4. Порядок выполнения работы

1. Включить осциллограф, звуковой генератор и усилитель низкой чистоты (УНЧ). Исходные положения регулировок приборов:

а) Усилитель:

Регулировки тембров (высокие и низкие) выведены влево до предела. Громкость в крайнем левом положении.

б) Генератор:

Частота – 1200 Гц, клавиша F×10 - в утопленном положении, выходное напряжение - 2,8 В, регулировка выхода - в положении 3.

в) Осциллограф:

Регулировка передней панели осциллографа в следующих положениях:

Переключатель «время/дел» - в положении 0,5 ms;

Клавиша «вход Х» - в утопленном положении;

Яркость умеренная (среднее положение);

Усиление – 2 В/дел.

При этом из динамика должен быть слышен достаточно громкий звук (частотой 1200 Гц), а на экране осциллографа видна одна из фигур Лиссажу. Смещением луча по вертикали и горизонтали установить ее в середине экрана. После этого никакие регулировки приборов, кроме частоты генератора, трогать не следует.

2. Сместить микрофон, установить стрелку шкалы на 10 см. Медленно отодвигая микрофон от динамика (стрелка шкалы движется влево), записать с точностью до 2 - 5 мм положение микрофона (по стрелке шкалы), при которых эллипс на экране осциллографа стягивается в прямую (11) и (12) (рис. 2, б и 2, в).

Микрофон отодвигать до расстояния, при котором стрелка шкалы находится на положении ≈ 60 см. При измерениях следует избегать всяких шумов, так как они, поступая через микрофон и усилитель на осциллограф, смазывают картину.

3. Измерения повторить при частотах генератора 1400, 1600, 1800 и 2000 Гц по 3 раза.

4. Выключить все три прибора (сначала тумблеры, потом из розеток).

5.Данные записать в таблицу 1.

Таблица 1.

, Гц	1200	1400	1600	1800	2000
, см
, см
, см
γ

6. Для каждой частоты вычислить и по формуле (14) скорость звука. Затем найти , а по формуле (6) – определить величину γ, приняв μ = 29 г/моль, Т = 300 К.

5.Контрольные вопросы

1. Дайте общее определение теплоемкости С, теплоемкостей и .

Чему равно отношение для идеального газа, состоящего из одно-, двух-, трехатомных молекул?

2. При какой частоте , длина собственного пробега l молекул газа, находящегося при нормальных условиях, равна длине волны λ? Выполняется ли в настоящем эксперименте необходимое условие l << λ?

3. При каком давлении длина свободного пробега ℓ молекул воздуха равна длине волны звука λ, используемого в эксперименте диапазона? Выполняется ли в настоящем эксперименте условие << , где – давление в комнате?

5. Выведите соотношение, связывающее скорость звука со среднеквадратичной скоростью молекул?

6. Выведите уравнение (6).

7. Как изменится выражение для скорости звука, если при выводе вместо уравнения (2) воспользоваться предположением Ньютона о том, что распространение звука в воздухе – изотермический процесс, описываемый законом Бойля-Мариотта? Выведите формулу для этого случая и подсчитайте, насколько результаты отличаются от истинных для одно-, двух- и трехатомных молекул?

8. Выведите уравнение фигур Лиссажу для вырожденных случаев.

9. Чему равно отношение скоростей звука в гелии и водороде, находящихся при одинаковой температуре?