5.14Б (1178250)
Текст из файла
4.3.2 (5.14Á). ÄÈÔÀÊÖÈß ÑÂÅÒÀÍÀ ÓËÜÒÀÇÂÓÊÎÂÎÉ ÂÎËÍÅ Â ÆÈÄÊÎÑÒÈÁ. Óñòàíîâêà ñ ãîðèçîíòàëüíîé ùåëüþ6-VI-2017 ã.ÄÎÏÎËÍÈÒÅËÜÍÎÅ ÎÏÈÑÀÍÈÅîïòè÷åñêàÿ ñêàìüÿ, îñâåòèòåëü, ñâåòîèëüòðû, êîíäåíñîð, ùåëü, äâà äëèííîîêóñíûõ îáúåêòèâà, êþâåòà ñ âîäîé, êâàðöåâûé èçëó÷àòåëüñ ìèêðîìåòðè÷åñêèì âèíòîì, ãåíåðàòîð ÓÇ-÷àñòîòû, ÷àñòîòîìåð, ëèíçà, îòñ÷¼òíîåóñòðîéñòâî, ìèêðîñêîï. ðàáîòå èñïîëüçóþòñÿ:Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ óñòàíîâêà. Èñòî÷íèê ñâåòà Ë (ðèñ. 4) ñ ïîìîùüþ êîíäåí-ñîðà Ê ïðîåöèðóåòñÿ íà âõîäíóþ (êîëëèìàòîðíóþ) ùåëü S ìîíîõðîìàòîðà.
Âõîäíàÿ ùåëü îðèåíòèðîâàíà ãîðèçîíòàëüíî è ïðèêðûòà êðàñíûì ñâåòîèëüòðîì Ô.Êîëëèìàòîðíûé îáüåêòèâ Î1 ïîñûëàåò ïàðàëëåëüíûé ïó÷îê íà êþâåòó ñ âîäîé C .ËÊÔSO1QÎ2BMΘm*r✛èñ. 4.Cf ✲✛f✲FÑõåìà äëÿ íàáëþäåíèÿ äèðàêöèè íà àêóñòè÷åñêîé ðåøåòêåÈçëó÷àòåëü Q, ïîãðóæåííûé â êþâåòó, ñîçäà¼ò ÓÇ-âîëíó.
Âåðòèêàëüíîå ïåðåìåùåíèå èçëó÷àòåëÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ âèíòîì I (ðèñ. 5), òîíêàÿ ïîäà÷à ëèìáîì II.Ïðè îïðåäåë¼ííûõ ïîëîæåíèÿõ èçëó÷àòåëÿ âîëíà ñòàíîâèòñÿ ñòîÿ÷åé.ÏðÏI✲ ❡ëII ✲èñ. 5.Ïðîâîëîêà Ïð, ïåðåêðåñòèå Ïè ðåïåðíàÿ ëèíèÿ ë â îêàëüíîéïëîñêîñòè îáúåêòèâà Î2èñ. 6.Óñòðîéñòâî äëÿ âåðòèêàëüíîãîïåðåìåùåíèÿ èçëó÷àòåëÿÏàðàëëåëüíûé ïó÷îê ñâåòà, äèðàãèðóÿ íà ñòîÿ÷åé çâóêîâîé âîëíå, îáðàçóåòäèðàêöèîííóþ êàðòèíó â îêàëüíîé ïëîñêîñòè F (ðèñ. 4) êàìåðíîãî îáüåêòèâà Î2 . Êàðòèíó ìîæíî íàáëþäàòü â ìèêðîñêîï Ì.Äèðàêöèîííûå ïîëîñû îðèåíòèðîâàíû ãîðèçîíòàëüíî. àññòîÿíèå ìåæäó íèìè ìîæíî èçìåðèòü ñ ïîìîùüþ ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà Â. Âèíò ïåðåäâèãàåòñòåêëî, ðàñïîëîæåííîå â ïëîñêîñòè F (ðèñ.
