Простые опыты с ультразвуком - Майер В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Коагуляция гидрозолей требует заметно большего времени. Особенно
отчетливо развитие процесса коагуляции во времени можно наблюдать, если
получать стоячую волну в эмульсии керосина в воде.
36. В опыте образуется стоячая волна за счет интерференции волны,
падающей на поверхность жидкости, и отраженной этой поверхностью волны
(рис. 95). Эксперимент позволяет определить частоту магнитострикционного
излучателя. С этой целью
Рис. 95. Стоячая волна в суспензии крахмала в воде.
I -кювета с суспензией,
2-вибратор излучателя.
Рис. 96. Схема опыта к заданию 37.
1 - кювета с суспензией крахмала в воде, 2-стеклянная пластинка, 5-
вибратор излучателя. Стоячая волна образуется при отражении ультразвука
от стенки кюветы.
необходимо измерить расстояние между 10-20 пучностями стоячей волны,
вычислить длину ультразвуковой волны и по известной скорости звука в воде
определить частоту.
37. В опыте можно наблюдать отражение ультразвуковой волны от
стеклянной пластинки (рис. 96). Если стеклянную пластинку заменить
пластинкой из оргстекла, то можно будет одновременно наблюдать отражение
и прохождение волн через пластинку.
38. При использовании низкочастотного излучателя для получения стоячей
волны в суспензии алюминиевой краски в ацетоне необходимо очень тщательно
подобрать условия опыта. Аналогичные опыты с
156
ультразвуковыми излучателями средней и высокой частот очень просты и
получаются всегда.
39. Излучатель с ферритовым вибратором длиной 40-50 мм дает значительно
более интенсивную ультразвуковую волну, чем излучатель с вибратором
длиной 160 мм. Об этом можно судить по величине отклонения крылышка
радиометра. Поэтому вообще все опыты по радиационному давлению
ультразвука в воздухе лучше производить с таким излучателем.
1!'При постановке опытов не следует включать ультразвук на слишком
большое время, так как это почти неизбежно приведет к разрыву ферритового
вибратора на части.
41. Над небольшой алюминиевой баночкой закрепите стальной шарик и залейте
баночку составом пластмассы "Протакрил" или эпоксидной смолой так, чтобы
шарик был погружен в состав наполовину Рис- 97- Способ из-(рис. 97).
После полимеризации пластмассы вы получите требуемую ,_шарик от подшип,
ультразвуковую линзу. Возможны ннка с держателем,
1 J 2-пластмасса "Про-
И иные варианты изготовления уль- такрил", 3-баночка, тразвуковых линз.
Следует только иметь в виду, что недостаточно тщательное приготов-ление
составов приведет к появлению в теле линзы многочисленных воздушных
пузырьков, которые сильно ослабят интенсивность ультразвука.
43. С этой целью можно использовать стеклянную трубку длиной 40-50 мм.
Вода, поднимаясь по трубке вертикально вверх, будет переливаться через ее
край (иногда даже фонтанируя) обратно в баночку, укрепленную на
вибраторе.
45. В опыте можно использовать фольгу, в которую обертываются некоторые
конфеты. В растворе едкого калия в течение нескольких секунд в фольге
образуется отверстие по форме торца вибратора. Результат опыта
объясняется совместным действием ультразвуковой кавитации и химической
реакции между алюминием и щелочью.
Опыт показывает, что в воде разрушение фольги п°Д действием кавитации
происходит значительно
157
медленнее, чем в растворе щелочи. Поэтому можно сказать, что
ультразвуковая кавитация повышает скорость некоторых химических реакций.
46. Такой прибор нетрудно построить, слегка переделав школьный
спектроскоп. С этой целью нужно со столика спектроскопа удалить призму и
вместо нее расположить плоскопараллельную кювету. Далее, заменив окуляр
зрительной трубы десятикратной измерительной лупой, закрепить зрительную
трубу так, чтобы ее ось совпадала с осью коллиматора и была
перпендикулярна к кювете. Ультразвук в жидкость лучше всего вводить через
стенку кюветы. Частота магнитострикционного излучателя может быть выбрана
в пределах 3-5 МГц.
В опытах с этим прибором непосредственно измеряется расстояние между
дифракционными максимумами. Зная его и фокусное расстояние объектива
зрительной трубы, можно вычислить углы фй, а затем определить длину
ультразвуковой волны в жидкости. По измеренной длине волны и известной
частоте можно вычислить скорость звука.
47. Этот опыт очень эффектен: изменяя частоту ультразвукового
генератора, можно в довольно широких пределах "регулировать" расстояние
между дифракционными максимумами. Опыт качественно показывает зависимость
длины ультразвуковой волны от частоты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вот и закончилась эта небольшая книга. Вы познакомились с одним из
способов получения ультразвука, изучили некоторые физические свойства и
возможности практического использования ультразвуковых волн. Но это ли
главное? Пожалуй, нет.
Неизмеримо важнее то, что, самостоятельно делая опыты, вы учились
элементам исследовательской работы физика-экспериментатора.
Теперь эта работа подошла к концу. Вы поставили большую часть опытов,
описанных в книге. Кое-что, возможно, у вас и не получилось. Может быть,
