Критические углы.
Акустические измерения
Если одна или обе среды — твердые тела, то из закона синусов вытекает возможность существования нескольких критических углов. Представим ситуацию, когда падающая волна продольная (с, — скорость продольной падающей волны). В этом случае во второй среде может возникнуть два типа волн — прошедшая продольная со скоростью с, и прошедшая поперечная со скоростью с (см. рис. 4.2). При этом возможна… Читать ещё >
Критические углы. Акустические измерения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Если одна или обе среды — твердые тела, то из закона синусов вытекает возможность существования нескольких критических углов. Представим ситуацию, когда падающая волна продольная (с, — скорость продольной падающей волны). В этом случае во второй среде может возникнуть два типа волн — прошедшая продольная со скоростью с, и прошедшая поперечная со скоростью с (см. рис. 4.2). При этом возможна ситуация, когда с, < с',. Тогда при увеличении угла падения, а увеличивается и угол преломлениия у, и при определенном значении угла падения а' преломленная продольная волна сольется с границей раздела сред (рис. 4.3, а). Таким образом, продольная волна во второй среде превращается в головную волну, распространяющуюся в поверхностном слое.
Рис. 4.3. Трансформация падающей продольной волны в головную (а) и рэлеевскую (б) на границе раздела двух сред Головная волна может быть использована для целей дефектоскопии. Такой угол падения а' называется первым критическим углом и определяется из условия.
При углах падения больше либо равных о.' во вторую среду проходят только поперечные волны. Первый критический угол для границы оргстекло — сталь а1 = 27,5°.
При выполнении условия с, < с, может возникнуть ситуация, когда при увеличении угла падения, а с границей раздела сред сольется преломленная поперечная волна (рис. 4.3, б). Такой угол падения от называется вторым критическим углом. Его значение рассчитывается из условия.
При втором критическом угле энергия падающей продольной волны переходит в энергию поверхностной волны Рэлея. Скорость такой волны cs = 0,93с,. Второй критический угол для границы оргстекло — сталь имеет значение а" = 57,5°.
Третий критический угол существует, если из твердого тела на границу раздела сред падает поперечная волна со скоростью с,. Поскольку с, < с, возможна ситуация, когда при определенном значении угла падения, а отраженная продольная волна сольется с поверхностью, превратившись в головную волну (рис. 4.4).
Рис. 4.4. Трансформация падающей поперечной волны в головную на границе раздела двух сред.
Третий критический угол определяется из условия.
Третий критический угол для границы сталь — воздух а'" = 33,3°.