ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Фотографирование ультразвуковых волн. Дифракция света . Измерение скорости и поглощения ультразвука из "Звуковые волны Издание 2 " Отражение и преломление волн на границе раздела. [c.379] При таком ударе в стержне возникнут как деформация сжатия, так и деформация сдвига, и соответственно этому появятся два упругих импульса импульс сжатия, или продольная волна, и импульс сдвига — волна поперечная. [c.381] Подобным образом, если на твёрдое тело перпендикулярно к его поверхности падает продольная упругая волна, то проходящая в это твёрдое тело волна будет продольной отражённая волна также представляет собой продольную волну. [c.381] Если перпендикулярно к поверхности твёрдого тела падает поперечная волна, то и волна, проходящая в это твёрдое тело, и отражённая волна также будут поперечными. Другими словами, если перпендикулярно к поверхности твёрдого тела падает упругая волна, то отражённая и проходящая (преломлённая) волны будут такого же типа, как и волна падающая. [c.381] ВОЛН соблюдается закон-—угол падения равен углу отражения а1 = аь, (то же для падающей и отражённой поперечных волн 5 = 05 ). [c.382] Если на границу раздела двух твёрдых тел падает поперечная волна, то В этом случае также возникают четыре волны (рис. 249). [c.382] Рассмотрим несколько подробнее случай падения продольной волны из одного твёрдого тела на поверхность другого твёрдого тела. Как мы уже сказали, при падении под углом возникают четыре волны. Оказывается, что по мере увеличения угла падения наступает такой момент, когда продольная волна уже не передаётся во вторую среду, а начинает скользить вдоль поверхности соответствующий угол падения называется первым критическим углом. Мы имеем здесь случай полного отражения, или, как говорят, полного внутреннего отражения (рис. 250, а). При дальнейшем увеличении угла падения наступает момент, когда во вторую среду не передаётся и поперечная волна 5 (рис. 250, б). Угол падения, при котором эта волна начинает скользить по поверхности, называется вторым критическим углом. Мы имеем здесь дело с полным внутренним отражением для поперечной волны. При увеличении угла падения за второй критический угол волны во вторую среду не передаются совершенно. [c.382] Значения углов ясны из рис. 248, 249. [c.383] Зная скорость распространения волн в первой и второй средах, можно определить углы преломлённых волн. [c.383] Мы ограничивались пока рассмотрением таких упругих колебаний в твёрдых телах, частоты которых не превышали нескольких килогерц. Выясним теперь, как в твёрдых телах распространяются упругие волны более высоких частот, т. е. ультразвуковые волны. [c.384] Фотографирование ультразвуковых волн. Дифракция света. В прозрачных твёрдых телах, таких, как кварц, ряд других кристаллов и различного рода стёкла, методом тёмного поля можно сфотографировать распространяющиеся в них ультразвуковые волны так же хорошо, как это удаётся для жидкостей (см. рис. 101). [c.384] В прозрачных твёрдых телах можно наблюдать и дифракцию света на ультразвуке. Особенно хорошо удаётся наблюдать это явление в пластинке кварца, которая сама служит излучателем ультразвуковых волн. На рис. 251 приведена полученная С. Я. Соколовым фотография дифракции света на ультразвуковых волнах в кварцевой пластинке, колеблющейся с частотою 2,98 108 гч. Отметим, что кварцевая пластинка имела в данном случае основную частоту, равную 2,67-10 гц, т. е. колебалась на 1117-й гармонике. Дифракцию света в кристалле кварца удавалось наблюдать до частот 10 гц. [c.384] По фотографиям ультразвуковых волн в прозрачных твёрдых телах, а также из наблюдений дифракции света на ультразвуковой решётке можно, как об этом мы говорили раньше, определить длину волны ультразвука и, зная частоту колебаний, найти скорость распространения ультразвуковых воли. Поскольку плотность образца известна, можно далее весьма точно вычислить модуль Юнга этого образца. [c.385] Измерение скорости и поглощения ультразвука. В предыдущих главах мы познакомились с основными методами точного измерения скорости звука и ультразвука в газах и жидкостях — интерференционным и импульсным. Интерференционный метод, кроме того, подразделялся нами на метод интерферометра с бегущей волной и интерферометра со стоячими волнами. Эти методы давали возмои юсть определить также и поглощение звуковых и ультразвуковых волн. [c.385] Для измерения скорости и поглощения ультразвука в твёрдых телах использование интерферометра с бегущей волной встречает большие трудности мы не можем перемещать в твёрдом теле ультразвуковой приёмник, что легко осуществимо в газах и в жидкостях. Кроме того, так как в куске металла благодаря его конечным размерам и малому затуханию ультразвуковых волн всегда будут образовываться стоячие волны, подчас невозможно провести измерение скорости интерференционным методом и при фиксированном расстоянии между излучателем и приёмником ультразвука (изменяя частоту). [c.385] Мы говорили уже, как могут быть измерены скорость и поглощение звуковых волн в твёрдых телах при помощи колебаний стержня. Этот метод измерения, представляющий собой по существу метод интерферометра со стоячими волнами, может быть применён не только для звуковых, но также и для ультразвуковых частот. Кроме такого способа измерения (о нём мы ещё скажем ниже), для определения скорости и поглощения ультразвука в твёрдых, непрозрачных для света телах на высоких частотах порядка миллионов н десятков миллионов колебаний в секунду применяется также импульсный метод. С этим методом мы уже имели случаи познакомиться раньше. [c.385] Продольных волн в твёрдые тела применяются пластинки кварца со срезом X, работающие, как поршень, а для излучения поперечных волн — пластинки со срезом К, дающие колебания сдвига. Поверхность твёрдого тела, как бы хорошо она ни была отшлифована, всегда имеет некоторую шероховатость, что ведёт к плохим условиям для передачи ультразвука от пластинки к твёрдому телу. Поэтому для получения хорошего контакта пластинки с образцом поверхность его обычно смачивают трансформаторным маслом. [c.386] Вернуться к основной статье