Газопламенный и акустический манометр. Диск Релея

Газопламенный манометр. 1) Газопламенный манометр. 2) Вращающаяся зеркальная призма. Газопламенный манометр представляет собой небольшую коробку -с тремя вделанными в нее трубками (рис. 41).

Внутри коробки натянута резиновая перепонка, разделяющая ее полость на две части (рис. 42). Полость А сообщается посредством трубки К с раструбом, перед которым производятся звуки (пение, свист, разговор и т. п.); полость В при помощи трубки L сообщается с краном газовой сети или с прибором для получения карбурированного воздуха. Выходящий сквозь трубку М газ зажигают. В то время как производятся звуки, перепонка Р колеблется. Это вызывает колебания пламени.

Для обнаружения колебаний рассматривают его изображение во вращающемся зеркале. При отсутствии колебаний изображение пламени представляется растянутым в виде прямой полосы. При произведении звуков пламя представляется в виде полосы, зазубренной сверху (рис. 43).

Легко изготовить самодельный газопламенный манометр из двух корковых пробок (или двух кусков дерева) и стеклянных трубок (по Абрагаму, размеры показаны на рисунке 44). Резиновая перепонка может быть заменена тонкой парафинированной бумагой.

Вращающаяся зеркальная призма может быть заменена самодельным прибором, изображенном на рисунке 45. Куски зеркала прикрепляются к деревянной доске посредством каучуковых трубок или спиральных пружинок.

Полная параллельность зеркал достигается посредством вдвигания узких деревянных клинышков.

Можно заметить колебания пламени и, без вращающегося зеркала. Для этого надо быстро провести взгляд мимо пламени.

Для демонстрации колебаний пламени большой аудитории надо спроектировать его при помощи объектива и вращающегося зеркала на экран.

Акустический манометр. Акустический манометр представляет собой жидкостный (спиртовый) манометр, в котором одно или оба отверстия закрыты легким клапаном (в последнем случае клапаны должны быть обращены один внутрь, другой наружу манометра). При помещении акустического манометра в достаточно сильное звуковое поле он показывает смещение уровня жидкости.

Объяснение таково: если, например, клапан выпускает воздух из манометра, то во время разрежения в воздушной волне воздух из колена, закрытого клапаном, выходит, и уровень жидкости поднимается. Во время сгущения клапан закрывается, и уровень не опускается. Таким образом, акустический манометр есть индикатор изменения давления в звуковой волне. Так как избыточное давление в воздухе только при очень сильных звуках достигает значения 10—80 мм Hg, то акустический манометр дает заметные отклонения только при сильных звуках.

На рисунке 46 изображен акустический манометр Гримзеля с двумя клапанами. Самодельный акустический манометр (по Шиманскому) можно устроить так: латунный цилиндрик (d = 5 мм, l = 10 мм) просверливается по оси).

Рис. 46. Акустический манометр по Гримзелю

У его верхнего основания приклеивается край кусочка самой тонкой папиросной бумаги такого размера, чтобы он прикрывал отверстие в цилиндрике (рис. 47). Перед опытом папиросную бумагу увлажняют ничтожным количеством воды с глицерином (10 частей воды, 1 часть глицерина).

Рис. 47. Клапан Шиманского

Лишнюю влагу с цилиндрика вытирают. На цилиндрик надевают отрезок резиновой трубки, соединяющей его с манометром. Клапан можно вставить в воронку, служащую для собирания звуковых волн (рис. 48).

Диск Релея. Диск Релея используется для определения энергетической мощности звукового излучения.

Диск Релея (рис. 49) обычно представляет собой круглый легкий диск (d= 15—25 мм) из тонкой пластинки слюды или круглого покровного стеклышка, подвешенный на тонкой стеклянной или кварцевой нити и поворачивающийся под давлением звука.

Направление диска с направлением излучения должно для максимальной чувствительности составлять угол в 45°. Для отсчета угла поворота на диск укрепляется зеркало, а проще всего, если сам диск представляет собой зеркало. При применении покровного стекла оно может быть посеребрено, или можно в качестве диска использовать достаточно большое зеркальце от гальванометра. Диск вешается на возможно тонкой (диаметр менее 10 µ) стеклянной или кварцевой нити длиной около 30—40 см. Чем тоньше нить, тем прибор чувствительнее.

Диск помещается внутри деревянной или металлической трубки диаметром около 5—б см, длиной около 10—12 см. Трубка с одной стороны, откуда падает излучение, открыта, а с другой — -закрыта куском ваты, которой она вся обернута.

К трубке прикреплена другая, удобнее всего стеклянная, в которой проходит нить. Диаметр этой трубки должен быть не меньше диаметра диска, чтобы диск, укрепленный на нити, можно было опустить через трубу. Нить прикрепляется к проволочке, продетой через корковую пробку, по диаметру подходящую к трубке.

Освещение и получение зайчика делается обычным способом (рис. 50).

При малых отклонениях от 45° между направлением диска и направлением излучения угол поворота диска прямо пропорционален мощности падающего звука.

Предельная чувствительность диска около или для звуковых давлений около (громкий разговор дает мощность около 20-30 микроватт).

Практически на диск, даже с не очень тонкой нитью, действует громкий звук камертона, звуки органной трубы, причем высота звука не имеет значения. Пользуясь диском Релея, легко заметить, что высокие звуки (женского голоса), оглушительные для уха, несут гораздо меньше энергии, чем низкие звуки (мужского голоса), несмотря на их малую громкость. Этот опыт обнаруживает различную чувствительность уха к тонам различной частоты.