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四、测量固体介质的弹性模量 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的 比例常数就是材料的弹性模量E,也叫杨氏模量。横向应变与纵向应变之比值称为泊松比, 也叫横向变性系数,它是反映材料横向变形的弹性常数。 超声波在两种介质界面上会发生折射和反射,当超声波从波速较慢的介质进入波速较快 的介质时,会发生全反射,而且当两种介质中的一种为固体时,会发生波形变换。 当超声波以倾斜角度 入射到两种介质的交界表面上,根据折射定律和波形变换,将会 产生一个折射纵波L(标注左红字L)和一个折射横波T(标注右红字),下图为波形变换信号。 0 超声波在波速较慢介质中的传播速度V,入射角度a,折射纵波的波速V,纵波的折射角度 B,折射横波的波速V,横波的折射角度B,由斯涅尔定律, 其关系为: sina sinBsinB 本实验中超声波是从波速较慢的水中进入波速较快的固体介质,通过政变入射角度可 以观察到全反射现象。因为固体中纵波波速大于横波波速,所以纵波发生全反射时所对应的 入射角度a比横波发生全反射时的入射角a小通过调整入射角度a的值可以分别观察纵波和 横波的全反射现象,并可以根据公式3)分别计算出纵波声速VL和横波声速V: 四、测量固体介质的弹性模量 µ 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的 比例常数就是材料的弹性模量 E,也叫杨氏模量。横向应变与纵向应变之比值称为泊松比, 也叫横向变性系数,它是反映材料横向变形的弹性常数。 超声波在两种介质界面上会发生折射和反射,当超声波从波速较慢的介质进入波速较快 的介质时,会发生全反射,而且当两种介质中的一种为固体时,会发生波形变换。 当超声波以倾斜角度 a 入射到两种介质的交界表面上,根据折射定律和波形变换,将会 产生一个折射纵波 L(标注左红字 L)和一个折射横波 T(标注右红字 T),下图为波形变换信号。 超声波在波速较慢介质中的传播速度 V ,入射角度 a,折射纵波的波速 V ,纵波的折射角度 β,折射横波的波速 V,横波的折射角度 B,由斯涅尔定律, 其关系为: 本实验中超声波是从波速较慢的水中进入波速较快的固体介质,通过改变入射角度 a 可 以观察到全反射现象。因为固体中纵波波速大于横波波速,所以纵波发生全反射时所对应的 入射角度a比横波发生全反射时的入射角 a小通过调整入射角度 a的值可以分别观察纵波和 横波的全反射现象,并可以根据公式(3)分别计算出纵波声速 VL 和横波声速 VT:
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