14376

Дифракция света на бегущих ультразвуковых волнах

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа по дисциплине Физика на тему: Дифракция света на бегущих ультразвуковых волнах.. Цели и задачи: определить скорость ультразвука в воде по дифракции света на бегущих волнах и рассчитать для воды. Приборы и...

Русский

2013-06-04

199 KB

3 чел.

Лабораторная работа № 72.2

по дисциплине «Физика»

на тему: «Дифракция света на бегущих ультразвуковых волнах».

1. Цели и задачи: определить скорость ультразвука в воде по дифракции света на бегущих волнах и рассчитать  ад,  из, Сv и   для воды.

2. Приборы и материалы: для определения скорости ультразвука в воде используется установка, общая схема которой представлена на рисунке:

В качестве источника света S используется ртутно-кварцевая лампа ПРК-4 с характерным для ртути линейчатым спектром.

Ширина щели G регулируется  микровинтом. Коллиматор формирует параллельный пучок лучей, падающий на кювету К, смонтированную на предметном столике. Источником ультразвука служат колебания пьезокварцевой пластинки, помещенной  между электродами ультразвукового генератора Г.  Одним из электродов служит слой фольги между кюветой и пьезокварцем, другим - латунный диск. Пластинка вместе с электродами плотно прижата ко дну кюветы. Для обеспечения хорошего акустического контакта дно кюветы, фольга и пьезокварц приклеены друг к другу слоем масла. Дифракционная решетка Р вставляется в специальный держатель на предметном столике. Регулировка оптической системы линз Л1, Л2 и Л3 осуществляется кремальерами Кр1, Кр2 и Кр3. Окуляр-микрометр Л3 позволяет измерить положение дифракционных полос с точностью до 0,01 мм. Генератор Г настроен на резонансную частоту пьезокварца, измеряемую цифровым частотомером Ч в килогерцах.

3. Используемые формулы:

1. = a•D;  

2. U = ;

3.

4. ;

   из /ад  = Cp/ CV     

4.Порядок выполнения работы:  

1. Включить ртутную лампу и дать ей прогреться несколько минут. Получить четкое изображение щели в поле зрения окуляр микрометра.

2. Включить генератор и частотомер и дать прогреться несколько минут. После этого в поле зрения окуляр-микрометра должна появиться дифракционная картина.

3. Измерить положение всех видимых линий дифракции Xk.

4. Измерить частоту генератора . Измерения следует проводить не ранее, чем через 15-20 минут после включения генератора и частотомера. Произвести 8-10 измерений через равные интервалы времени (например, через 10 секунд). Если одно из измеренных значений частоты более чем на 15% отличается от среднего, его отбрасывают.

5. Выключить генератор и частотомер и вставить в держатель дифракционную решетку. Значение постоянной D указано на решетке.

6. Измерить положение линий дифракции Yk для оптической дифракционной решетки.

Результаты измерений представлены в таблице:

Порядок k, цвет линии

0

1, с

1, з

1, ж

+1,с

+1,з

+1,ж

Xk, мм

4,68

3,59

3,30

3,21

5,72

6,05

6,14

Yk , мм

4,61

3,50

3,28

3,22

5,70

6,08

6,18

7. Построить график зависимости Yk = a Xk +b  и определить значение a (тангенса угла наклона графика зависимости Yk = a Xk +b к оси абсцисс).

К-во точек

7

1

2

3

4

5

6

7

Σ

Значение

x

4,68

3,59

3,3

3,21

5,72

6,05

6,14

Σxi =

20,5

y

4,61

3,5

3,28

3,22

5,7

6,08

6,18

Σyi =

20,31

x^2

21,9024

12,8881

10,89

10,3041

32,7184

36,6025

37,6996

Σxi^2 =

88,703

y^2

21,25210

12,25000

10,75840

10,36840

32,49000

36,96640

38,19240

Σyi^2 =

87,11890

x*y

21,5748

12,5650

10,8240

10,3362

32,6040

36,7840

37,9452

Σxi*yi =

87,9040

a

b

So^2

Sa^2

Sb^2

0,992

-0,00236

0,001338

4,67E-05

0,000591

 

 

So

Sa

Sb

0,03658

0,006832

0,02432

8. По методу наименьших квадратов вычислить a и a.

Δа = 2,4 • 0,006832 = 0,0163968

Коэффициент Стьюдента берем из таблицы для числа опытов n=7 и доверительной вероятности  p = 0,95. В этом случае он равен 2,4.

9. Вычислить значение  λ:

λ = 0,992•0,236•10-3 = 0,234112•10-3 м;   Δλ =0,0000039799 м (1,7%)


10. По измеренным значениям частоты вычислить  и  .

11. Вычислить скорость ультразвука в воде:

U = 1449,74 м/с, ΔU = 25,8 м/с (1,78%)

12. Вычислить ад:   ад = 4,776•10-10 м•с2/кг   (tº=20ºС, ρ = 996,2 кг/м3,

                                                                              Ср = 4181 Дж/кг•град)

13. из = 4,804•10-10 м•с2/кг, CV = 4156,63 Дж/кг•град, γ = 1,005863

6. Вывод: по полученным в ходе эксперимента данным были рассчитаны:

λ = (2,34±0,0398)•10-4м

U =(1449,7±25,8) м/с

ад = 4,776•10-10 м•с2/кг

из = 4,804•10-10 м•с2/кг

CV = 4156,63 Дж/кг•град

γ = 1,005863


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57355. Многообразие органических соединений, их классификация. Органические вещества живой природы 48.5 KB
  Многообразие органических соединений определяется уникальной способностью атомов углерода соединяться друг с другом простыми и кратными связями образовывать соединения с практически неограниченным числом атомов связанных в цепи циклы бициклы трициклы полициклы каркасы и др.
57359. Обработка словесных информационных моделей 291 KB
  Основные понятия: модель; информационная модель; словесная информационная модель; аннотация; конспект. Конспект Конспект от лат. Создайте конспект к 2. Сохраните документ в собственной папке под именем Конспект.
57361. Число і цифра 3. Порівняння чисел у межах 3. Написання цифри 3. Порівняння довжини й товщини предметів 35.5 KB
  Скільки всього тварин Хто стоїть першим Хто стоїть останнім Хто стоїть під номером 1 Хто стоїть під номером 2 Назвіть сусідів їжачка. Хто сусід праворуч білочки Хто сусід ліворуч жирафа Хто є найвищим Хто є найнижчим Хто стоїть посеред тварин Гра Покажи не помились.
57362. Склад числа 3. Прямі й криві лінії. Трикутник 34 KB
  Мета: на основі обєднання двох груп предметів розглянути склад числа 3; познайомити з кривими лініями трикутником; вдосконалювати навички усної лічби; розвивати логічне мислення.