6), íà êîòîðîì ðàçìåùåíû òîíêàÿ ðåïåðíàÿ ëèíèÿ ë, ïåðåêðåñòèå Ï è òîëñòàÿ ïðîâîëîêà Ïð, (ïðîâîëîêà èñïîëüçóåòñÿòîëüêî â ìåòîäå ò¼ìíîãî ïîëÿ).1×¼òêîñòü äèðàêöèîííûõ ïîëîñ çàâèñèò îò ðÿäà àêòîðîâ, íàïðèìåð, îò øèðèíû ùåëè S , îò å¼ íàêëîíà ïî îòíîøåíèþ ê âåðòèêàëè, îò óãëà íàêëîíà êþâåòûê ïàäàþùåìó ëó÷ó è ò. ä.Äëèíà Λ óëüòðàçâóêîâîé âîëíû îïðåäåëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ (4):Λ sin Θm = mλ;(4)â ñèëó ìàëîñòè óãëîâ Θm îêîí÷àòåëüíîå âûðàæåíèå ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíîâ âèäåλ(6)lm = mf .Λãäå lm èçìåðåííîå íà îïûòå ëèíåéíîå ðàññòîÿíèå ìåæäó m-ì è íóëåâûì ìàêñèìóìàìè, à f îêóñíîå ðàññòîÿíèå îáúåêòèâà Î2 .Ñêîðîñòü v ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêà â âîäå ìîæíî ðàññ÷èòàòü, åñëè èçâåñòíà÷àñòîòà ν êâàðöåâîãî èçëó÷àòåëÿ:v = Λν.(5)Íàáëþäåíèå îïòè÷åñêèõ íåîäíîðîäíîñòåé, ñîçäàâàåìûõ óëüòðàçâóêîâûìè âîëíàìè â æèäêîñòè ìåòîäîì ò¼ìíîãî ïîëÿ.
Ïîïðîáóåì òåïåðü ïî-ëó÷èòü âèäèìîå èçîáðàæåíèå àçîâîé àêóñòè÷åñêîé ðåø¼òêè. Äëÿ ýòîãî ïðåæäåâñåãî íåîáõîäèìî ïîëó÷èòü â ïîëå çðåíèÿ ìèêðîñêîïà èçîáðàæåíèå çàäíåé ïëîñêîñòè (ñ÷èòàÿ ïî õîäó ñâåòîâûõ ëó÷åé) êþâåòû. Ýòî äîñòèãàåòñÿ ñ ïîìîùüþ âñïîìîeplaementsãàòåëüíîé ïîëîæèòåëüíîé ëèíçû Î, êîòîðóþ ðàñïîëàãàþò íà îïòè÷åñêîé ñêàìüåçà îêàëüíîé ïëîñêîñòüþ îáúåêòèâà Î2 (ðèñ.
3).Ïåðåìåùàÿ ìèêðîñêîï âäîëü îïòè÷åñêîé ñêàìüè, îêóñèðóþò åãî íà ïëîñêîñòü P , ãäå ðàñïîëîæåíî ÷¼òêîå èçîáðàæåíèå a′ b ′ êàêîãî-ëèáî ïðåäìåòà ab,âïëîòíóþ ïðèæàòîãî ê ñòåíêå êþâåòû. Ìîæíî ëè òåïåðü óâèäåòü â ìèêðîñêîïàêóñòè÷åñêóþ ðåø¼òêó ÓÇ-âîëíó?ÂQÎ1Î2SFÎPab′ba′ÌCèñ. 3. Íàáëþäåíèå àêóñòè÷åñêîé ðåø¼òêè ìåòîäîì ò¼ìíîãî ïîëÿÄëÿ íàáëþäåíèÿ àêóñòè÷åñêîé ðåø¼òêè â ðàáîòå èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä ò¼ìíîãî ïîëÿ, îñíîâàííûé íà óñòðàíåíèè öåíòðàëüíîãî äèðàêöèîííîãî ìàêñèìóìà ñïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ýêðàíà (ïðîâîëîêè).  ïîëå çðåíèÿ ìèêðîñêîïà íàáëþäàþòñÿ ÷åðåäóþùèåñÿ ñâåòëûå è ò¼ìíûå ïîëîñû, ïðè÷¼ì ðàññòîÿíèå ìåæäó òåìíûìèïîëîñàìè ñîîòâåòñòâóåò ñìåùåíèþ â ïëîñêîñòè êþâåòû íà Λ/2. Òàêèì îáðàçîì,2íàáëþäàåòñÿ õàðàêòåðíîå äëÿ ìåòîäà ò¼ìíîãî ïîëÿ óäâîåíèå ÷èñëà äåòàëåé ðàññìàòðèâàåìîé ñòðóêòóðû.Ýòîò îïûò ìîæíî ïðîâîäèòü òîëüêî ñî ñòîÿ÷èìè âîëíàìè, ò.ê.
