为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划共振演示实验报告 唱歌火精灵 吃火的管子会唱歌 【题目】 唱歌火精灵 ——吃火的管子会唱歌 中学物理中，我们知道一切正在发声的物体都在振动，振动停止，发声也停止在不少管制乐器中，由于簧片的振动，带动管内的空气柱振动，从而发出悠扬的乐音但是，一根火烧下的钢管为什么也能发出声音呢？下面就让我们实验和探究吃火的管子唱歌的奥秘 【实验装置及材料】 传热较不易的不锈钢管钢丝网瓦斯喷灯隔热手套 【实验演示】 图一图二图三 实验时，一只手带隔热手套握住不锈钢管，另一只手打开瓦斯喷灯，对如图一一样对不锈钢管下端加热直听到明显的响声，移开并关闭瓦斯喷灯然后如上图二，竖直放置不锈钢管，观察实验现象，发现不锈钢管发出嘹亮的响声接着如上图三，竖直放置不锈钢管，观察实验现象，发现不锈钢管并不像竖直放置时发出声音实验演示完毕 【原理思考】 1、管子是怎么发出声音的 2、为什么管子竖直放置时候能发声，水平放置却不行？ 3、对照管制乐器发声原理，两者有何共同点？ 4、怎样让火烧的管子发出音调高低不同的声音? 【原理探究】 不锈钢管截面图如右图示。
钢管下端装有一块钢丝网，当钢丝 网被加热的时候，管内的空气柱受热膨胀上升，钢网和空气产生共 振但由于气流的速度太快，同时形成湍流, 发出声音较弱停止加热之后，里面的空气温度比外面的高，气流 以层流的形式通过钢丝网，钢丝网和气体共振， 产生驻波，形成较强的声响直到钢丝网温度降 到某一界限为止 垂直放置时： 如右图气流的运动方向，钢管底部的铁网因加热生高温度，与 顶端产生温差，管中气体因密度不同而流动，且流动的空气在管中 形成驻波共振所致 水平放置时： 如右图气流的运动方向,因管中的热气体是 向两端溢出，管中未形成驻波故没有声音发出 对比管制乐器的发音原理可以知道，管内的钢丝网相当于乐器的簧片，热空气的对流共振，就等同于人口将空气吹入乐器管中 ，产生 共振发声 由此，可以改变管得长度，使其发出不同的基音由理论和实验得，管越短，基音的波长就也越短，随着管的长度不断缩短，所发的声音的频率就也随之升高，所发声音也越来越高音 【问题及讨论】 1、这个实验为什么要使用不易导热的不锈钢管？ 使用不易导热的不锈钢较于普通钢管有两个优点，一是实验中需要加热钢丝网，使空气受热，产生上下温差，形成空气柱共振。
假如使用导热性良好的管子，会使上下的温差降低，甚至同温，形不成空气柱的流动和共振，产生的实验现象不明显二是防止实验时操作不当造成烫伤等危险事故 2、能不能用酒精灯等相对火力较低的热源代替瓦斯喷灯对其进行加热？ 由于酒精灯的火力很低，对一个物体加热到一定的温度需要的时间会增长对于这个实验，需要的是加热使空气柱的急剧上升，产生较强的声响如果使用酒精灯，加热的过程较长，空气柱受热就会较均匀，没有形成空气明显的自下而上的流动，得不到很明显的实验效果 【生活应用】 1、空气共振现象广泛运用于制造管制乐器 2、固体中也同样存在共振，在设计桥梁时必须考虑共振对桥梁承重梁的影响 【心得与建议】 通过实验的探究，我们观察到了空气在管子中流动时会产生共振的物理现象从中学习到了：在深入了解物理原理的条件下，可以通过不同的有趣的物理实验方法，实现同一物理现象在不同形式条件下的表现和诠释在生活中，我们应该多注意生活中常见的一些现象，对事物和现象多思考，我们学到的东西也要学以致用提高自己的素养 【参考数据】 1、http:///experiments/thermodynamics/singingpipe/ 2、singingpipe唱歌的管子 /programs/view/xFVrcSMeJqY/ 3、百度文库、 【附录】 基音 一般的声音都是由发音体发出的一系列频率、振幅各不相同的振动复合而成的。
