Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
опытами, фотографии которых приведены на рис. 57, 58 и 62. б. В трубке
одновременно находятся суспензия крахмала в воде и эмульсия керосина б
воде. Крахмал коагулирует в пучностях, а керосин-в узлах смещений
стоячей волны.
отстояться, чтобы относительно крупные капли керосина успели всплыть
вверх, и, открыв кран внизу сосуда, аккуратно слейте эмульсию в пробирку,
отделяя ее тем самым от керосина. Для успешной постановки опыта важно
отсутствие в эмульсии крупных капель керосина (эмульсия на вид должна
быть совершенно однородной).
Полученную эмульсию наберите в стеклянную трубку и поместите ее на
вибратор ультразвукового излучателя средней частоты точно так же, как вы
это делали при использовании суспензии крахмала в во-
1Гб
де. Спустя некоторое время после начала облучения (обычно значительно
превышающее время, необходимое для коагуляции крахмала в воде) можно
увидеть, как мельчайшие капельки керосина коагулируют, но теперь уже не в
пучностях, а в узлах смещений, причем верхний узел отстоит от поверхности
жидкости на четверть длины волны ультразвука.
Из опытов следует вывод, что диспергированное (размельченное) в жидкости
вещество коагулирует в узлах смещений, если его плотность меньше
плотности жидкости, и в пучностях смещений стоячей волны, если его
плотность превышает плотность жидкости.
Для более эффектного подтверждения этого вывода можно провести опыт
одновременно с эмульсией керосина и суспензией крахмала в воде. В
последнем случае, поскольку керосин коагулирует в узлах смещений, а
крахмал - в узлах давлений, эти вещества окажутся в трубке
пространственно разделенными (рис. 63).
Сравните эти опыты с экспериментами со стоячей волной в трубке Кундта. Не
правда ли, явления, происходящие в них, очень похожи?
Задание 32. Постройте модель ультразвукового интерферометра, пользуясь
магнитострикционным излучателем ультразвука средней частоты. Ламповый
генератор, обеспечивающий работу излучателя, питается переменным током.
Означает ли это, что в схеме компенсации нельзя использовать
измерительный прибор постоянного тока?
Задание 33. Применяя магнитострикционный излучатель, обеспечивающий
получение ультразвука средней частоты, измерьте скорость звука в
суспензии крахмала в воде. Оцените точность этих измерений по сравнению с
точностью аналогичных измерений, которые можно сделать, пользуясь
низкочастотным излучателем и суспензией алюминиевой краски в ацетоне.
Задание 34. Экспериментально докажите, что ультразвук может
распространяться по изогнутому волноводу (рис. 64).
107
Задание 35. Вы поставили опыты по образованию стоячей волны в суспензии
алюминиевой краски в ацетоне и в суспензии крахмала в воде. Первые опыты
выше были объяснены ориентирующим действием ультразвука, а вторые - его
коагулирующим дейст* вием. Правильны ли такие объяснения? Обоснуйте
их соображениями, вытекающими непосредственно из эксперимента.
Задание 36. На поверхность вибратора магнитострнк ционного излучателя,
дающего ультразвук частотой порядка 1 МГц, нанесите каплю транс-
Рис. 64. Ультразвуковые волноводы.
форматорного или вазелинового масла и помес-стите на нее склеенную из
оргстекла кювету (дно кюветы должно иметь толщину не более 1 мм). В
кювету налейте дистиллированную воду и взболтайте в ней небольшое
количество крахмала (оптимальную "концентрацию" крахмала нетрудно
подобрать опытным путем). Включите генератор и настройте его в резонанс с
вибратором. Объясните наблюдаемое явление.
Задание 37. Выполнив опыт по предыдущему заданию, погрузите в налитую з
кювету жидкость стеклянную пластинку толщиной около 2 мм так,
108
чтобы она была расположена под углом 45° к поверхности вибратора.
Пронаблюдайте и объясните соответствующее явление.
Задание 38. Повторите опыты по образованию стоячей волны в суспензии
алюминиевой краски в ацетоне, используя магнитострикционные излучатели,
дающие ультразвук средней и высокой частот.
РАДИАЦИОННОЕ ДАВЛЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА
Продольная звуковая волна представляет собой периодически чередующиеся
области сжатий и разрежений, которые распространяются в среде с
постоянной скоростью. Следовательно, в каждой точке звукового поля
существует переменное звуковое давление.
Вместе с тем звуковая волна оказывает и постоянное давление на
встречающиеся на ее пути препятствия. Это давление" звука называется
радиационным.
Радиационное давление свойственно всем волнам вообще, ' независимо от их
природы: и волны на поверхности жидкости, и звук, и свет "давят" на
препятствия. Экспериментальное доказательство существования светового
давления, полученное русским .'физиком П. Н. Лебедевым, явилось
выдающимся ;:.|кладом в науку и принесло славу блестящего
экспериментатора нашему соотечественнику. Его ученик А. Б. Альтберг,
будучи еще студентом, построил первый звуковой радиометр и доказал
существование радиационного давления звука. Чтобы почувствовать,
насколько непросты были его опыты, проведенные в начале этого столетия,
