Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [26] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

мы предлагаем вам опыты, позволяющие лишь убедиться в его существовании.

На расстоянии около 5 мм от пламени свечи расположите торец вибратора магнитострикционного излучателя. Включите ультразвуковой генератор и настройте его в резонанс с вибратором. При этом вы заметите отклонение пламени, обусловленное идущим от вибратора слабым потоком воздуха (рис. 46). Пламя свечи послужило здесь индикатором ультразвукового ветра.

Ультразвуковой ветер можно наблюдать и в жидкости. Чтобы подтвердить это, взболтайте в стакане . с водой немного крахмала. Опус-

/7 Я--[ТП тите в жидкость вибратор излу-\о "п гЧШ чателя и подождите, пока суспен-

зия крахмала не успокоится. Подайте в воду ультразвук. Вы увидите, что в жидкости посте-Рис 46. К опыту, до- пенно установится медленное те-казывающему суще- J

ствование ультразву- чение, как бы исходящее из тор-кового ветра в воз- Ца вибратора.

духе Задание 24. Эксперименталь-

но покажите возможность существования ультразвукового ветра на поверхности жидкости.

Задание 25. При выполнении заданий 15 и 16 вы построили магнитострикционные излучатели без под-магничивания, ферритовые вибраторы которых имели длину 40-50 мм. Покажите, что такие излучатели дают более «сильный» ультразвуковой ветер, чем излучатели с вибраторами длиной около 160 мм. Попробуйте воспользоваться для обнаружения ультразвукового ветра легким сыпучим порошком (например, ликоподием), насыпанным перед торцом вибратора.

ФИГУРЫ ХЛАДКИ

Из оргстекла, эбонита, дюраля и т. п. толщиной 1-2 мм вырежьте круг диаметром 10-15 см: Положите круг на мягкую прокладку (в качестве которой лучше всего использовать поролон) и равномерно посыпьте его мелкими кристалликами какого-либо не



прилипающего к диску вещества. Если диск изготовлен из светлого материала, то в опытах удобно использовать марганцовокислый калий, если из темного- нашатырь, хлорноватокислый калий, сахарный песок.

Торцом вибратора расположенного вертикально магнитострикционного излучателя прикоснитесь к центру круга. Включите ультразвук. При этом кристаллики на поверхности диска сразу придут в движение и через несколько секунд обозначат концентрические круговые линии (рис. 47).

Из анализа ряда предыдущих опытов вы уже знаете, что частицы под действием ультразвуковых колебаний сбрасываются с пучностей и собираются в узлах. Таким образом, проделанный эксперимент показывает, что в круговой пластинке устанавливается стоячая волна.

Такая волна, очевидно, возникает благодаря интерференции падающей от излучателя и отраженной краем пластинки бегущих волн. Поскольку отражение происходит от акустически менее плотной среды, на краю должна образоваться пучность смещений стоячей волны. Эксперимент подтверждает это: первый узел отстоит от края пластинки на расстояние, равное половине промежутка между любыми соседними узлами. Так как расстояние между соседними узлами равно половине длины волны ультразвука в пластинке, то первый узел - в полном соответствии с теорией - образуется на расстоянии четверти длины волны от края пластинки.

Прикасайтесь вибратором к различным точкам посыпанного кристалликами круга. Вы увидите, что при этом каждый раз получаются разные фигуры. Изготовьте треугольную, прямоугольную и т. д.


Рис. 47. Узловые линии при интерференции из-гибных волн в круглой пластинке из эбонита.

Белым кружком обозначено место касания к пластинке торца вибратора. Перед включением ультразвука пластинка была равномерно посыпана мелко раздробленными кристалликами нашатыря.



пластинки. Все они при возбуждении ультразвуковых колебаний дают свои фигуры узловых линий (рис.48).

Эти фигуры называются фигурами Хладни по имени выдающегося ученого - «отца акустики» - Хладни, впервые наблюдавшего их более полутора веков назад в опытах со звуковыми волнами в пластинках.


Рис. 48. Фигуры Хладни на треугольной эбонитовой пластинке. Белым кружком обозначено место касания к пластинке торца вибратора.

Теоретическое изучение распространения звука в пластинках показывает, что по пластинке распространяется изгибная волна, скорость которой определяется формулой

4

•хгл/зра-сч =7л/зро-о») (32)

где d - толщина пластинки, Ли - длина изгибной волны, f - ее частота, р - плотность материала пластинки, к - модуль упругости и о - коэффициент поперечного сжатия. Изгибная волна возбуждается вибратором, колеблющимся в направлении, перпендикулярном к плоскости пластинки. Поэтому кажется вполне разумным допущение, что изгибная волна поперечна. Так мы и предполагали, рассматривая распространение изгибной волны в бумажном листе. На самом же деле, как показывают теория и эксперимент, изгибная волна одновременно и продольна, и поперечна (рис. 49).

Сравнив выражение (32) с формулой (24), нетрудно видеть, что скорость звука в пластинке, в отличие от скорости звука в стержне, зависит от ча-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 [26] 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52



0.0008