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

нем стеклянную трубку, надетую на вибратор излучателя. Сделать это нужно для того, чтобы уменьшить потери интенсивности при введении ультразвука в воду (рис. 66).

Далее изготовьте радиометр. Прежде всего сделайте диск, полностью отражающий ультразвук в жидкость. Для этого вырежьте из тонкой латуни два круга диаметром около 30 мм и спаяйте их по краю так, чтобы между ними осталась воздушная прослойка. Как вам уже хорошо известно, ультразвук практически полностью отражается на границе раздела жидкость-газ, и поэтому можно считать, что коэффициент отражения в жидкости от диска; изготовлен-: ного описанным способом, равен единице. Пластилином или воском укрепите диск на стержне из медной

12 3 4 5


Рис 66. Способ введения ультразвука в жидкость, заполняющую

кювету.

1 - ферритовый вибратор, 2-резиновое колечко, расположеяное-лесередние вибратора, 3-отрезок резиновой трубки, 4-стеклянная трубка, 5-пластилин, 6-кювета из оргстекла с жидкостью.

проволоки и припаяйте его к горизонтальной оси, вращающейся с небольшим трением в конусных подшипниках скобы из жести. Такие подшипники нетрудно получить, выдавив шилом углубления в жестяной полоске. К оси припаяйте горизонтальный рычаг, по которому могла бы перемещаться небольшая гирька из медной проволоки (рис. 67).

Опустив диск радиометра в заполняющую кювету воду так, чтобы он был расположен на расстоянии нескольких миллиметров перед вибратором излучателя, уравновесьте передвижением гирьки радиометр. Затем включите ультразвуковой генератор и пронаблюдайте за отклонением диска.

Отметив перед началом опыта первоначальное положение диска, передвижением гирьки., по., горизонтальному рычагу радиометра вы можете при вклю: ченном ультразвуке вернуть диск прибора в отмечен-



ное положение. Измерьте линейкой расстояние / от гирьки до оси и Л от оси до центра диска. Взвешиванием определите вес Р вашей гирьки. Тогда, учитывая, что прибор находится в равновесии, можно записать уравнение

Fh = Pl,

где F - сила, действующая на диск со стороны ультразвуковой волны. Поскольку площадь диска



Рис. 67. К измерению радиационного давления ультразвука

в жидкости.

Конструкция радиометра (а) и внешний вид установки (б): / - полый латунный диск, :2-стержень-* из медной проволоки &- горизонтальная ось вращения, 4-рычаг,- 5-грузик.Клемма iia-передней стенке кюветы предназначена для крепления различних-приспособлений,,- например,

магнитострикционного излучателя на -частоту 8-15 МГц.

диаметром- d равна. Дли2, отсюда для радиационного давления получаем "формулу

„ 4F . API

Ь° ~ nd2 ~ nd2h -

(40)

Таким образом, интенсивность ультразвука в жидкости (не забывайте, что мы считаем диск радиометра полностью отражающим) можно рассчитать по формуле

т- soc 2Р/с

1 ~ 2 - ndVi • V*1

Подставив в эту формулу экспериментальные данные, вы получите значение интенсивности ультразвука порядка нескольких десятых ватта на квадратный сантиметр. Не нужно- преувеличивать точность своих измерений, но по порядку величины вы получаете верные результаты.



Радиационное давление ультразвука ответственно еще за один акустический эффект второго порядка: ультразвуковой фонтан на границе раздела двух жидкостей или жидкости и газа. Наблюдать «настоящий» фонтан на тех частотах и с теми интенсивно-стями ультразвука, с которыми вы имеете дело (без дополнительных средств, о которых речь пойдет ниже), довольно трудно, но обнаружить обусловленное радиационным давлением вспучивание поверхности жидкости вполне можно.

Налейте в баночку, укрепленную на вибраторе, как описано выше (см. рис. 56), немного воды так, чтобы торец вибратора находился на глубине 1-2 мм

под поверхностью жидкости. Подайте ультразвук максимальной интенсивности. Тогда вода над вибратором вспучится, образуя хорошо заметный бугорок.

В опыте вместо воды лучше использовать спирт. Если вы тщательно отладите установку, то сумеете получить фонтанчик высотой до 1 см, из которого будут вылетать небольшие капли спирта (рис. 68).

Задание 39. Поставьте опыты по радиационному давлению ультразвука в воздухе, пользуясь магнитострикционный излучателем без подмагничивания с вибратором длиной 40-50 мм. Сравните интенсивность ультразвука, создаваемого в воздухе излучателями, вибраторы которых имеют длину около 160 и 50 мм.


Рис. 68. Ультразвуковой фонтанчик на поверхности жидкости.

/-баночка, 2-стеклянная трубка, 3-пластилин, 4-ферритовый вибратор низкочастотного излучателя.

ФОКУСИРОВКА УЛЬТРАЗВУКА ЛИНЗОЙ

Для увеличения интенсивности ультразвука в определенном направлении или в некоторой области применяются акустические фокусирующие системы. Простейшими из них являются зеркала и линзы. Изготовить ультразвуковую линзу довольно просто, а опыты с ней настолько красивы и физически содер-



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



0.0011