Определение скорости ультразвука

 

Скорость ультразвука определяется формулой

                                         V = Ln,                                       (2)

где L — его длина волны; n — частота. Если частота известна, то задача сводится к определению длины волны L.

С этой целью в данной работе используется вспомогательная прозрачная дифракционная решетка, период которой d известен. При нормальном падении света на такую решетку в фокальной плоскости объектива трубы образуется дифракционный спектр, состоящий из ряда максимумов. Из теории решетки (см. § 10 разд.3) следует, что направления на эти максимумы должны удовлетворять условию

                                   ,                                (3)

где — угол, под которым образуется максимум k-го порядка.

В нашем случае углы дифракции малы, поэтому . Из сравнения формул (1) и (3) следует, что

                            ,                         (4)

где Dx¢ и Dx — расстояния между соседними максимумами в фокальной плоскости объектива трубы, соответственно, для обычной и ультразвуковой решеток.

Определив Dx¢, Dx и зная d, можно найти и .

1. Включите осветитель. Сфокусируйте окуляр-микрометр на четкое видение визирного креста нитей (вращением накатанного кольца). Приблизьте окуляр-микрометр к трубе так, чтобы в его поле зрения возникло изображение коллиматорной щели (без параллакса относительно визирного креста).

2. Установите в держатель рядом с кюветой вспомогательную решетку. В поле зрения окуляра-микрометра вместо изображения коллиматорной щели должна появиться система дифракционных максимумов (нулевой максимум наиболее яркий). Измерьте окуляром-микрометром отсчет их положения x _k (не менее трех раз), отмечая одновременно порядок k каждого максимума. Результаты запишите в табл.1.

Таблица 1

 

Порядок максимума k	x k, дел.	x- k, дел.
…	….	…

 

После этого уберите дифракционную решетку.

3. Включите генератор ультразвуковых колебаний и дайте ему несколько минут на прогрев. Затем, медленно поворачивая ручку регулятора частоты и ручку плавной регулировки частоты, в заданном диапазоне (см. указатель на лабораторном столе) отыщите несколько резонансов, при которых в поле зрения окуляра появляется дифракционная картина.

4. Выбрав из них тот резонанс, при котором дифракционная картина наиболее яркая и содержит наибольшее число максимумов, запишите показания генератора (частоту генератора определите по градуировочному графику) и измерьте с помощью окуляра-микрометра положение всех дифракционных максимумов. После этого генератор выключите. Результаты измерений занесите в заранее заготовленную таблицу, аналогичную табл.1.

5. По разности полученных отсчетов вычислите расстояния между симметрично расположенными максимумами одного порядка, отношение этих расстояний к порядку спектра и их среднее значение. Последнее равно двойному среднему расстоянию между соседними максимумами (Dx¢ — для обычной решетки, Dx — для ультразвуковой решетки).

Затем по формулам (4) и (2) найдите длину волны  и скорость V ультразвука.

 

Задание 2

 

⇐ Предыдущая33343536373839404142Следующая ⇒

Поделиться: