Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Майер В.В. -> "Простые опыты с ультразвуком" -> 36

Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.

Майер В.В. Простые опыты с ультразвуком — М.: Наука, 1978. — 160 c.
Скачать (прямая ссылка): prostieopitisultrazvukom1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 51 >> Следующая

вибратора, 3-отрезок резиновой трубки, 4-стеклянная трубка, 5-пластилин,
6-кювета из оргстекла с жидкостью.
проволоки и припаяйте его к горизонтальном оси, вращающейся с небольшим
трением в конусных подшипниках скобы из жести. Такие подшипники нетрудно
получить, выдавив шилом углубления в жестяной полоске. К оси припаяйте
горизонтальный рычаг, по которому могла бы перемещаться небольшая гирька
из медной проволоки (рис. 67).
Опустив диск радиометра в заполняющую кювету воду так, чтобы он был
расположен на расстоянии нескольких миллиметров перед вибратором
излучателя, уравновесьте передвижением гирьки радиометр. Затем включите
ультразвуковой генератор и пронаблюдайте за отклонением диска.
Отметив перед началом опыта первоначальное положение диска, передвижением
гирьки., по., горизонтальному рычагу радиометра вы можете при включенном
ультразвуке вернуть диск прибора в отмечен*
112
ное положение. Измерьте линейкой расстояние I от гирьки до оси и Л от оси
до центра диска. Взвешиванием определите вес Р вашей гирьки. Тогда,
учитывая, что прибор находится в равновесии, можно записать уравнение
Fh = Pt,
где F - сила, действующая на диск со стороны ультразвуковой волны.
Поскольку площадь диска
Рис. 67. К измерению радиационного давления ультразвука
в жидкости.
Конструкция радиометра (а) и внешний вид установки {б):
1 - полый латунный диск, -2-стержень-* из "медной проволоки,
горизонтальная о.сь вращения, 4 -рычаг,- 5-грузик.- Клемма iia-передней
стенке кюветы предназначена для крепления различных^приспо.соб'лений,-
например, магнитострикционного излучателя на частоту 8-15 МГц.
диаметром- d равна. 74л.d2, отсюда для радиационного давления получаем
формулу
с------iL - _1PL (40)
0,0 " пd2 - nd2h '
Таким образом, интенсивность ультразвука в жидкости (не забывайте, что мы
считаем диск радиометра полностью отражающим) можно рассчитать по формуле
/ - _So?___2Plc_
1 ~ 2 - nd2h • к '
Подставив в эту формулу экспериментальные данные, вы получите значение
интенсивности ультразвука порядка нескольких десятых ватта на квадратный
сантиметр. Не нужно- преувелизд-гв-ать точность своих измерений, но по
порядку величины вы получаете верные результаты.
113
Радиационное давление ультразвука ответственно еще за один акустический
эффект второго порядка: ультразвуковой фонтан на границе раздела двух
жидкостей или жидкости и газа. Наблюдать "настоящий" фонтан на тех
частотах и с теми интенсивностями ультразвука, с которыми вы имеете дело
(без дополнительных средств, о которых речь пойдет ниже), довольно
трудно, но обнаружить обусловленное радиационным давлением вспучивание
поверхности жидкости вполне можно.
Налейте в баночку, укрепленную на вибраторе, как описано выше (см. рис.
56), немного воды так, чтобы торец вибратора находился на глубине 1-2 мм
под поверхностью жидкости. Подайте ультразвук максимальной интенсивности.
Тогда вода над вибратором вспучится, образуя хорошо заметный бугорок.
В опыте вместо воды лучше использовать спирт. Если вы тщательно отладите
установку, то сумеете получить фонтанчик высотой до 1 см, из которого
будут вылетать небольшие капли спирта (рис. 68).
Задание 39. Поставьте опыты по радиационному давлению ультразвука в
воздухе, пользуясь магнито-стрикционным излучателем без подмагничивания с
вибратором длиной 40-50 мм. Сравните интенсивность ультразвука,
создаваемого в воздухе излучателями, вибраторы которых имеют длину около
160 и 50 мм.
ФОКУСИРОВКА УЛЬТРАЗВУКА ЛИНЗОЙ
Для увеличения интенсивности ультразвука в определенном направлении или в
некоторой области применяются акустические фокусирующие системы.
Простейшими из них являются зеркала и линзы. Изготовить ультразвуковую
линзу довольно просто, а опыты с ней настолько красивы и физически содер-
Рис. 68. Ультразвуковой фонтанчик на поверхности жидкости.
/-баночка, 2-стеклянная трубка, 3-пластилин, 4- ферритовый вибратор
низкочастотного излучателя.
114
жательны, что опускать их описание было бы неразумно.
Фокусное расстояние ультразвуковой линзы можно найти аналогично тому, как
это делается для оптической линзы. Пусть плоская ультразвуковая волна
нормально падает на тонкую плоско-вогнутую линзу. Положим, что после
прохождения линзы все лучи, падавшие на нее параллельно главной
оптической оси, соберутся в точке F, которая является фокусом линзы.
Обозначим радиус кривизны вогнутой поверхности линзы через R; пусть аир -
соответственно углы падения и преломления волн на границе раздела сред 1
и 2, в которых скорости звука равны Ci и с2 (рис. 69).
Согласно закону преломления, справедливому для
волн любой природы, sin a ci
. р- = - = щ9, (42)
sin р с2 ' v '
где п\2 - относительный показатель преломления вто-
рой среды по отношению к первой. Рассматривая лишь параксиальные, или
приосевые, лучи (только в этом случае все лучи ультразвукового пучка
соберутся в фокусе), мы должны считать углы а, |3 и у малыми. Заменяя
синусы самими углами, из (42) имеем
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 51 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed