14627

ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ВЕЩЕСТВО И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКА

Лабораторная работа

Физика

2 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ВЕЩЕСТВО И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить свойства ультразвука его взаимодействие с веществом; ознакомиться с устройством и работой ультразву...

Русский

2013-06-08

54.5 KB

6 чел.

2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ НА ВЕЩЕСТВО И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УЛЬТРАЗВУКА»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить свойства ультразвука, его взаимодействие с веществом; ознакомиться с устройством и работой ультразвукового генератора.

ОБОРУДОВАНИЕ: 1. Ультразвуковой генератор.

  1.  Фокусирующий сосуд и сосуд с плоскопараллельными стенками.
  2.  Осветитель.
  3.  Штатив.
  4.  Термометр с ценой деления 0,50С.
  5.  Крахмал.
  6.  Вазелин.

ТЕОРИЯ: Ультразвуком принято называть упругие колебания и волны, частоты которых превышают частоты, воспринимаемые ухом человека. Такое определение сложилось исторически и связано с субъективными ощущениями человека, поэтому не дает четкой нижней границы ультразвука (УЗ) – некоторые люди не могут слышать звуки с частотой 10 кГц, а есть люди, воспринимающие 25 кГц. Для внесения четкости в определении нижней границы ультразвука с 1983 г. Установлено считать ее равной 11, 12 кГц (ГОСТ 12.1.001-83). В медицинской литературе, однако, общепринято под УЗ понимать упругие колебания среды с частотой выше 20 кГц (верхняя граница частоты, воспринимаемая человеком с нормальным слухом).

Верхняя граница УЗ обусловлена физической природой волн, которые могут распространяться в среде лишь при условии, что длина волны больше средней длины свободного пробега молекул в газах (~ 10-6м) или межатомных расстояний в жидкостях и твердых телах (~ 10-10м). Поэтому в газах верхняя граница УЗ для λ = 10-6 м дает 109 Гц, в твердых телах – 1013 Гц. Упругие волны с частотами более 1 Г Гц называют гиперзвуком (см. рис.):

0______20_Гц__________20_кГц____________109Гц________1013Гц________

                                                                                                                            ν,Гц

инфразвук         слышимый ухом звук                        ультразвук                                           гиперзвук     

Для получения УЗ используют явления магнитострикции (0 - 200 кГц) и обратного пьезоэффекта ( 200 кГц – 50 МГц), а регистрация УЗ основана на явлении прямого пьезоэффекта.

 УЗ волны по своей природе не отличаются от волн слышимого диапазона или инфразвука, и распространение УЗ подчиняется законам, общим для всех акустических волн (законы отражения, преломления, рассеяния и  т.п.). К особенностям УЗ можно отнести то, что из-за малой длины волны УЗ распространяется узкими пучками (перенося при этом энергию), поэтому во многих случаях к УЗХ применяют законы геометрической оптики; другой его особенностью является зависимость скорости от физических свойств среды, что используют в диагностических целях.

ДЕЙСТВИЯ УЗ:

  •  Механическое: а) колебания давления, вызываемые УЗ, используют для микромассажа тканей; б)акустические течения, возникающие под воздействием УЗ, приводят к перемешиванию биологических жидкостей; в)при больших интенсивностях возникает явление кавитации – образование пузырьков, разрушающих ткани, химические связи – используют в УЗ скальпеле.

  •  Тепловое: обусловлено несколькими причинами: а)классическое поглощение, обусловленное внутренним трением и теплопроводностью среды; б)структурная перестройка крупных молекул, на которую затрачивается определенная часть энергии. Используется в физиотерапии.

  •  Химическое: а)повышается или понижается скорость химических реакций; б)структурная перестройка молекул; в)образование свободных радикалов; г)изменение рН среды; д)переход золей в гели и т.д..

  •  Физическое: воздействие ультразвука вызывает ускорение диффузии; УЗ–люминесценцию; образование разности потенциалов в биологических тканях; капиллярный эффект и др. Физическое действие УЗ используют для измерения вязкости, модуля Юнга, в УЗмикроскопии и др..

  •  Биологическое: УЗ оказывает комплексное воздействие, обусловленное действием механических, тепловых, физико-химических свойств. Воздействие УЗ зависит: 1) от его интенсивности; 2) длительности действия; 3) частоты следования импульсов. Живые объекты, обладающие системами гемеостоза могут полностью или частично нивелировать воздействие УЗ.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:

  1.  Подготовка аппарата УЗТ-101 к работе:
    1.  Нажмите кнопку «Излучатели» - «4».
    2.  Установите интенсивность 0,7 Вт/см2, нажав соответствующую кнопку.
    3.  Режим работы – непрерывный (кнопка «Н»).

