Logo
Logo

Скорость ультразвука в растворах

A1  1,50 Выражение для $\lambda_s$, в приближении малых углов дается уравнением:$$\lambda_s=A(m-1)\frac{n_{air}\lambda_{air}}{D_m}.$$
Получите выражение для $A$, используя параметры $b$, $g$, $L$, $n_w$, $n_g$, $n_{air}$. Здесь
$\lambda_s$ — длина ультразвуковой волны в воде,
$b$ — расстояние от центра ультразвуковой решетки до внутренней стороны стеклянной стенки аквариума,
$g$ — толщина стеклянной стенки аквариума,
$m$ — полное число наблюдаемых дифракционных полос, наблюдаемых на экране,
$n_w$, $n_g$, $n_{air}$ — показатели преломления воды, стекла и воздуха, соответственно,
$L$ — расстояние от стенки аквариума до экрана,
$\lambda_{air}$ — длина волны лазерного излучения в воздухе,
$D_m$ — ширина области экрана, на которой укладывается m дифракционных полос.

A2  2,50 На листе ответов A2 приведите несколько зарисовок с положением всех дифракционных полос. Запишите число подсчитанных полос $m$, и ширину области экрана $D_m$, на которой укладывается $m$ дифракционных полос. Запишите температуру минеральной воды.
Не забудьте записать соответствующие параметры эксперимента, необходимые для вычислений. Для этого воспользуйтесь листом ответов A3.

A3  1,00 Измерьте и запишите в листе ответов A3. Рассчитайте длину волны $\lambda_s$ звука в минеральной воде.

A4  0,50 Рассчитайте и запишите частоту $f_s$ ультразвуковых волн в минеральной воде.

A5  1,00 Приведите анализ погрешностей для оценки погрешности $f_s$.

B1  1,00 Допустим, что число светлых полосок на экране, подсчитанных на области экрана длиной $D_B$, равно $m_B$.
Используя уравнение (3), запишите выражение для $\lambda_s$ через измеряемые и заданные параметры.

B2  2,00 На листе ответов B2, нарисуйте штрихи от спроецированных стоячих волн. Укажите число наблюдаемых светлых полос $m_B$, а также длину разброса полос $D_B$. В дополнение к этому, запишите температуру минеральной воды.
Не забудьте также указать на листе ответов B3 другие параметры, необходимые для вычислений и используемые в эксперименте.

B3  1,50 Измерьте и запишите все необходимые параметры на листе ответов B3 и вычислите длину звуковой волны $\lambda_s$ в минеральной воде.

B4  0,50 Вычислите и запишите частоту $f_s$ ультразвуковых волн в минеральной воде.

B5  1,00 Укажите подробные выкладки и рассчитайте погрешность определения величины $f_s$.

C1  1,00 Для каждой известной концентрации соли отметьте штрихами на листе ответов С1 наблюдаемую структуру. Под каждым рисунком подпишите соответствующую ему концентрацию соли. Не забудьте также на листе ответов С2 указать другие параметры, используемые в эксперименте и необходимые для вычислений.
Если вам понадобятся дополнительные листы для этих рисунков, можете использовать обычные белые листы формата A4.

C2  2,00 Для каждой известной концентрации соли измерьте и запишите на листе ответов все необходимые параметры и вычислите скорость звука $v_s$.

C3  1,00 Изобразите график зависимости скорости звука $v_s$ в соляном растворе, как функцию $C_s$ — концентрации соли. Изобразите на графике кресты ошибок для каждого измерения, полагая, что относительная погрешность такая же, как и рассчитанная в частях A или B.

C4  0,80 Изобразите на листе ответов С4 структуру, наблюдаемую для раствора с неизвестной концентрацией. Запишите температуру раствора.
Запишите на листе ответов С4 значения других параметров, относящихся к этой части эксперимента, и вычислите скорость звука $v_s$ в этом растворе.

C5  0,20 Определите концентрацию соли в неизвестном растворе. Запишите на листе ответов С5 ответ вместе с погрешностью измерений.

D1  1,50 Нарисуйте эскиз установки и обозначьте на нем элементы установки.
Проведите эксперимент, запишите соответствующие параметры в лист ответов и вычислите показатель преломления раствора сиропа.

D2  1,00 Отметьте дифракционные полосы на листе ответов D2.
Измерьте все параметры, необходимые для вычисления скорости звука $v_s$ в растворе сиропа. Вычислите и запишите скорость $v_s$.