Описание экспериментальной установки

Горынин С. ., гр. ЕПР-1-04

Метод Кундта основан на интерференции встречных волн одинаковой частоты и амплитуды. Этот метод реализован с помощью прибора Кундта и установки, показанной на рис. 2.

Прибор Кундта состоит из длинной стеклянной трубы К с миллиметровой шкалой, расположенной вертикально. Нижний конец трубы сообщается гибкой трубкой с сосудом S, который может перемещаться по направляющим и закрепляться в нужном положении. В верхнем отверстии трубы К расположена пробка, в которой вмонтированы микрофон М и телефон Т (излучатель), обращенные мембраной к трубе К. Катушки электромагнита телефона Т подключены к выходным клеммам звукового генератора ГЗ-123, а микрофон подключен к клеммам, соединенным с осциллографом С1-93.

Когда возбужденный генератором ток протекает через катушки телефонной трубки, ее мембрана приходит в вынужденные колебания и начинает издавать звук.

Воздушные звуковые волны, распространяясь в трубе К, отражаются от поверхности воды. Перемещая уровень воды вверх либо вниз путем перемещения сосуда S, можно добиться резонанса, т.е. максимального звучания воздушного столба, заключенного в трубке, при этом амплитуда сигнала на экране осциллографа будет максимальной. Длину звуковой волны

Рис.2.Схема установки с использованием прибора Кундта.

можно вычислить, измерив расстояние , на которое должен переместиться уровень воды в трубе К при переходе от одной точки с максимальным звучанием к следующей. Это расстояние согласно рис.2 равно длине стоячей волны , поэтому длина бегущей волны будет равна . Учитывая известное соотношение между длиной волны, ее частотой и скоростью, скорость звука можно вычислить по формуле:

. (6)

Методика выполнения эксперимента

1. Опустить емкость с водой и добиться снижения уровня воды в стеклянной трубе К до указателя «30» по шкале.

2. Поставить переключатели-тумблеры установки в положение «2».

3. Подключить к установке звуковой генератор и осциллограф и подготовить их к работе, тумблеры установки поставить в положение «1». Включить генератор; регулятор частоты звукового генератора установить на частоту 4 кГц.

4. Включить осциллограф и выставить чувствительность: по оси X 2 ms/дел, по оси Y 0,1 В/дел.

5. Поднимая емкость S и приоткрывая краник внизу трубы, обеспечить увеличение уровня воды в трубе и фиксировать высоту уровня по шкале h_i при каждом максимуме показаний осциллографа; занести полученные данные в таблицу.

6. Вычислить значения параметра по формуле:

.

оно будет соответствовать длине стоячей волны .Вычислить длину бегущей волны по формуле (5).

7. Подставляя в формулу (6), вычислить скорость звука в исследуемом материале.

Измерения проводятся на нескольких частотах, все результаты заносятся в таблицу.

𝝂, кГц

l1, м

l2, м

l3, м

lср, м

λ,м

υi,м/с

n1

n2

l1

n2

n3

l2

n3

n4

l3

4

5

6

Обработка результатов производится в соответствии с указаниями,приведенными в предыдущей работе.

8. Сделать выводы.

Примечание. Результаты выполнения первой и второй работ целесообразно сравнить между собой и со справочными данными и объединить их в один отчет, проанализировав итоги сравнения.