。超声波的传播速度，就是声波的传播速度。超声波具有波长短，易于定向发射等优点，在超声波段进行声速测量比较方便。

超声波在媒质中的传播速度与媒质的特性及状态等因素有关。因而通过媒质中声速的测定，可以了解媒质的特性或状态变化。例如，测量氯气、蔗糖等气体或溶液的浓度、氯丁橡胶乳液的比重以及输油管中不同油品的分界面等等，这些问题都可以通过测定这些物质中的声速来解决。可见，声速测定在工业生产上具有一定的实用意义。

本实验用压电陶瓷超声换能器来测定超声波在空气中的传播速度，它是非电量电测方法的一个例子。

实验原理
由波动理论可知，波速与波长、频率有如下关系：v = f λ，只要知道频率和波长就可以求出波速。本实验通过低频信号发生器控制换能器，信号发生器的输出频率就是声波频率。声波的波长用驻波法（共振干涉法）和行波法（相位比较法）测量。下图是超声波测声速实验装置图。
               [IMGA]http://www.teach.ustc.edu.cn/jpkc/guojia/dxwlsy/kj/part2/grade2/vos/image002.gif[/IMGA]
驻波法测波长
由声源发出的平面波经前方的平面反射后，入射波与发射波叠加，它们波动方程分别是：

叠加后合成波为：

y = ( 2Acos2pX/l ) cos2p ft

cos2pX/l = ±1 的各点振幅最大，称为波腹，对应的位置：

X =±nl/2                         ( n =0,1,2,3……)

cos2pX/l = 0 的各点振幅最小，称为波节，对应的位置：

X = ±(2n+1)l/4             ( n =0,1,2,3……)

因此只要测得相邻两波腹（或波节）的位置Xn、Xn-1即可得波长。

相位比较法测波长

从换能器S1发出的超声波到达接收器S2，所以在同一时刻S1与S2处的波有一相位差：j = 2px/l其中l是波长，x为S1和S2之间距离。因为x改变一个波长时，相位差就改变2p。利用李萨如图形就可以测得超声波的波长。

实验重点
了解超声波的发射和接收方法。
加深对振动合成、波动干涉等理论知识的理解。
掌握用驻波法和相位法测声速。

注意事项
确保换能器S1和S2端面的平行。
信号发生器输出信号频率与压电换能器谐振频率f 0保持一致。

参考资料
1．  赵凯华，陈熙谋           《电磁学》          高等教育出版社
2．  马文蔚等                 《物理学教程》      高等教育出版社
3．  谢行恕，康士秀，霍剑青   《大学物理实验》    高等教育出版社
4．  陆廷济，胡德敬，陈铭南   《物理实验教程》    同济大学出版社