â ñëó÷àå áåãóùåé âîëíû âèçóàëüíîå íàáëþäåíèå îêàçûâàåòñÿ íåâîçìîæíûì: ãëàç íå óñïåâàåòñëåäèòü çà áûñòðî ïåðåìåùàþùåéñÿ âîëíîé.ÇÀÄÀÍÈÅ ðàáîòå ïðåäëàãàåòñÿ èçìåðèòü êîîðäèíàòû ïîëîñ, îáðàçóþùèõñÿ ïðè äèðàêöèè ñâåòà íà àêóñòè÷åñêîé ðåø¼òêå, à òàêæå îïðåäåëèòü ïåðèîä ýòîé ðåø¼òêè ìåòîäîì ò¼ìíîãî ïîëÿ. Ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé ðàññ÷èòûâàåòñÿ ñêîðîñòüóëüòðàçâóêà â âîäå. Âñå èçìåðåíèÿ âåäóòñÿ íà ñòîÿ÷åé âîëíå.I. Îïðåäåëåíèå ñêîðîñòè óëüòðàçâóêà ïî äèðàêöèîííîé êàðòèíå1. à) Ñîáåðèòå ñõåìó ñîãëàñíî ðèñ. 4.
Âêëþ÷èòå îñâåòèòåëü. Ìàêñèìàëüíî îòêðîéòåâõîäíóþ ùåëü.á) Ïîìåñòèâ ëèñò áóìàãè ìåæäó êîëëèìàòîðîì è êþâåòîé, óáåäèòåñü, ÷òî ñâåòîâîå ïÿòíî ðàâíîìåðíî îñâåùåíî; çàòåì ïðîâåðüòå ñâåòîâîå ïÿòíî íà âûõîäåèç ïðèáîðà.  ñëó÷àå íåîáõîäèìîñòè îòöåíòðèðóéòå èñòî÷íèê ñâåòà è êîíäåíñîð(ñì. Òåõíè÷åñêîå îïèñàíèå ÒÎ, ïï. 1 è 2).â) Íàñòðîéòå ìèêðîñêîï è îòñ÷¼òíîå óñòðîéñòâî (ñì. ÒÎ, ïï. 3 è 4).Óñòàíîâèòå ðàáî÷óþ øèðèíó ùåëè 2030 ìêì (îòñ÷¼ò âåä¼òñÿ îò äåëåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî íà÷àëó îòêðûòèÿ ùåëè, ò.ê. íîëü ìîæåò áûòü ñáèò).2.
