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

10221. Реформы в области образования и просвещения 28.66 KB
  Реформы в области образования и просвещения В истории народного образования России петровская эпоха занимает особое место уже потому что в это время впервые были созданы светские учебные заведения. Однако потребность в светском образовании определилась ещё в семнадц
10222. Конструктор и деструктор 113 KB
  Конструктор и деструктор. При создании объектов одной из наиболее широко используемых операций которую выполняется в программах является инициализация элементов данных объекта. Единственным способом с помощью которого можно обратиться к частным элементам данн...
10223. Введение в Delphi 43.5 KB
  Введение в Delphi Delphi – это мощная среда для скоростной разработки приложений – RAD Rapid Application Development. В ее основу легли концепции объектно-ориентированного программирования на базе языка Object Pascal и визуального подхода к построению приложений. Первой средой разработки с...
10224. Среда программирования Delphi 97.5 KB
  Лабораторная работа № 1 Среда программирования Delphi Цель работы: изучить главные части рабочей среды программирования и основные части программы созданной в Delphi, научиться использовать компоненты библиотеки VCL в windowsприложении; познакомиться с компонентами классов...
10225. Стандартные компоненты Delphi 83.5 KB
  Лабораторная работа № 2 Стандартные компоненты Цель работы: изучить стандартные компоненты Delphi научиться использовать компоненты библиотеки VCL в windowsприложениях. В данной работе рассматриваются компоненты страницы Standard Палитры Компонент Delphi. В предыдущей работе...
10226. Работа с формами. Свойства TForm 166.5 KB
  Лабораторная работа № 3 Работа с формами. Свойства TForm Цель работы: изучить основные свойства класса TForm познакомится с некоторыми событиями форм; научиться использовать формы разных стилей в windowsприложениях. Форма представляет собой фундамент программы на котор
10227. Работа с формами. События TForm 58.5 KB
  Лабораторная работа № 4 Работа с формами. События TForm. Цель работы: изучить события класса TForm, научиться обрабатывать события формы в windowsприложениях. Класс ТForm добавляет несколько событий к родительскому классу TWinControl. Эти события позволяют изменять поведение фор
10228. Стиль приложений SDI 94 KB
  Лабораторная работа № 5 Стиль приложений SDI Цель работы: закрепить навыки создания приложений в стиле SDI познакомится с компонентами классаTImage и TSpeedButton научиться использовать инструментальные панели в приложении, освоить работу с буфером обмена. Термин SDI Single Document ...
10229. Ввод-вывод данных в Delphi 73.5 KB
  Лабораторная работа № 6 Вводвывод данных в Delphi. Цель работы: изучить наиболее часто используемые для организации вводавывода компоненты Edit MaskEdit Label Memo RichEdit StatusBar и встроенные диалоговые окна. Т.к. в предыдущих лабораторных работах уже было знакомство с некоторы