7. Cấu trúc của khóa luận
2.2.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị thí nghiệm
2.2.2.1. Chức năng của thiết bị thí nghiệm
Bộ thí nghiệm cho phép khảo sát các đặc điểm của sóng âm; khảo sát mối liên hệ giữa các đặc trưng sinh lí với các đặc trưng vật lí của âm; xác định bước sóng của âm trong không khí theo hai phương án khác nhau dựa vào tính tuần hoàn của quá trình truyền sóng và hiện tượng sóng dừng trong ống không khí, từ đó tính được vận tốc truyền âm trong không khí; khảo sát hiện tượng giao thoa sóng âm trong không khí.
2.2.2.2. Cấu tạo của thiết bị thí nghiệm
Hình 1 đã miêu tả chi tiết TBTN về sóng âm bao gồm các linh kiện sau:
- Các bộ phận chính:
+ Ống nhựa trong suốt (1) hình trụ dài 70cm, đường kính 4cm, được rạch một khe nhỏ cỡ 5mm dọc thân ống, ở hai đầu được gắn với vòng nhựa có trục kim loại để có thể gắn ống trên giá đỡ.
+ Pitong (2) được gắn với trục sắt nhỏ, có thể dịch chuyển bên trong thân ống. + Nguồn âm: loa thạch anh, âm thoa (3)
+ Cảm biến âm được gắn trong hộp kín, micro được nối dài (4). + Nắp nhựa (5).
+ Máy phát âm tần (6), dao động kí điện tử (7). - Các bộ phận khác:
31 + Dây kết nối cảm biến (9) với dao động kí.
+ Hệ thống giá đỡ, dây dẫn, dây dao động kí (10, 11, 12).
Hình 1. Thiết bị thí nghiệm về sóng âm 2.2.2.3. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị thí nghiệm
Bộ thí nghiệm sử dụng một máy phát âm tần có tác dụng tạo ra một hiệu điện thế dao động điều hòa biến đổi kiểu xung sin, xung vuông hoặc tam giác, có thể thay đổi tần số và biên độ. Kết nối máy phát âm tần với loa thạch anh ta thu được một nguồn âm có thể thay đổi tần số và biên độ được.
Bộ cảm biến sử dụng nguồn 1 chiều 5V với một đầu micro có tác dụng thu tín hiệu âm thanh. Khi sóng âm từ nguồn âm truyền tới micro, dao động cơ được biến đổi thành dao động điện và đưa vào lối vào của dao động kí điện tử, qua đó chuyển từ việc quan sát các dao động cơ học sang quan sát các dao động điện do chính các dao động cơ này gây ra trên màn dao động kí điện tử.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
32 Máy phát âm tần Dao động kí điện tử DC
Hình 2. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của TBTN
Qua việc quan sát đồ thị dao động âm trên màn hình, học sinh sẽ biết được quy luật biến đổi của li độ dao động theo thời gian. Đồng thời dựa vào việc ghi lại đường biểu diễn dao động âm có thể tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu sự phụ thuộc của các đặc trưng sinh lí của âm vào các đặc trưng vật lí của âm.
Khi tiến hành các thí nghiệm về giao thoa sóng âm, sóng dừng bằng cách sử dụng dao động kí điện tử để ghi lại đồ thị biểu diễn dao động âm, dựa vào đồ thị sẽ cho ta thấy một cách trực quan về hiện tượng giao thoa, sóng dừng: từ đồ thị sẽ cho phép chúng ta xác định được những vị trí mà tại đó dao động âm tổng hợp dao động với biên độ cực đại hoặc cực tiểu..trên phương truyền âm. Từ đó xác định được bước sóng âm, tính toán được vận tốc truyền âm trong không khí.
Mô tả sự vận hành, điều chỉnh để thiết bị hoạt động đạt mục đích thiết kế (có ảnh chụp riêng nếu cần)