Optische Ermittlung der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten
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Fachbereich Elektrotechnik und Informatik<br />
Labor für Technische Akustik (ELTA)<br />
Prof. Dr.-Ing. Dieter<br />
Versuch 5a:<br />
<strong>Optische</strong> <strong>Ermittlung</strong> <strong>der</strong> <strong>Schallgeschw<strong>in</strong>digkeit</strong><br />
<strong>in</strong> <strong>Flüssigkeiten</strong><br />
L<strong>in</strong>se Laser<br />
Glas Zelle<br />
Schirm<br />
α<br />
d<br />
F f<br />
′<br />
s 1<br />
s s<br />
1<br />
2<br />
Abbildung 3: Strahlengang des Laserstrahls im Versuchsaufbau<br />
Mithilfe des Abstandes zweier aufe<strong>in</strong>an<strong>der</strong>folgen<strong>der</strong> heller Streifen α kann die Wellenlänge λ bestimmt<br />
werden, wobei e<strong>in</strong> geometrischer Korrekturfaktor berücksichtigt werden muss. Der Korrekturfaktor<br />
ergibt sich aus <strong>der</strong> Brennweite F <strong>der</strong> L<strong>in</strong>se und den geometrischen Abständen s 1 , s 2 und<br />
s 1 ’ des Versuchsaufbaus zu<br />
k =<br />
s 1<br />
s<br />
= 1<br />
. (1)<br />
s 1<br />
+ s 2<br />
s 1<br />
′ − F + s 2<br />
Die Schallwellenlänge erhält man dann durch<br />
s 1<br />
λ = 2αk = 2α , (2)<br />
s 1<br />
′ − F + s 2<br />
wobei zur genaueren Bestimmung des Streifenabstand die Beziehung<br />
α =<br />
d<br />
N +1<br />
(3)<br />
verwendet werden sollte. Hierbei gibt d den Abstand zwischen dem obersten und untersten Streifen<br />
und N die Anzahl <strong>der</strong> dazwischen liegenden Streifen an. Die Geschw<strong>in</strong>digkeit des Schalls<br />
ergibt sich schlussendlich aus<br />
c = λf, (4)<br />
wobei f = 800 kHz als bekannte Ultraschallfrequenz vorausgesetzt werden kann.
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