Gruppe

• Fritz, Jakob
• Kemmer, Tobias

Über das Projekt

Ziel ist es, die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Flüssigkeiten über die Beugung an Ultraschallphasengittern zu bestimmen.
Zum Erzeugen der Ultraschallwellen verwenden wir einen piezoelektrischen Schallwandler, der sich beim Anlegen einer Wechselspannung (etwa 2-4 MHz) periodisch ausdehnt und kontrahiert (inverser piezoelektrischer Effekt). Dieser komprimiert die Flüssigkeit lokal, wodurch sich insgesamt eine stehende Welle mit periodischer Dichteverteilung ausbildet. Die lokal unterschiedlichen Dichten bewirken einen ortsabhängigen Brechungsindex.
Dieser periodische Brechungsindex stellt für das zu beugende Licht ein Phasengitter dar, da es aufgrund der unterschiedlichen Verzögerung zu einer Phasendifferenz hinter dem Gitter kommt. Dies steht im Gegensatz zu einem Amplitudengitter, bei dem die Amplitude des Lichtes variiert wird.
Die hinter dem Gitter auftretende (kleine) Interferenzmuster wird anschließend auf einen Kamerachip abgebildet, was eine einfachere Dokumentation und Auswertung ermöglicht.
Aus der Intensitätsverteilung kann die Schallwellenlänge berechnet werden. Zusammen mit der bekannten Schallfrequenz ergibt sich schließlich die Schallgeschwindigkeit im Medium. Dieser Effekt wurde erstmals von Peter Debye und Francis Sears im Jahre 1932 experimentell nachgewiesen.

Dokumente