Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
успешной постановки опыта необходимо правильно подобрать его условия.
24. Налейте в блюдечко воды и расположите излучатель наклонно так,
чтобы торец его вибратора оказался наполовину погруженным в воду. При
настройке генератора в резонанс с вибратором вы будете наблюдать течение,
как бы исходящее из торца. Если на поверхность воды поместить легкие
плавающие тела, то они будут увлекаться этим течением.
25. Ликоподий следует насыпать тонким слоем на ровную поверхность перед
вибратором излучателя. При включении ультразвука ликоподий будет сдут
ультразвуковым ветром.
26. В опыте вблизи вибратора получаются узловые линии, отличные от
концентрических окружностей. Поскольку симметрия в условиях опыта
сохранилась, результат свидетельствует о том, что скорость
распространения звука в различных направлениях по текстолитовой пластинке
различна. Текстолит изготавливается из ткани, пропитанной специальными
смолами. Очевидно, скорость звука зависит от того, вдоль или поперек
волокна распространяется звуковая волна.
27. Способ получения фигур Хладни в звуковом диапазоне понятен из рис.
93.
Опыты показывают, что в звуковом диапазоне частот явление дисперсии
изгибных волн также существует. Например, при использовании в качестве
источников стеклянных трубок длиной 30 и 60 см (внутренним диаметром 0,5
и внешним 4,5 мм) длины изгибных волн в дюралевом диске толщиной 1,7 мм
(диаметром 120 мм) оказались равными соответственно Я, = 34,5 мм и Яг -
50,5 мм. Их отношение Я?/Я! = = 1,46 к, ^2. Частота при этом меняется в
два раза: одна стеклянная трубка вдвое длиннее другой. Таким образом,
опыт подтверждает, что скорость
153
звуковой изгибной волны пропорциональна корню' квадратному из частоты.
. 28. При определенных частотах капля воды на торце вибратора начинает
колебаться и крахмал перераспределяется, обозначая узловые линии. В 'Ьпы-
те можно наблюдать до 5-10 типов (их называют модами) колебаний, причем
каждому из них соответствует своя картина узловых линий. Разнообразие
этих картин удивительно, но еще более удивительно, что все они могут быть
объяснены строгой теорией.
29. Крахмал на поверхности вибратора обозначает узловые линии, очень
похожие на те, которые наблюдаются в опытах с фигурами Хладни. Из опыта
Рис. 93. Получение фигур Хладни на дюралевом диске при помощи стеклянных
трубок длиной 30 (а) и 60 см (б).
следует, что вибратор магнитострикционного излучателя колеблется не
поршнеобразно, а совершает сложное колебательное движение.
30. Ламповый генератор дает модулированные ультразвуковые колебания:
ультразвук 50 раз в секунду появляется и исчезает. Поэтому распределение
порошка в трубке Кундта усредняется так, что получается как бы "график"
стоячей волны в трубке. Тонкие пылевые слои, подымающиеся вверх от
основания трубки, в опыте не образуются.
31. В опыте вы увидите, как с ростом интенсивности растут вспучивания
на поверхности жидкости. Начиная с некоторого значения интенсивности
ультразвука, во вспучиваниях происходит фонтанирова-
154
ние жидкости. Наконец, при максимальной интенсивности жидкость
разбивается на слои, расположенные вертикально поперек трубки.
Для успешной постановки опыта существенна интенсивность стоячей волны,
образующейся в трубке Кундта. С целью увеличения интенсивности в опыте
можно использовать трубку не слишком большой длины и такого диаметра,
чтобы зазор между ее стенками и вибратором излучателя был минимальными
Отражатель при этом должен иметь ровную поверхность, ориентированную, как
и торец вибратора, строго перпендикулярно к оси трубки.
32. Изменения, которые нужно внести в конструкцию магнитострикционного
излучателя ультразвука средней частоты, чтобы использовать его в модели
ультразвукового интерферометра, понятны из рис. 94. Схему компенсации
можно оставить прежней, но использовать ее для регистрации изменений
анодного тока лампового генератора. Для этого схему компенсации следует
включить в разрыв провода, идущего к среднему отводу высокочастотного
трансформатора. В ламповом генераторе происходит выпрямление переменного
тока, поэтому в схеме компенсации можно использовать миллиамперметр,
рассчитанный на измерение постоянного тока.
35. Стоячая волна в суспензии алюминиевой краски в ацетоне обозначается
практически мгновенно. Поскольку длина ультразвуковой волны в этом опыте
довольно велика (порядка нескольких сантиметров), трудно допустить, что
частицы алюминиевой краски за ничтожно малый промежуток вРемени успеют
перераспределиться между узлами и
155
Рис. 94. Конструкция ультразвукового излучателя средней частоты,
используемого в модели интерферометра
1 - стеклянная трубка, 2-баночка с жидкостью, S - ферритовый вибратор, 4-
резиновый диск, в котором закреплен вибратор, 5-стойка излучателя,
изготовленная из винипласта; 6-обмотка возбуждения, 7-магниты,
поляризующие вибратор.
пучностями. Поэтому единственно верным объяснением опыта является
ориентирующее действие ультразвука.
