8. Cấu trúc của luận văn
2.2.2.Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị thí nghiệm sóng âm
2.2.2.1. Chức năng của thiết bị thí nghiệm sóng âm
TBTN cho phép khảo sát các đặc điểm của sóng âm; khảo sát mối liên hệ giữa các đặc trƣng sinh lí với các đặc trƣng vật lí của âm; xác định bƣớc sóng của âm trong không khí theo hai phƣơng án khác nhau dựa vào tính tuần hoàn của quá trình truyền sóng và hiện tƣợng sóng dừng trong ống không khí, từ đó tính đƣợc tốc độ truyền âm trong không khí; khảo sát hiện tƣợng giao thoa sóng âm trong không khí.
2.2.2.2. Cấu tạo của thiết bị thí nghiệm sóng âm
Hình 2.1 đã mô tả chi tiết TBTN sóng âm bao gồm các linh kiện sau: - Các bộ phận chính:
+ Ống nhựa trong suốt (1) hình trụ dài 70cm, đƣờng kính 4cm, đƣợc rạch một khe nhỏ cỡ 5mm dọc thân ống, ở hai đầu đƣợc gắn với vòng nhựa có trục kim loại để có thể gắn ống trên giá đỡ.
+ Pitong (2) đƣợc gắn với trục sắt nhỏ, có thể dịch chuyển bên trong thân ống.
+ Nguồn âm: loa thạch anh, âm thoa (3)
+ Cảm biến âm đƣợc gắn trong hộp kín, micro đƣợc nối dài (4). + Nắp nhựa (5).
+ Máy phát âm tần (6), dao động kí điện tử (7). - Các bộ phận khác:
+ Nguồn một chiều 5V (8) để cấp nguồn cho cảm biến. + Dây kết nối cảm biến (9) với dao động kí.
+ Hệ thống giá đỡ, dây dẫn, dây dao động kí (10, 11, 12).
2.2.2.3. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị thí nghiệm
TBTN 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 đƣợc một nguồn âm có thể thay đổi đƣợc tần số và biên độ.
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 đƣợc biến đổi thành dao động điện và đƣa 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.
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên tắc hoạt động của thiết bị thí nghiệm
Qua việc quan sát đồ thị dao động âm trên màn hình, HS sẽ biết đƣợc quy luật biến đổi của li độ dao động theo thời gian. Đồng thời dựa vào việc ghi lại đƣờng biểu diễn dao động âm có thể tiến hành các TN nghiên cứu sự phụ thuộc của các đặc trƣng sinh lí của âm vào các đặc trƣng vật lí của âm.
Khi tiến hành các TN 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 tƣợng giao thoa, sóng dừng: từ đồ thị sẽ cho phép chúng ta xác định đƣợc những vị trí mà tại đó dao động âm tổng hợp dao động với biên độ cực đại hoặc cực tiểu… trên phƣơng truyền âm. Từ đó xác định đƣợc bƣớc sóng âm, tính toán đƣợc tốc độ truyền âm trong không khí.