Ультразвуковые волны в жидкости

Описание модуля «Ультразвук»

Упругие волны, частоты которых превышают 20 кГц (высокочастотный порог слышимости человека) называютя ультразвуком. В данном разделе изучаются ультразвуковые волны в воде, частоты которых составляют 1-10 МГц. Для изучения ультразвуковых волн в жидкости, определения скорости этих волн и наблюдения дифракции света на ультразвуке предназначен модуль М08 «Ультразвук» (рис. 1). Корпус модуля содержит нижнюю часть 6 и верхнюю часть 2. Нижняя часть установлена на рейтере. В нее вмонтирован пьезокерамический излучатель ультраз­вука 8 с вогнутой верхней поверхностью. Излучатель с помощью ка­беля и разъема 7 (штекеры Ш4) подключается к ультразвуковому ге­не­ратору (прибор ПОЗ). Волны распространяются в вертикальном ка­нале корпуса. В корпусе имеется окно 5 для наблюдения за поведе­нием жидкости под действием ультразвука и для изучения дифракции света на ультразвуке.

Рис. 1. Модуль «Ультразвук»

Верхняя часть корпуса закреплена винтами 9 и легко снимает­ся, если ослабить эти винты. В нее ввернут шток с барабаном 1, по которому с помощью шкалы 2 отсчитывается координата штока. Один оборот барабана смещает шток на 1 мм. Если жидкость полностью за­полняет область между излучателем и штоком, то при определенных положениях штока в столбе жидкости возникают резонансы (стоячие волны), при этом возрастает нагрузка на излучатель, что приводит к уменьшению выходного напряжения ультразвукового генератора. Вращая барабан, перемещают шток и отмечают положения, соответс­твующие минимумам показаний вольтметра генератора. Расстояние между соседними такими положениями равны половине длины волны ультразвука.

Модуль М08 может использоваться в стандартной схеме наблю­дения дифракции Фраунгофера. Частота генератора задается студенту из паспортных данных модуля или измеряется им самостоятельно с помощью осциллографа или частотомера.