Ïîëó÷èòå â ïîëå çðåíèÿ ìèêðîñêîïà äèðàêöèîííóþ êàðòèíó (ñì. ÒÎ, ï.5).Ïåðåìåùàÿ èçëó÷àòåëü ñ ïîìîùüþ ëèìáà (ðèñ. 5), îöåíèòå ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû äëèíó ÓÇ-âîëíû êàê óäâîåííîå ðàññòîÿíèå ìåæäó íàèáîëåå ÷¼òêèìè äèðàêöèîííûìè êàðòèíàìè (êàðòèíà âèäíà íàèáîëåå ÷¼òêî, êîãäà â êþâåòå îáðàçóåòñÿñòîÿ÷àÿ ÓÇ-âîëíà).Öåíà äåëåíèÿ ëèìáà 10 ìêì; îäèí îáîðîò 50 äåëåíèé; ìàêñèìàëüíîå ïåðåìåùåíèå èçëó÷àòåëÿ 2 ìì.Îïðåäåëèòå ðàáî÷óþ ÷àñòîòó ïî ïîêàçàíèÿì ÷àñòîòîìåðà.Ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé îöåíèòå íà ìåñòå ñêîðîñòü çâóêà â âîäå, èñïîëüçóÿîðìóëó (5).3. Îïðåäåëèòå ïîëîæåíèÿ äèðàêöèîííûõ ïîëîñ. Ýòî óäîáíî äåëàòü â ñëåäóþùåìïîðÿäêå:à) ìåíÿÿ ÷àñòîòó ãåíåðàòîðà âáëèçè îäíîãî Ìö, íàéäèòå äèðàêöèîííóþêàðòèíó;á) âðàùåíèåì ëèìáà II (ðèñ.
5) äîáåéòåñü íàèëó÷øåé êàðòèíû: â ïîëå çðåíèÿäîëæíî áûòü 810 äèðàêöèîííûõ ïîëîñ;â) ñ ïîìîùüþ ïåðåêðåñòèÿ Ï è ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà îòñ÷¼òíîãî óñòðîéñòâà, óñòàíîâëåííîãî íà âûõîäå èç ïðèáîðà, îïðåäåëèòå êîîðäèíàòó Y (â äåëåíèÿõâèíòà) êàæäîé ñâåòëîé ïîëîñû (îêóëÿðíàÿ øêàëà ìèêðîñêîïà â ýòîì óïðàæíåíèèíå èñïîëüçóåòñÿ). Ñ ïîìîùüþ ÷àñòîòîìåðà îïðåäåëèòå ñîîòâåòñòâóþùóþ ÷àñòîòó.4. Ïîâòîðèòå èçìåðåíèÿ ï. 3 äëÿ ÷åòûð¼õïÿòè ÷àñòîò, â èíòåðâàëå îò îäíîãî äîñåìèâîñüìè Ìö. Îòêëþ÷èòå ñèãíàë ãåíåðàòîðà, íå âûêëþ÷àÿ åãî èç ñåòè.35. Äëÿ ïîäãîòîâêè óñòàíîâêè ê ñëåäóþùåìó óïðàæíåíèþ, ãëÿäÿ â îêóëÿð, çàêðîéòåïðîâîëî÷êîé (Ïð íà ðèñ.
6) öåíòðàëüíûé ìàêñèìóì (èçîáðàæåíèå ùåëè) è çàïèøèòå ïîêàçàíèÿ âèíòà, ïåðåìåùàþùåãî ïðîâîëî÷êó. Ýòî îáëåã÷èò âàì íàñòðîéêóìåòîäîì ò¼ìíîãî ïîëÿ.6. Ïîñòðîéòå íà îäíîì ëèñòå ãðàèêè Y = Y (m) (îò −m äî +m). Äëÿ êàæäîé ÷àñòîòû îïðåäåëèòå ïî íàêëîíó ïðÿìîé ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ïîëîñàìè (öåíàäåëåíèÿ ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà 4 ìêì).
