{4.3.2 (5.14)}{Дифракция света на ультразвуковой волне в жидкости}
Описание файла
PDF-файл из архива "{4.3.2 (5.14)}{Дифракция света на ультразвуковой волне в жидкости}", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МФТИ (ГУ). Не смотря на прямую связь этого архива с МФТИ (ГУ), его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Ïåðâàÿ ðåäàêöèÿÏàâåë Ïëþñíèí. Ãðóïïà 573Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà 4.3.2 (5.14):Äèôðàêöèÿ ñâåòà íà óëüòðàçâóêîâîé âîëíå â æèäêîñòèÖåëü: èçó÷åíèå äèôðàêöèè ñâåòà íà ñèíóñîèäàëüíîé àêóñòè÷åñêîé ðåøåòêå è íàáëþäåíèå ôàçîâîé ðåøåòêè ìåòîäîì òåìíîãî ïîëÿÎáîðóäîâàíèå: îïòè÷åñêàÿ ñêàìüÿ, îñâåòèòåëü, äâà äëèííîôîêóñíûõ îáúåêòèâà, êþâåòà ñ æèäêîñòüþ, êâàðöåâûé èçëó÷àòåëü ñ ìèêðîìåòðè÷åñêèì âèíòîì, ãåíåðàòîð óëüòðàçâóêîâîé ÷àñòîòû, ëèíçà, âåðòèêàëüíàÿ íèòü íà ðåéòåðå, ìèêðîñêîïÒåîðåòè÷åñêîå ââåäåíèå: ðàáîòå èçó÷àåòñÿ äèôðàêöèÿ ñâåòà íà ôàçîâîé ðåøåòêå.Àêóñòè÷åñêóþ ðåøåòêó áóäåì ðàññìàòðèâàòü êàê ôàçîâûé ýêðàí.
Ïðè íåáîëüøèõ àìïëèòóäàõ çâóêîâîé âîëíû ïîêàçàòåëü ïðåëîìëåíèÿ æèäêîñòènìåíÿåòñÿ ïî çàêîíó(1)n = n0 (1 + m cos Ωx),ãäåΩ- âîëíîâîå ÷èñëî äëÿ ÓÇ-âîëíû (Ω= 2π/Λ), Λ- äëèíà ÓÇ - âîëíû,m- ãëóáèíà ìî-äóëÿöèè ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ, îïðåäåëÿåìàÿ èíòåíñèâíîñòüþ óëüòðàçâóêîâîé âîëíû(m 1).Ïóñòü ôàçà ñâåòîâûõ êîëåáàíèé íà ïåðåäíåé ïîâåðõíîñòè æèäêîñòè ðàâíà íóëþ. Òîãäàíà çàäíåé ïîâåðõíîñòè (â ïëîñêîñòèz = 0)îíà ðàâíàϕ = knL = ϕ0 (1 + m cos Ωx),(2)ãäåL - òîëùèíà ñëîÿ æèäêîñòè â êþâåòå, k - âîëíîâîå ÷èñëî äëÿ ñâåòà k = 2π/λ, λ - äëèíàϕ0 = kn0 L.Òàêèì îáðàçîì, â ïëîñêîñòè z = 0 ôàçà ñâåòîâûõ êîëåáàíèé ÿâëÿåòñÿ ïåðèîäè÷åñêîé ôóíêöèåé êîîðäèíàòû x, ò.å ÓÇ-âîëíà â æèäêîñòè ñîçäàåò ôàçîâóþ äèôðàêöèîííóþ ðåøåòêó.ñâåòîâîé âîëíû,Óñëîâèå òîíêîãî òðàíñïàðàíòà:ΛmLrλL(3)×èñòî ôàçîâàÿ àêóñòè÷åñêàÿ ðåøåòêà ðåàëèçóåòñÿ ëèøü íà äîñòàòî÷íî ñëàáîé ÓÔ-âîëíå.Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà:Ðèñ.
