HELILAINED Füüsika osa, mis seletab helinähtusi, nimetatakse akustikaks. Helid on need, mida meie kõrv kuuleb. Helilained on mehaanilised pikilained (levisiht ühtib võnkumiste sihiga keskkonna hõrendused ja tihendused). Heliallikad on võnkuvad kehad. Kehade võnkumine põhjustab keskkonnas hõrendusi ja tihendusi, mis liiguvad kindla kiirusega sõltuvalt keskkonna omadustest. Mida tihedam keskkond, seda suurem on heli kiirus (parem/kergem vastastikmõju osakestega). Heli kiirus sõltub ka keskkonna temperatuurist. Heli levimiskiirus erinevates keskkondades Keskkond Levimiskiirus m/s Keskkond Levimiskiirus m/s Õhk (-20 ºC) 319 Merevesi (+4 ºC) 1 500 Õhk (0 ºC) 332 Jää 3 230 Õhk (+20 ºC) 343 Teras, raud ...
korral. Mõõtke võnkeamplituudid ja joonistage lainete graafikud. 6. Mõõtke 4...5 erineva koormisega m keele põhisagedustele (n=1) vastavad generaatori sagedused fgen. Tulemused kandke tabelisse. 7. Arvutage valemiga keele omavõnkesagedused fn ja võrrelge saadud tulemusi heligeneraatori limbilt saadutega. Selgitage erinevuste põhjusi. 8. Kasutades valemit arvutage keele erinevatele pingetele vastavad lainete levimiskiirused ja nende vead. 9. Joonestage graafik laine levimiskiiruse v sõltuvuse kohta keelt pingutavast jõust F. Tabel 1 Seisulainete uurimine keelel l=...........±............. d=...........±.......... =.........±........... Katse v, m, g fgen, Hz fn, Hz v, nr. Arvutused ja veaarvutused Omavõnkesageduste arvutamine 1. n=1
4. Pange magnet keele keskele ja muutke sagedust kuni amplituud on 1...2 cm. Mõõtke amplituud kümnes kohas ja joonistage seisuline graafik. 5. Nihutage magnet 1/4 ja 1/6 keele pikkusele ja tekitage püsivad võnkumised. Mõõtke amplituud ja joonistage graafik. 6. Mõõtke 4...5 erineva koormisega m keele põhisagedustele (n=1) vastavad generaatori sagedused. Tulemused kandke tabelisse. 7. Arvutada keele omavõnkesagedused ja võrrelda neid limbilt saadutega. 8. Arvutada lainete levimiskiirused ja nende vead. 9. Joonestada graafik. Seisulainete uurimine keelel l = .......... ± ............ d = ............ ± ............ = ........... ± ............ Katse nr. m, g fgen, Hz f, Hz v, m/s v, m/s 1. 2. 3. 4. 5. Arvutused Andmed:
korral. Mõõtke võnkeamplituudid ja joonestage lainete graafikud. 6. Mõõtke 4…5 erineva koormisega m keele põhisagedustele (n=1) vastavad generaatori sagedused fgen. Tulemused kandke tabelisse. 7. Arvutage valemiga (5) keele omavõnkesagedused fn ja võrrelge saadud tulemusi heligeneraatori limbilt saadutega. Selgitage erinevuste põhjusi 8. Kasutades valemit (3) arvutage keele erinevatele pingetele vastavad lainete levimiskiirused ja nende vead. 9. Joonestage graafik laine levimiskiiruse v sõltuvuse kohta keelt pingutavast jõust F. Seisulainete uurimine keelel l=…±…d=…±… =…±… Katse nr. m,g fgen , Hz fn , Hz v , m/s v , m/s 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Töö käik: 10. Lülitage sisse heligeneraator (vt. Juhist töökohal). 11. Mõõtke keele pikkus l ja läbimõõt d. 12
fgen5 = 129,3 Hz fn5 = 130,64 Hz n=2 n=2 fgen3 = 209,3 Hz fn3 = 197,50 Hz n=3 n=3 fgen3 = 297,7 Hz fn3 = 296,26 Hz n=4 n=4 fgen3 = 400,7 Hz fn3 = 395,05 Hz Lainete levimiskiirused ja nende määramatused: , usaldatavusega 0,95 , usaldatavusega 0,95 , usaldatavusega 0,95 , usaldatavusega 0,95 , usaldatavusega 0,95 Arvutuste ja mõõtmiste käigus saadud keele omavõnkesagedused on küllaltki lähedased. Mõõtmistulemuste erinevuste põhjuseks võivad olla mõõtmisvead. Antud meetodiga on võimalik üpriski lähedaselt määrata keele omavõnkesagedusi.
sagedust. Iga sagedust määrake 3 korda. 6. Mõõtke 5 erineva koormisega m keele põhisagedustele (n=1) vastavad generaatori sagedused fgen. Tulemused kandke tabelisse. 7. Arvutage valemiga (5) keele omavõnkesagedused fn ja võrrelge saadud tulemusi heligeneraatori limbilt saadutega. Selgitage erinevuste põhjusi. 8. Kasutades valemit (3) arvutage keele erinevatele pingetele vastavad lainete levimiskiirused ja nende määramatused. 9. Joonestage graafik laine levimiskiiruse v sõltuvuse kohta keelt pingutavast jõust F. Seisulainete uurimine keelel l = ..... ± .....cm d = ..... ± .....mm = ..... ± ..... Keele ristlõike pindala ja selle liitmääramatuse arvutamine. d 2 S = = 1,590 * 10 -7 m 2 4 ep 1 * 10 -5 U B d = t = 2* = 6,667 * 10 -6 3 3
generaatori sagedused f gen . Tulemused kandke tabelisse. 7. Arvutage valemiga (5) keele omavõnkesagedused f n ja võrrelge saadud tulemusi heligeneraatori limbilt saadutega. Selgitage erinevuste põhjusi. 8. Kasutades valemit (3) arvutage keele erinevatele pingetele vastavad lainete levimiskiirused ja nende määramatused. 9. Joonestage graafik laine levimiskiiruse v sõltuvuse kohta keelt pingutavast jõust F . +¿ cm +¿ mm +¿ l=¿ , d =¿ , ρ=¿ Katse m,g f gen , Hz f n , Hz v , m/s U c ( v ) ,m/ s nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Monokromaatsus ehk monokromaatilisus on valgus- või üldisemalt elektromagnetlainete omadus olla "ühevärviline", s.o kindla sageduse jalainepikkusega. Monokromaatset valguslainet ei saa prisma abil lahutada erinevat värvi laineteks. Monokromaatset valguslainet annavad laserid. 5. Sõnastage Huygensi-Fresnel'i printsiip Huygens lõi laineoptika eesmärgiga seletada valguse kaksikmurdumist: erinevas suunas levivate ristvõnkumiste levimiskiirused on erinevad. Fresneli tähtsamad ja rakenduslikumad tööd on seotud difraktsiooniga, aga alustas ta interferentsikatsetest. Kahe pilu asemel kasutas ta ühe valgusallika kahte optilist kujutist. Nii on näiteks kahe peegli või kahe prisma abil võimalik saada kaks samaväärset kiirtekimpu, mille heledus on tunduvalt suurem kui Young'i kitsastest piludest tulevatel kiirtel. Veel näitas Fresnel, et interferentsipilt tuleb selgem ja teravam, kui kasutada ühevärvilist (monokromaatset) valgust
annaabi.ee 