Çíàÿ îêóñíîå ðàññòîÿíèå îáúåêòèâà Î2 (f = 28 ñì) è ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ êðàñíîãî èëüòðà (λ = 6400 ± 200 A),ðàññ÷èòàéòå äëèíó ÓÇ-âîëíû Λ ïî îðìóëå (6): lm = mf λ/Λ.àññ÷èòàéòå ñêîðîñòü çâóêà äëÿ êàæäîé ÷àñòîòû ïî îðìóëå (5) (v = Λν ) èñðåäíþþ ñêîðîñòü.7. Îöåíèòå ïîãðåøíîñòü ýêñïåðèìåíòà. Ñðàâíèòå ðåçóëüòàò ñ òåîðåòè÷åñêèì.II. Îïðåäåëåíèå ñêîðîñòè óëüòðàçâóêà ìåòîäîì ò¼ìíîãî ïîëÿ8. Äëÿ ïåðåõîäà ê ìåòîäó ò¼ìíîãî ïîëÿ îòîäâèíüòå ìèêðîñêîï îò ùåëè è ðàçìåñòèòåâ ïðîìåæóòêå ìåæäó íèìè äîïîëíèòåëüíóþ ëèíçó (ðèñ. 3).Ïîäíèìèòå èçëó÷àòåëü íàä êþâåòîé, ïëàñòèíêó ñ êàëèáðîâî÷íîé ñåòêîé (ñòîðîíà êâàäðàòà 1 ìì) îïóñòèòå â âîäó è ïðèæìèòå ê çàäíåé (ïî õîäó ëó÷à) ñòåíêåêþâåòû.àñøèðüòå âõîäíóþ ùåëü, ÷òîáû óâåëè÷èòü îñâåù¼ííîñòü ïîëÿ çðåíèÿ ìèêðîñêîïà. Íàéäèòå èçîáðàæåíèå ñåòêè íà ëèñòå áóìàãè (â ïëîñêîñòè P ) è óáåäèòåñü,÷òî ñâåò ïîïàäàåò íà îáúåêòèâ ìèêðîñêîïà.
Ïåðåäâèãàÿ ìèêðîñêîï âäîëü îïòè÷åñêîé îñè, íàñòðîéòåñü íà ðåçêîå èçîáðàæåíèå ñåòêè â ïëîñêîñòè P . Öåíòðèðóÿëèíçó Î ïî âûñîòå è âîêðóã ãîðèçîíòàëüíîé è âåðòèêàëüíîé îñåé, äîáåéòåñü òîãî,÷òîáû ÷¼òêî áûëè âèäíû êàê ãîðèçîíòàëüíûå, òàê è âåðòèêàëüíûå øòðèõè ñåòêè.Çàêðåïèòå ìèêðîñêîï.Îêóëÿðíàÿ øêàëà ìèêðîñêîïà îðèåíòèðîâàíà âåðòèêàëüíî. Èñïîëüçóÿ êàêìîæíî áîëüøóþ ÷àñòü ïîëÿ çðåíèÿ ìèêðîñêîïà, îïðåäåëèòå êîîðäèíàòû ñîâïàäàþùèõ øòðèõîâ îêóëÿðíîé øêàëû è ñåòêè1 .Ïðîâåäåííàÿ êàëèáðîâêà ñîîòâåòñòâóåò îïðåäåë¼ííîìó ïîëîæåíèþ ìèêðîñêîïà, ïîýòîìó íå ñëåäóåò ïåðåìåùàòü ìèêðîñêîï âäîëü ñêàìüè äî êîíöà ýêñïåðèìåíòà.àññ÷èòàéòå öåíó ìàëîãî äåëåíèÿ îêóëÿðíîé øêàëû â ýòîì ýêñïåðèìåíòå.9. Äëÿ íàáëþäåíèÿ àêóñòè÷åñêîé ðåø¼òêè óñòàíîâèòå ðàáî÷óþ øèðèíó ùåëè (2030 ìêì îò ¾íîâîãî íóëÿ¿). Óáåðèòå êàëèáðîâî÷íóþ ñåòêó èç êþâåòû, îïóñòèòåòóäà èçëó÷àòåëü è, âàðüèðóÿ ÷àñòîòó, ïîñòàðàéòåñü óâèäåòü çâóêîâóþ ðåø¼òêóâ ìèêðîñêîï.
