Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
на столе, нанесите на верхний торец ферритового вибратора каплю воды.
Настройте генератор в резонанс с вибратором и,отматывая витки обмотки
возбуждения, добейтесь ультразвуковых колебаний максимальной
интенсивности. При этом капля на торце должна мгновенно распылиться.
Такая работа, проделанная с ферритовыми вибраторами разной длины,
покажет, что для возбуждения ультразвуковых колебаний вибраторов без
подмагничивания весьма существенны как число витков, так и длина намотки
катушки возбуждения. Например, для возбуждения ферритовых вибраторов
длиной 60 и 35 мм обмотки возбуждения должны соответственно состоять из
90 и 50 витков провода ПЭЛ 0.8, намотанных на длину 20 и 15 мм.
Магнитострикционный излучатель без подмагничивания позволяет получить
ультразвук частотой Я-0 примерно 100 кГц. Интенсивность колебаний,
149
которая при этом может быть достигнута,.такова*что ненагруженные
ферритовые вибраторы в воздухе нередко разрываются на части.
Недостатком такого излучателя является то, что его обмотка возбуждения и
сам вибратор сильно jia-греваютс.я. Тем не менее магнитострикционный
излучатель без подмагничивания удобно использовать во многих опытах по
ультраакустике.
17. Нельзя, потому что обмотка возбуждения излучателя средней частоты
имеет небольшое число витков и для получения необходимого магнитного поля
нужно пропустить по ней значительный ток, а это . приводит к сильному
нагреванию обмотки и быстрому выходу ее из строя.
18. Для подмагничивания вибратора излучателя, обеспечивающего получение
ультразвука средней частоты, можно использовать электромагнит, состоящий
из железного сердечника диаметром 20 мм и длиной 50 мм и катушки,
содержащей примерно 500 витков провода ПЭЛ 0,51. Оптимальное значение
тока подмагничивания в этом случае будет составлять около 1-1,5 А.
19. Опыт показывает, что длина изгибной волны не. зависит от расстояния
между торцом излучателя и краем бумажного листа. Скорость изгибной волны
зависит от частоты. В этом нетрудно убедиться, если использовать в опыте
излучатели, вибраторы которых имеют разную длину. Тщательная постановка
этой серии опытов позволит вам доказать, что скорость изгибной волны
пропорциональна корню квадратному из частоты.
20. Внешний вид экспериментальной установки изображен на рис. 91.
Трубка зажата посередине в лапке универсального штатива и слегка касается
своим нижним концом листа бумаги, лежащего на поролоновой "подушке". При
возбуждении продольных колебаний трубки трением на листе получаются
интерференционные картины, подобные тем, которые образуются в опытах с
ультразвуковым излучателем (рис. 92). Для успешной постановки опыта важно
научиться уверенно, возбуждать звуковые колебания трубки. . В опыте
удобно использовать стеклянные трубки, диаметром 6 мм и длиной 30-40 см.
150.
21. Чтобы получить когерентные излучатели, возьмите две совершенно
одинаковые обмотки возбуждения и подключите их одновременно к выходу
одного и того же ультразвукового генератора. Вставьте в каркасы обмоток
ферритовые вибраторы одинаковой длины и подмагнитьте их полем,
создаваемым одинаковым числом магнитов. Попытайтесь настроить
ультразвуковой генератор в резонанс с обоими вибраторами. Как правило,
сразу это не удается сде-йть: вибратор одного излучателя будет колебаться
на чуть большей частоте, а другого - на немного меньшей. Постепенно
стачивая с помощью наждачного круга вибратор, возбуждающийся на меньшей
частоте, добейтесь того, чтобы оба вибратора колебались на одной частоте.
В этом случае с помощью порошка марганцовокислого калия можно выявить
устойчивую интерференционную картину на бумажном листе.
Если вибраторы колеблются в противо-фазе, то точно посередине между ними
должен находиться минимум интенсивности. Изменяя порядок подключения к
выходным клеммам генератора концов обмотки возбуждения одного из
излучателей, можно добиться колебания вибраторов в фазе; при этом
посередине между ними проходит максимум интенсивности.
В последних опытах лучше заострить концы ферритовых вибраторов, обтачивая
их на наждачном круге.
22. В этом опыте для введения ультразвука в во-ДУ следует использовать
способ, поясненный рис. 66.
23. Способ введения ультразвука в воду остается таким же, как в
предыдущем опыте. Шарики, сделанные из припоя на концах тонких
проволочек,
Рис. 91. Экспериментальная установка к заданию 20
151
Рис. 92. Интерференционные картины, получающиеся при отражении изгибной
волны от края бумажного листа.
Вэлпа возбуждается стеклянной трубкой и имеет частоту, лежащую в звуковом
диапазоне. Во всех опытах а, 6, в использовалась одна и та же стеклянная
трубка, изменялось только расстояние между ее концом и краем
листа.
нужно расположить вблизи торца вибратора вдоль направления
распространения ультразвуковой волны. Если расстояние между вибратором и
ближайшим к нему шариком слишком мало, то наблюдаемое явление может
осложниться притяжением этого шарика к вибратору. Таким образом, для
