Anleitung Medizinerpraktikum - Universität Bonn

10.3 Bestimmung der Schallwellenlänge durch Interferometrie
Sendersignal
(1)
(2) (3)
Laufzeit t
Empfängersignal
(4)
(1) Nachschwingen des Senders
(2) Direkte Übertragung
Sender - Empfänger
(3) Reflexion an der Grundplatte
(4) Doppelreflexion
Abbildung 10.4: Reale Signale beim Echolotverfahren. Abhängig vom Standort der Apparatur
und von den benutzten Geräten kann das Oszilloskopbild in Details anders
aussehen.
Aufgabe 10.c: Schall-(Gruppen-)Geschwindigkeit
Durch Messung von d (Abstand Sender – Reflektor) und t (Laufzeit, am
Oszilloskop abzulesen) ist die Gruppengeschwindigkeit c festgelegt. Diese
Messung wird für 5 verschiedene Abstände d durchgeführt und grafisch ausgewertet.
10.3 Bestimmung der Schallwellenlänge durch
Interferometrie nach Pierce
Lässt man die von einem Ultraschallsender erzeugte Schallwelle senkrecht auf eine
Platte fallen und reflektieren so kann sich zwischen der Stirnfläche des schwingenden
Quarzes und der Reflektorplatte eine stehende Schallwelle ausbilden. Verschiebt
man die Reflektorplatte und ändert so den Abstand vom Schwingquarz, so
nimmt die Stärke der Rückwirkung der reflektierten Schallwelle nicht gleichförmig
ab bzw. zu, sondern variiert periodisch. Eine stehende Welle zwischen Sender und
Empfänger bildet sich nämlich nur dann aus, wenn der Abstand D der Bedingung
D = (2n + 1) · λ
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genügt. Die stehende Welle hat am Sender einen Schwingungsbauch, an der reflektierenden
Platte einen Knoten:
Unter dieser Bedingung verbraucht der Sender besonders viel Strom, was mittels
eines zwischengeschalteten Mikroamperemeters beobachtet werden kann.
Aufgabe 10.C: Warum steigt die Leistung des Senders an (er braucht mehr
Strom), wenn er in einem Schwingungsbauch steht? Überlegen Sie sich hierzu,
was passiert, wenn die ausgesendete Welle wie in Abbildung 10.5 dargestellt
am Sender mit der reflektierten Welle zusammentrifft.
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