Åñëè ðåø¼òêà âèäíà ïðè îòêðûòîì öåíòðàëüíîì ìàêñèìóìå, çíà÷èò,îíà ñëîæíàÿ àìïëèòóäíî-àçîâàÿ. Óìåíüøàÿ ìîùíîñòü óëüòðàçâóêà, äîáåéòåñüèñ÷åçíîâåíèÿ âèäèìîãî èçîáðàæåíèÿ ðåø¼òêè.10. Çàêðîéòå íóëåâîé äèðàêöèîííûé ìàêñèìóì ïðîâîëî÷êîé (ñì. óïð. III, ï. 5). Ýòîìîæíî ñäåëàòü, ãëÿäÿ ìèìî ìèêðîñêîïà íà ñòåêëî â îêàëüíîé ïëîñêîñòè îáúåêÂìåñòî êàëèáðîâêè îêóëÿðíîé øêàëû ìîæíî íàéòè ñîîòâåòñòâèå ìåæäó äåëåíèÿìè ïîïåðå÷íîãî ìèêðîìåòðè÷åñêîãî âèíòà è ëèíåéêè â êþâåòå.1411.12.13.14.15.16.òèâà Î2 .
Åñëè ïðîâîëî÷êà çàêðûâàåò èçîáðàæåíèå ùåëè, ïîëå çðåíèÿ ìèêðîñêîïàçàòåìíÿåòñÿ.Ìåíÿÿ ÷àñòîòó, íàáëþäàéòå àêóñòè÷åñêóþ ðåø¼òêó. Óáåäèòåñü, ÷òî ïðè óäàëåíèèïðîâîëî÷êè ñ ãëàâíîãî ìàêñèìóìà ðåø¼òêà íå âèäíà.Ïåðåìåùàÿ èçëó÷àòåëü, íàéäèòå íàèáîëåå ÷¼òêóþ êàðòèíó çâóêîâîé ðåø¼òêè.Îïðåäåëèòå ñ ïîìîùüþ îêóëÿðíîé øêàëû ìèêðîñêîïà êîîðäèíàòû ïåðâîé è ïîñëåäíåé èç õîðîøî âèäèìûõ â ïîëå çðåíèÿ ò¼ìíûõ ïîëîñ è êîëè÷åñòâî ñâåòëûõïðîìåæóòêîâ ìåæäó íèìè.Ïîâòîðèòå èçìåðåíèÿ ï. 12 äëÿ øåñòèâîñüìè ÷àñòîò â èíòåðâàëå îò îäíîãî äîñåìèâîñüìè Ìö. çàêëþ÷åíèå ðàáîòû ïðîäåëàéòå êà÷åñòâåííûå ýêñïåðèìåíòû.Çàêðûâàÿ ïðîâîëîêîé ïîñëåäîâàòåëüíî 1-é, 2-é, −1-é, −2-é ìàêñèìóìû, íàáëþäàéòå çà èçìåíåíèåì êàðòèíû çâóêîâîãî ïîëÿ.
Îáúÿñíèòå ÿâëåíèå.Óáðàâ ïðîâîëîêó èç ïîëÿ çðåíèÿ, ïîñòåïåííî îòîäâèãàéòå ìèêðîñêîï îò ëèíçû,ïîêà íå óâèäèòå èçîáðàæåíèå çâóêîâîé ðåø¼òêè. Îáúÿñíèòå ÿâëåíèå.Äëÿ êàæäîé ÷àñòîòû ðàññ÷èòàéòå äëèíó ÓÇ-âîëíû Λ ñ ó÷¼òîì óäâîåíèÿ ÷èñëàíàáëþäàåìûõ ïîëîñ.Ïîñòðîéòå ãðàèê Λ = F (1/ν) è îïðåäåëèòå ïî íàêëîíó ïðÿìîé ñêîðîñòü óëüòðàçâóêà â âîäå.Îöåíèòå ïîãðåøíîñòü ýêñïåðèìåíòà, ñðàâíèòå ðåçóëüòàòû ñ òåîðåòè÷åñêèìè.ÍÅÊÎÒÎÛÅ ÎÏÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÒÅÌÈÍÛ1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