1: Ñõåìà íàáëþäåíèÿ äèôðàêöèè íàÐèñ. 2: Íàáëþäåíèå àêóñòè÷åñêîé ðåøåòêèàêóñòè÷åñêîé ðåøåòêåìåòîäîì òåìíîãî ïîëÿËàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêåÏåðâàÿ ðåäàêöèÿÏàâåë Ïëþñíèí. Ãðóïïà 573Õîä ðàáîòû:1. Ñîáåðåì ñõåìó ñîãëàñíî ðèñóíêó 1, ïîäãîòîâèì ïðèáîðû ê ðàáîòå2. Äëÿ íåñêîëüêèõ ÷àñòîò ãåíåðàòîðà îïðåäåëèì ïîëîæåíèÿ äèôðàêöèîííûõ ïîëîñ. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé çàíåñåì â òàáëèöó:Ðèñ. 3: Êîîðäèíàòû äèôðàêöèîííûõ ïîëîñ3. Íà îäíîì ëèñëå ïîñòðîèì ãðàôèêè çàâèñèìîñòèY = Y (m).
Äëÿm= tan α= lmêàæäîé ÷àñòîòûîïðåäåëèì ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ïîëîñàìè: l1Ðèñ. 4:Y = Y (m)4. Äëÿ êàæäîé ÷àñòîòû ãåíåðàòîðà ðàññ÷èòàåì äëèíó ÓÇ âîëíû, à òàêæå ñêîðîñòü çâóêà ïî ôîðìóëàìΛ=fλtan α ,v = νΛ:Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêåÏåðâàÿ ðåäàêöèÿν, M Hz1.42051.39021.0968Ïàâåë Ïëþñíèí.
Ãðóïïà 573tan α, ìì(0.178 ± 0.005)(0.170 ± 0.003)(0.141 ± 0.002)Λ, ìì(1.007 ± 0.056)(1.054 ± 0.037)(1.271 ± 0.036)v,ì/ñ(1430 ± 80)(1465 ± 50)(1395 ± 40)< v >= (1430 ± 80)ì/c,v = 1500ì/ñ.Òàêèì îáðàçîì ñðåäíÿÿ ñêîðîñòü ðàâíàñòâóåò òåîðåòè÷åñêèì îöåíêàì÷òî âïîëíå ñîîòâåò-5. Îïðåäåëèì ñêîðîñòü óëüòðàçâóêà â âîäå ìåòîäîì òåìíîãî ïîëÿ. Äëÿ ýòîãî íàñòðîèìâñå ïðèáîðû ê íîâûì èçìåðåíèÿì. Ðàññ÷èòàåì öåíó äåëåíèÿ ìàëîãî äåëåíèÿ îêóëÿðíîé øêàëû1ìì= 21äåëåíèå⇒ 1äåë=0.0476ìì.6.
Çàôèêñèðóåì ñ ïîìîùüþ îêóëÿðíîé øêàëû ìèêðîñêîïà êîîðäèíàòû ïåðâîé è ïîñëåäíåé èç õîðîøî âèäèìûõ â ïîëå çðåíèÿ ò¼ìíûõ ïîëîñ è êîëè÷åñòâî ñâåòëûõ ïðîìåæóòêîâ ìåæäó íèìè. Ðåçóëüòàòû èçìåðåíèé çàíåñåì â òàáëèöó:Ðèñ. 5: Êîîðäèíàòû äèôðàêöèîííûõ ïîëîñ â ìåòîäå òåìíîãî ïîëÿÄëÿ êàæäîé ÷àñòîòû ðàññ÷èòàåì ñîîòâåòñòâóþùóþ äëèíó ÓÇ âîëíû.7. Ïîñòðîèì ãðàôèê çàâèñèìîñòèΛ = F (1/ν):Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêåÏåðâàÿ ðåäàêöèÿÏàâåë Ïëþñíèí. Ãðóïïà 573Ïî óãëó íàêëîíà ãðàôèêà íàéäåì ñêîðîñòü çâóêà â âîäå:v = Λν = tan α = (1600 ± 170)ì/cÂûâîä:ìû èçó÷èëè äèôðàêöèþ ñâåòà íà ñèíóñîèäàëüíîé àêóñòè÷åñêîé ðåø¼òêå èïðîíàáëþäàëè ôàçîâóþ ðåøåòêó ìåòîäîì ò¼ìíîãî ïîëÿ.
Äâóìÿ ðàçëè÷íûìè ñïîñîáàìèáûëè íàéäåíû äëèíû ÓÇ âîëí, à èõ íèõ è èõ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ. Èç ïåðâîãî îïûòàìû ïîëó÷èëèv = (1430±80)ì/c, èç âòîðîãî - v = (1670±170)ì/c, ÷òî âïîëíå ñîîòâåòñòâóåò1500ì/còåîðåòè÷åñêèì îöåíêàì âËàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì ïî ôèçèêå.
