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

50578. Специальные главы математического анализа 125.5 KB
  Общее решение - это решение, зависящее от произвольных констант или совокупность всех частных решений. Частное решение - это решение при фиксированном значении произвольных констант. Общий интеграл дифференциального уравнения
50580. Понятие компонента, компонентной модели, компонентно-ориентированного программирования 61 KB
  Что представляет собой компонент Компонент от лат. В программировании компонент это кирпичик программы состоящий из свойств properties методов methods и событий events. Свойства дают возможность управлять видом и поведением компонента методы использовать возможности предоставляемые компонентом а события реагировать на происходящие внутри компонента события программировать реакцию компонента на внешние события и т.