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

19423. Процесс передачи информации, источник и приемник информации, канал передачи информации. Скорость передачи информации 437 KB
  Процесс передачи информации источник и приемник информации канал передачи информации. Скорость передачи информации. Развитие человечества не было бы возможно без обмена информацией. С давних времен люди из поколения в поколение передавали свои знания извещали об опа...
19424. Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя (на примере учебного исполнителя) 70 KB
  Понятие алгоритма. Исполнитель алгоритма. Система команд исполнителя на примере учебного исполнителя. Свойства алгоритма. Способы записи алгоритмов; блоксхемы. Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад в 825 году ученый из города Хор
19425. Основные алгоритмические структуры: следование, ветвление, цикл; изображение на блок-схемах 87.5 KB
  Основные алгоритмические структуры: следование ветвление цикл; изображение на блоксхемах. Разбиение задачи на подзадачи. Вспомогательные алгоритмы. Основные виды алгоритмов алгоритмических структур: 1. Линейный алгоритм еще называют следование; 2. Циклический а
19426. Величины: константы, переменные, типы величин. Присваивание, ввод и вывод величин. Линейные алгоритмы работы с величинами 62.5 KB
  Величины: константы переменные типы величин. Присваивание ввод и вывод величин. Линейные алгоритмы работы с величинами. Вам уже известно что всякий алгоритм составляется для конкретного исполнителя. Сейчас в качестве исполнителя мы будем рассматривать компьютер осн...
19427. Логические величины, операции, выражения. Логические выражения в качестве условий в ветвящихся и циклических алгоритмах 44 KB
  Логические величины операции выражения. Логические выражения в качестве условий в ветвящихся и циклических алгоритмах. Для того чтобы понять работу ветвящихся и циклических алгоритмов рассмотрим понятие логического выражения. В некоторых случаях выбор варианта де...
19428. Представление о программировании: язык программирования (на примере одного из языков высокого уровня) 32 KB
  Представление о программировании: язык программирования на примере одного из языков высокого уровня; примеры несложных программ с линейной ветвящейся и циклической структурой. Для представления алгоритма в виде понятном компьютеру служат языки программирования. С
19429. Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера 306 KB
  Основные компоненты компьютера их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера. С давних времен люди стремились облегчить свой труд. С этой целью создавались различные машины и механизмы усиливающие физические возможности челов...
19430. Программное обеспечение компьютера, состав и структура. Назначение операционной системы. Командное взаимодействие пользователя с компьютером 673 KB
  Программное обеспечение компьютера состав и структура. Назначение операционной системы. Командное взаимодействие пользователя с компьютером. Графический пользовательский интерфейс. В 5060е годы когда компьютер еще назывался ЭВМ электронновычислительная машина он...
19431. Понятие файла и файловой системы организации данных (папка, иерархическая структура, имя файла, тип файла, параметры файла) 76 KB
  Понятие файла и файловой системы организации данных папка иерархическая структура имя файла тип файла параметры файла. Основные операции с файлами и папками выполняемые пользователем. Понятие об архивировании и защите от вирусов. Все программы и данные хранятся в д...