Включение прибора: нажмите клавишу «Сеть» и поверните ручку таймера до упора по часовой стрелке.

  1.  Определение длины волны и скорости ультразвука в воде.

Соберите установку в соответствии с рисунком:

В плоскопараллельный сосуд налейте воды с крахмалом и размешайте. Получите четкую картинку параллельных полос. Объясните суть полученного явления и произведите необходимые измерения в соответствии с формулой ; для вычисления скорости УЗ в воде υ = λ·ν  взять частоту ν = 880 000 Гц. Используйте плакат.

  1.  Фокусировка ультразвука.

Установите интенсивность 1 Вт/см2 и замените кювету на стаканчик с фокусирующим дном, смазанным вазелином. Налейте воду до метки. Включите осветитель и аппарат. Обратите внимание на полученный эффект (фонтан + аэрозоль). Используя плакат, объясните фокусировку на основании закона преломления.

  1.  Нагревание вещества (воды) ультразвуком и определение полезной мощности генератора.
    1.  В фонтан опустите термометр и отмечайте его показания каждые 30 сек в течение 3-х минут. Отключите генератор и осветитель.
    2.  Определите полезную мощность по формуле: ,

где m=23г – масса воды в стаканчике,

      (t2t1) – изменение температуры за время τ.

3. Постройте график зависимости температуры от времени.

  1.  Наблюдение отражения, интерференции и дифракции УЗ волн.

Разместите на излучателе кювету с отражателями. Налейте воды, размешайте крахмал, включите осветитель и аппарат УЗТ и пронаблюдайте указанные явления.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

5723. Дискретная математика. Курс лекций 1.72 MB
  Теория множеств Множество. Любое понятие дискретной математики можно определить с помощью понятия множества. Под множеством понимают объединение в одно общее объектов, хорошо различаемых нашей интуицией или нашей мыслью...
5724. Проектування системи управління розcтойною шафою у міні-пекарні 1.2 MB
  Проектуванню системи управління розcтойною шафою у міні-пекарні 1. Загальна частина 1.1. Вступ З метою якнайповнішого задоволення потреб населення в хлібобулочних виробах розширеного асортименту і високої якості необхідно використовувати прогресивні...
5725. Выбор редуктора и расчет зубчатой передачи 204 KB
  Инженер-конструктор является творцом новой техники, и уровнем его творческой работы в большей степени определяются темпы научно-технического прогресса. Деятельность конструктора принадлежит к числу наиболее сложных проявлений человеческого...
5726. Применение автоматизированных систем управления технологическими процессами в Корпорации РусАЛ 846 KB
  Применение автоматизированных систем управления технологическими процессами позволяет более рационально использовать трудовые ресурсы предприятия. Использование автоматизированных рабочих мест повышает эффективность труда сотрудников предпр...
5727. Проблемы производственных возможностей и эффективность экономики 111 KB
  1. Проблемы производственных возможностей и эффективность экономики Общество стремиться использовать свои редкие ресурсы эффективно. Оно желает получить максимальное количество полезных товаров и услуг из его ограниченных ресурсов. Чтобы этого добит...
5728. Пресс кривошипный ковочно-штамповочный, усилием 2500т.с. 378 KB
  Курсовой проект по Оборудованию является завершающим этапом изучения этого предмета. Основной целью выполнения курсового проекта является: изучение теоретических основ курса и разработка главных узлов пресса, а так же проектирование средств...
5729. Електричні станції та їх основні типи. Графіки навантаження електростанцій 1.02 MB
  Електричні станції та їх основні типи. Графіки навантаження електростанцій Природа пронизана рухом. Нас оточують круговороти води, кисню, вуглекислоти, взагалі, речовини. Ми існуємо у чотиривимірному часі – просторі і всі змі...
5730. Термодинамічні цикли паротурбінних установок 277.5 KB
  Термодинамічні цикли паротурбінних установок Тут ми розглянемо основні термодинамічні цикли, що використовуються при проектуванні та розробці теплоенергетичних установок (ТЕУ): ТЕС, АЕС, ТЕЦ, та проаналізуємо можливі шляхи підвищення їх ефективності...
5731. Енергетичні характеристики роботи електростанції 218 KB
  Енергетичні характеристики роботи електростанції Основним показником енергетичної ефективності електростанції який характеризує ефективність перетворення хімічної енергії палива у електричну є коефіцієнт корисної дії (ККД) щодо виробленої електроене...