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

9021. Философия постмодернизма 35 KB
  Философия постмодернизма Постмодернизм - многозначный и динамически подвижный в зависимости от исторического, социального и национального контекста комплекс философских, научно-теоретических и эмоционально-эстетических представлений. Прежде все...
9022. Основные направления, школы и представители русской философии XIX - начала XX вв 40.5 KB
  Основные направления, школы и представители русской философии XIX - начала XX вв. П. Чаадаев первым поставил со всей остротой вопросы о роли России и русского народа в мировой истории. И его оценки были весьма неприглядны. Мы так странно движемся в...
9023. Отечественная философия XX в. (А. Лосев, Э. Ильенков, М. Мамардашвили) 36 KB
  Отечественная философия XX в. (А. Лосев, Э. Ильенков, М. Мамардашвили) Особенности русской философии состоят по крайней мере из нескольких элементов. Во-первых, это национальные идиомы, смыслы, коренящиеся в пословицах, поговорках, сказках, притчах,...
9024. Проблема бытия и различные ее трактовки в философии 44.5 KB
  Проблема бытия и различные ее трактовки в философии Онтология - учение о бытии как таковом раздел философии, изучающий фундаментальные принципы бытия, наиболее общие сущности и категории сущего. Онтология выделилась из учений о бытии тех или иных о...
9025. Философская антропология. Основные понятия и проблемы 43.5 KB
  Философская антропология. Основные понятия и проблемы Основные направления философской антропологии - принципы анализа человеческой сущности, сущность и существование человека. Сущность - внутреннее содержание объекта, выражающееся в единстве всех ф...
9026. Сознание, его генезис и структура. Сознательное и бессознательное. Философские идеи психоанализа 52 KB
  Сознание, его генезис и структура. Сознательное и бессознательное. Философские идеи психоанализа Под сознанием имеется в виду способность идеального (психического) отражения действительности, превращение объективного содержания предмета в субъективн...
9027. Познание, его виды и структура. Понимание и объяснение как парадигмы познания. Уровни научного познания 48 KB
  Познание, его виды и структура. Понимание и объяснение как парадигмы познания. Уровни научного познания Гносеология - раздел философии, в котором изучаются проблемы природы познания и его возможностей, отношения знания к реальности, исследуются...
9028. Концепции истины. Проблема критериев истины 32.5 KB
  Концепции истины. Проблема критериев истины Рассматривая философскую теорию истины, мы ставим два вопроса: какие свойства знания определяют его истинность? как отличить истину ото лжи или заблуждения? В русской философии понятия ложь и...
9029. Виды и строение знания. Обыденное, научное и философское знание 34.5 KB
  Виды и строение знания. Обыденное, научное и философское знание Начиная с Демокрита философы занимали себя разделением знаний, попыткой их классификации и, соответственно, установлением связей между обозначенными видами. Современная эпистемология де...