Difractia undelor ultrasonice la o singura fanta

Difractia undelor ultrasonice la o singura fanta

In experimentul Difractia undelor ultrasonice la o singura fanta se utilizeaza un transductor ultrasonic ca sursa punctiforma in punctul focal al unui reflector concav. Undele ultrasonice plate generate in acest mod sunt difractate la o singura fanta, la o fante dubla si la fante multiple. Un transductor ultrasonic si fanta sunt montate impreuna pe un suport rotativ pentru inregistrarea asistata de computer a figurilor de difractie. Aceasta configuratie masoara difractia la o singura fanta pentru diferite latimi ale fantei b si difractia la fante multiple si retele pentru diferite numere de fante N.

Obiectivele experimentului:

• Masurarea distributiei intensitatii in functie de unghi.
• Investigarea influentei latimii fantei asupra distributiei intensitatii.

Principii:

Undele apar in aproape fiecare ramura a fizicii. Efectele care apar cu toate tipurile de unde sunt interferenta, reflexia si refractia. Experimentele privind interferenta undelor pot fi efectuate intr-un mod comprehensiv folosind unde ultrasonice, deoarece obiectele de difractie in acest caz sunt vizibile cu ochiul liber.

Atunci cand sunt studiate fenomenele de difractie, se disting doua tipuri de proceduri experimentale:

In cazul difractiei Fraunhofer, se studiaza fronturile de unda paralele in fata obiectului de difractie si in spatele acestuia.

In cazul difractiei Fresnel, sursa (transmitatorul) si detectorul (receptorul) se afla la o distanta finita de obiectul de difractie. Cu cresterea distantei, modelele de difractie Fresnel devin din ce in ce mai asemanatoare cu modelele Fraunhofer.

In acest experiment, un transductor ultrasonic T este folosit ca sursa punctiforma in punctul focal al unui reflector concav M. Astfel, sunt generate fascicule de unde paralele care sunt difractate la o singura fanta S (perspectiva Fraunhofer). Fiecare punct din planul fantei S poate fi considerat ca origine pentru unde elementare Huyghens. Suprapunerea acestor unde rezulta in interferenta constructiva sau distructiva in functie de directie. Prin urmare, in spatele obiectului de difractie (adica fanta), intensitatea detectata se schimba cu unghiul α.

La distante mari in spatele fantei (adica obiectul de difractie), toate fasciculele de unde elementare care ajung la receptor R pot fi considerate aproximativ paralele (perspectiva Fraunhofer). Acest experiment investigheaza difractia undelor ultrasonice la o singura fanta, ilustrand astfel modul in care undele se comporta in prezenta unor obstacole si cum aceste comportamente pot fi analizate si intelese folosind principiile difractiei.