这些振动中有一个频率最低的振动，由它发出的音就是基音即：基音是一个系统能够维持最低频率的驻波所发出的声音 驻波 定义1：在有一定稳定度和风速的条件下，出现在山脊上空和下风方向上的波谷和波峰保持不动的一种空气波动运动 应用学科：大气科学；动力气象学 定义2：可以用时间函数与位置函数之乘积来表征的波 应用学科：电力；通论 定义3：波形不向前传播，仅在平衡位置振动的一种波动 应用学科：海洋科技；海洋科学；物理海洋学定义4：可见波形在空间不移动的波 应用学科：水产学；水产基础科学 两列振幅相同的相干波在同一直线上沿相反方向传播时互相叠加而成的波，称为驻波频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波波在介质中传播时其波形不断向前推进，故称行波；上述两列波叠加后波形并不向前推进，故称驻波引 湍流 定义1：流体中任意一点的物理量均有快速的大幅度起伏，并随时间和空间位置而变化，各层流体间有强烈混合在河渠流动中当雷诺数大于500～XX时出现 应用学科：地理学；水文学 定义2：速度、压强等流动要素随时间和空间做随机变化，质点轨迹曲折杂乱、互相混掺的流体运动 应用学科：电力；通论 定义3：海洋水体中任意点速度大小和方向都显著变动的(不稳定的)紊乱流动。
应用学科：生态学；水域生态学 换言之，湍流指的是最高频谱峰值 湍流产生原因主要有两个： 1.当空气流动时，由于地形差异造成的与地表的“摩擦”； 2.由于空气密度差异和气温变化的热效应空气气团垂直运动 这两种运动往往相互关联 层流 层流是流体的一种流动状态流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线 共振演示仪 实验现象 将仪器放置在水平桌面上，按通电源，仔细调节电源电压，使电机转速逐渐增快，可观察 到弹性刚片从长到短逐个振动弹性刚片从长到短逐个振动的过程中，可观察到同一弹性刚片 在不同频率时，两个方向的振动情况，还可以发现一个方向上会出现两次振动并观察比较振动 时的振幅调节到一定频率时，在较长的刚片中可观察到驻波现象 物理原理 一个振动系统，如果没有能量的不断补充，振动最终会停下来因此，为了获得稳定的振 动，通常对系统加一个周期性的外力，称为策动力在周期性的策动力作用下的振动为受迫振 动理论计算表明，受迫振动在稳定后的振动频率与策动力的频率相同振幅与策动力的频率有关系策动力的频率公式式中为系统固有频率，为阻尼系数当策动力的频率满足式时，则系统振幅达到最大，称 即当策动力的频率与固有频率相同时发生共振现象。
系统的固有频为共振一般因为阻力很小，所以共振的条件可以近似写为： 率一般与系统的弹性系数和惯量有关系在惯量相同的情况下，弹性越大，固有频率越大；在弹性相同时，惯量越大，固有频率越小所以，由同种材料做成的截面相同的弹簧片，越长的固有频率越小 仪器功能 利用长短不同的弹性刚片在周期性外力作用下做强迫振动，当弹性片的固有频率与强迫外力频率相同时产生共振现象调节频率，观察在弹性片中形成的驻波 黑龙江科技学院物理演示实验室 近代物理实验报告 顺磁共振实验 学院班级 姓名学号 时间XX年5月10日 顺磁共振实验实验报告 【摘要】 电子顺磁共振又称电子自旋共振由于这种共振跃迁只能发生在原子的固有磁矩不为零的顺磁材料中，因此被称为电子顺磁共振；因为分子和固体中的磁矩主要是自旋磁矩的贡献所以又被称为电子自旋共振简称“EPR”或“ESR”由于电子的磁矩比核磁矩大得多，在同样的磁场下，电子顺磁共振的灵敏度也比核磁共振高得多在微波和射频范围内都能观察到电子顺磁现象，本实验使用微波进行电子顺磁共振实验 【关键词】 顺磁共振，自旋g因子，检波 【引言】 顺磁共振又称为电子自旋共振，这是因为物质的顺磁性主要来自电子的自旋。
