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

71406. СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПОРА 35.81 KB
  Будучи разновидностью речевой коммуникации спор особенно такой его вид как полемика представляет собой процесс обладающий множеством граней сторон часть из которых образует социально-психологический компонент спора. Доводы должны соответствовать обстановке и существу спора.
71407. ЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СПОРА 30.01 KB
  И этот опыт свидетельствует что редкий акт общения между людьми обходится без вопросов и ответов на них тем более такой как спор. Познавательная эпистемическая функция вопросно-ответного комплекса заключается в фиксации в мысли и выражении в языке знаний человека о внешнем мире и себе самом.
71408. СПОР, ДИСКУССИЯ, ПОЛЕМИКА. СТРАТЕГИЯ И ТАКТИКА СПОРА 36.65 KB
  Спор - это коммуникативный процесс в рамках которого происходит сопоставление различных точек зрения позиций участников спора при этом каждый из них стремится аргументированно утвердить свое понимание обсуждаемых вопросов и опровергнуть доводы противника.
71409. УМЕСТНОСТЬ И ДЕЙСТВЕННОСТЬ РЕЧИ 32.41 KB
  В речевой культурной ситуации оценивается не только то что говорится но и то как говорится каково речевое поведение каждого участника коммуникации в целом. Уместность регулирует в конкретной речевой культурной ситуации содержание каждого из этих качеств.
71410. ЛОГИЧНОСТЬ РЕЧИ 32.33 KB
  Логичность речи это соответствие речи основным законам логики: Таковых законов четыре: закон тождества закон непротиворечия закон исключенного третьего закон достаточного основания. Логические законы ЛЗ отражают в сознании человека определенные отношения существующие между...
71411. СОДЕРЖАТЕЛЬНОСТЬ, ТОЧНОСТЬ И ЯСНОСТЬ РЕЧИ 30.35 KB
  Точная речь речь в которой слова строго соответствуют обозначенным предметам явлениям действительности и замыслам говорящего пишущего. Точность речи важна и для писателя и для нас с вами т. Точность как коммуникативное качество речи можно разделить на точность смысловую и точность...
71412. ЧИСТОТА КАК КОМУНИКАТИВНОЕ КАЧЕСТВО РЕЧИ 32.62 KB
  Диалектизмы слова обороты которые являются принадлежностью не общего языка народа а того или иного местного говора территориального диалекта. Диалектные слова в официальной речи порождают неясность мысли путаницу понятий влекут за собой трудность взаимного общения.
71413. ВЫРАЗИТЕЛЬНОСТЬ КАК КАМУНИКАТИВНОЕ КАЧЕСТВО РЕЧИ 33.05 KB
  Выразительность — это качество речи, которое своими свойствами и особенностями поддерживает внимание и интерес у слушателей (читателей). И действительно, какой бы содержательностью ни отличалась та или иная речь, она ничего не стоит, если невнятна, плохо слышна и изобилует...
71414. БОГАТСТВО КАК КАМУНИКАТИВНОЕ КАЧЕСТВО РЕЧИ 28.66 KB
  Богатая речь -– это речь в которой запас слов моделей словосочетаний и предложений находящихся в активном словаре является большим чем в обычном наборе и используется для незатруднительного и целесообразного общения. Под активным словарем понимают тот запас слов который говорящий...