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

волны звука в воздухе. Если у вас под рукой есть штангенциркуль, то вы можете получить более точные результаты, измеряя расстояние не между узлами, а между пучностями стоячей волны, обозначенными тонкими пленками. Далее, зная частоту ультразвукового генератора (а если она вам неизвестна, ее всегда можно найти, измерив длину фер-ритового вибратора), по формуле с = Kf вычислите скорость звука в воздухе. Обычно в этом опыте получаются значения скорости, близкие к 340 м/с.

Советуем повторить описанный опыт с вибраторами разной длины и затем обработать результаты измерений так, как вы поступали при изучении распространения изгибной волны в пластинках. Анализ этой серии экспериментов покажет, что в исследованной вами области частот дисперсия звука в воздушной среде практически отсутствует.

Еще раз внимательно пронаблюдайте стоячую волну в трубке Кундта. Передвигая отражатель, вы заметите, что порошок сдувается с узлов. Объясняется это явление, по-видимому, наличием ультразвукового ветра.

Ближайшая к отражателю пучность отстоит от него на расстояние, равное половине расстояния между любыми соседними пучностями или узлами, т. е. на расстояние четверти длины ультразвуковой волны. Следовательно, в плоскости отражателя расположен узел смешений стоячей волны. Но в этой плоскости интерферируют две волны (падающая на отражатель и отраженная им), имеющие разность хода, равную нулю. Согласно теории интерференции в точках, где разность хода между волнами равна нулю, расположен максимум интенсивности интерференционной картины, а у вас в опыте получается узел, т. е. минимум. Такой результат можно объяснить только тем, что при отражении звука от акустически более плотной среды фаза волны меняется на л или, как говорят, происходит потеря полуволны. Сопоставьте результат этого наблюдения с тем, что вы обнаружили, делая опыты по интерференции ультразвуковых волн, в бумажном листе и в пластинках. Сделайте соответствующие выводы.



Исчерпывают ли описанные опыты и наблюдения те явления, которые можно обнаружить, следя за поведением порошка в трубке Кундта? Конечно, нет. Совершенно невозможно дать полное описание явлений, происходящих даже в столь ограниченной области, как трубка Кундта. Вы должны это иметь в виду, и поэтому рассчитывать в своей работе больше всего на самих себя. Будет прекрасно, если для себя вы откроете новое явление там, где, казалось бы, уже все известно. Пусть вначале вам не удастся объяснить его. Но есть книги, библиотеки, вы учитесь, и то, что пока не совсем ясно, станет постепенно понятным.

Будет гораздо хуже, если вы пройдете мимо чего-то необычного, не обратите на него внимания, не запишете условий, в которых вы заметили это необычное, посчитаете его ошибкой, потому что в книжке ничего об этом не говорится. Действуя так, можно упустить многое.

Тем, кому все это кажется недостаточно убедительным, кто думает, что, сделав описанное, он сделал все возможное, мы советуем вообще убрать из трубки Кундта отражатель. Получится ли в таком случае стоячая волна? Если она получилась, то откуда берется необходимая для ее образования отраженная волна? И в трубке, и вне ее воздух, разве может в.воздухе от воздуха отражаться звук? А что находится рядом с открытым концом: пучность или узел смещений стоячей волны? А что должно там находиться по теории?

Видите, все не так просто. Опыты можно разнообразить бесконечно, и результаты каждого из них достойны изучения.

Попробуйте заменить порошок в трубке Кундта жидкостью, например водой. Для этого вам придется закрыть один конец трубки герметически: введите в трубку отражатель, обмотайте его и конец трубки высоковольтной изолентой и закрутите вокруг места соединения проволоку. Теперь, чтобы получить стоячую волну, нужно передвигать трубку вместе с закрепленным в ней отражателем относительно вибратора магнитострикционного излучателя,



Включив ультразвуковой генератор и настроив его в резонанс с вибратором, получите в трубке стоячую волну. Вы обнаружите, что налитый в трубку слой воды примет вид «застывшей» волны.


Рис. 53. К определению длины ультразвуковой волны в трубке Кундта с помощью жидкости.

Схема установки (с) и ее внешний вид (б). /-линейный источник света, 2-трубка Кундта с тонким слоем воды, 3-отражатель, 4-вибратор излу-яателя, 5-белый экран, на котором получаются изображения источника.

Результат опыта объясняется тем, что вода периодически выжимается из пучностей давлений стоячей волны, возникающей в трубке Кундта, и поднимается в узлах давлений. Пучности давлений совпадают с узлами смещений стоячей волны. Поэтому, если вы будете внимательны, то увидите, что уровень воды в



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



0.0054