电子自旋共振即为处于恒定磁场中的电子自旋在射频场或微波场作用下的磁能级间的共振跃迁现象顺磁共振技术得到迅速发展后广泛的应用于物理、化学、生物及医学等领域电子自旋共振方法具有在高频率的波段上能获得较高的灵敏度和分辨率，能深入物质内部进行超低含量分析，但并不破坏样品的结构，对化学反应无干扰等优点，对研究材料的各种反应过程中的结构和演变，以及材料的性能具有重要的意义研究了解电子自旋共振现象，测量有机自由基DPPH的g因子值，了解和掌握微波器件在电子自由共振中的应用，从矩形谐振长度的变化，进一步理解谐振腔的驻波 【正文】 一、实验原理 电子的自旋轨道磁矩与自旋磁矩?l?? 原子中的电子由于轨道运动，具有轨道磁矩，其数值为： l号表示方向同Pl相反在量子力学 中PePl2me，负，因 而 ?l??B1)?B?2me称为玻尔磁子电子除了轨道运动外，其中e 还具有自旋运动，(转载于:写论文网:共振演示实验报告)因此还具有自旋磁矩，其数值表示为：?s??ePs? me 由于原子核的磁矩可以忽略不计，原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成原子的总磁矩：?j??gej(j?1)?l(l?1)?s(s?1)Pjg?1?2me，其中g是朗德因子：2j(j?1)。
在外磁场中原子磁矩要受到力的作用，其效果是磁矩绕磁场的方向作旋进，也 ???g 就是Pj绕着磁场方向作旋进，引入回磁比 同时原子角动量Pj和原子总磁矩 Pj?m,m?j,j?1,j?2,e2me，总磁矩可表示成?j??Pjj取向是量子化的Pj在外磁场方向上的投影为：其中m称为磁量子数，相应磁矩在外磁场方向上?j 的投影为：?j??m??mg?B;m?j,j?1,j?2, 电子顺磁共振?j 原子磁矩与外磁场B相互作用可表示为：E???j?B??mg?BB???mB不同的磁量子数m所对应的状态表示不同的磁能级，相邻磁能级间的能量差为?E??B，它是由原子受磁场作用而旋进产生的附加能量 如果在原子所在的稳定磁场区又叠加一个与之垂直的交变磁场，且角频率?满足条件??g?BB，即???E??B，刚好满足原子在稳定外磁场中的邻近二能级差时，二邻近能级之间就有共振跃迁，我们称之为电子顺磁共振P当原子结合成分子或固体时，由于电子轨道运动的角动量常是猝灭的，即j近似为零，所以分子和固体中的磁矩主要是电子自旋磁矩的贡献根据泡利原理，一个电子轨道最多只能容纳两个自旋相反的电子，若电子轨道都被电子成对地填满了，它们的自旋磁矩相互抵消，便没有固有磁矩。
通常所见的化合物大多数属于这种情况，因而电子顺磁共振只能研究具有未成对电子的特殊化合物 弛豫时间 实验样品是含有大量具有不成对电子自旋所组成的系统，虽然各个粒子都具有磁矩，但是在热运动的扰动下，取向是混乱的，对外的合磁矩为零当自旋系统处在恒定的外磁场H0中时，系统内各质点的磁矩便以不同的角度取向磁场H0的方向，并绕着外场方向进动，从而形成一个与外磁场方向一致的宏观磁矩M当热平衡时， 分布在各能级上的粒子数服从波耳兹曼定律，即： N2E?E1?E?exp(?2)?exp(?)N1kTkT 式中k是波耳兹曼常数，k=×10-16，T是绝对温度计算表明，低能级上的粒子数略比高能级上的粒子数多几个这说明要现实出宏观的共振吸收现象所必要。