利用智能手机显示声音的频谱并探究声压级与距(2)
声强与声压的关系为
对于特定的点声源,其声功率级Lw是一个定值.
联立式(1)和式(2)得
式(3)反映了声压级随距离衰减的关系. 在智能手机Phyphox软件中,“Audio Amplitude”功能能够直接测量出某处声音的声压级(SPL). 本实验在距声源某一距离r1处测量其声压级L1,其后在多处距离r2处测得多个声压级L2,然后绘制出图像,最后得到拟合图线方程及其斜率、截距. 通过与式(3)作比较,验证其是否成立.
3.2 实验步骤
1)将手机1和2放在水平桌面上,将手机1的扬声器与手机2的麦克风孔正对.
2)打开手机1的Phyphox软件,打开Generator功能,频率调至任意固定值,点击右上角的开始按钮,手机音量调至最大.
3)打开手机2的Phyphox软件,打开”Audio Amplitude”功能,点击右上角的开始按钮,手机开始检测声音的声压级.
4)调整手机1和2的位置,使手机1的扬声器与手机2的麦克风孔距离r1为5 cm,待界面读数稳定后,记录声压级数值L1.
5)调整两手机间的距离r2,每次增加5 cm,分别记录声压级数值L2.
6)绘制出图像,得到拟合图线方程,与式(3)作比较,计算相对偏差.
3.3 实验记录与处理
在与声源距离r1为5 cm处测得声压级数值L1为-26.3 dB,表1为实验中记录的与声源不同距离r2处的声压级数值L2.
表1L2实验记录表r2/cmlgr1r2 L2/
将表1中的实验数据输入Excel文档,绘制对应的图像,得到拟合图线与方程.
图拟合图线
从图2可知:
与式(3)中的斜率k0=-20,r1为5 cm处测得的声压级数值L1=-26.3 dB对比,可知斜率的相对偏差为3.87%,截距的相对偏差为4.18%. 上述计算结果得到的误差均在5%之内,验证式(3)成立.
4 结束语
以上2个声学实验显示,利用智能手机做物理实验具有精确度较高、现象直观、仪器简单、操作简便等特点[6],将智能手机引入中学物理教学课堂能够解决部分地区教学仪器不足的问题,提高中学物理课堂效率,使课堂教学符合学生的认知规律. 但是目前智能手机在物理教学中的应用还不广泛,部分实验结合智能手机需要重新设计并且存在局限性,需要一定的开发时间.
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邓沛恩(1996-),男,广东东莞人,华南师范大学物理与电信工程学院2019级硕士研究生,研究方向为学科教学(物理).
指导教师:程敏熙(1962-),男,广东广州人,华南师范大学物理与电信工程学院副教授,博士,研究方向为光电技术与系统、物理实验设计. E-mail:
文章来源:《应用声学》 网址: http://www.yysxzz.cn/qikandaodu/2021/0501/467.html
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