Выполнение работы. Задание 1.Определение длины ультразвуковой волны и

 

Задание 1. Определение длины ультразвуковой волны и

скорости звука в воздухе

1. Установите в диафрагме ширину щели b = 6 см.

2. Включите измерительную установку и, последовательно выполняя пункты инструкции по измерениям, получите зависи-мость углового распределения давления р(j) ультразвука в области дифракции.

3. С помощью инструментов приложения “Measure” измерьте угловые расстояния между минимумами или максимумами 1-го, 2-го, 3- го и т.д. порядков.

4. По формуле (3) или (5) вычислите длину ультразвуковой волны и определите ее среднее значение.

5. По стационарной частоте генератора f = 40 кГц и среднему значению длины волны определите скорость звука в воздухе.

6, Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	2j	j	l	<l>	f	u	uтеор	e
град	град	м	м	Гц	м/с	м/с	%

 

7. По известной в лаборатории температуре вычислите по формуле (9) скорость звука. Сравните экспериментальное и

 

 

- 8 -

вычисленное значения скорости звука, оцените погрешность измерений по формуле

8. По выполненной работе сделайте вывод.

Задание 2. Исследовать зависимость углового распределения

давления р(j) ультразвука в области дифракции.

1. С помощью измерительной установки получите распределения давления р(j) ультразвука в области дифракции для различной ширины щели (b = 4, 5, 6, 7, 8 см).

2. С помощью инструментов приложения “Measure” измерьте для каждого распределения р(j) угловые расстояния Dj между мини-мумами 1-го порядка и максимумы давления нулевого порядка. Считать давление ультразвука пропорциональным напряжению на выходе измерительного блока установки.

3. Для одного распределения р(j) измерьте амплитуды 1-го, 2 –го, 3- порядков.

4. Результаты измерений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

№	b	Dj	р0	р1	р2	р3	р1/р0	р2/р0	р3/р0
	мм	град	B	B	B	B	-	-	-

 

5. Постройте графики зависимостей Dj(b) и р₀(b).

6. Рассчитайте отношение максимальных значений давлений р/р₀ и сравните с теоретическими значениями (6).

7. По проделанной работе сделайте вывод.

 

 

- 9 -

Контрольные вопросы

 

1. Что понимают под ультразвуком, какими особенностями он обладает?

2. Как объясняют явление дифракции волн с помощью принципа Гюйгенса-Френеля?

3. Как при дифракции на щели выглядят условия минимума и максимума?

4. Как с помощью дифракции ультразвука на щели определяют его скорость в воздухе?

5. От каких факторов зависит скорость звука в воздухе?

 

Литература

 

1. СавельевИ.В. Курс физики. Т.2 М.: Наука. 1989. §§72,77.

2. Трофимова Т. И. Курс физики. М.: Высшая школа. 2003. §§ 153,154,158,160.

3. Федосеев В.Б. Физика. Ростов-на-Дону: Феникс. 2009.

4. Инструкция по эксплуатации оборудования фирмы “PHYWE”.

 

 

- 10 -

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Лаборатория

«Инновационные технологии обучения физике и КСЕ»