İKİ dalganin lineer toplami ve vuru olayi

4)Deneyde frekans kayması bazen artma yönünde olurken bazen de azalma yönündedir. Nedenini açıklayınız.

YORUM-SONUÇ:

DENEY NO: 5

ULTRASONİK SES DALGALARI İLE SES HIZININ HESAPLANMASI (Sonar ilkesi)
DENEYİN AMACI

• 
  Bir engelden yansıtılan dalgaların, gidiş-geliş sürelerinin farklı mesafeler için hesaplanması
  
• 
  Mesafenin, gidiş-geliş süresine göre grafiğinin çizilmesi
  
• 
  Çizilen grafikten yararlanarak ses hızının hesaplanması
  

KULLANILAN MALZEMELER:
Ultrasonik deney ünitesi, 5V DC güç kaynağı(ultrasonik üniteyi beslemek için), ultrasonik dalga üreteci(transmitter), ultrasonik dalga alıcısı(receiver), USB COBRA3 ünitesi, 12 V DC güç kaynağı(COBRA3 ünitesi için), bilgisayar, yansıtıcı ekran, cetvel, bağlantı parça ve kabloları.



Şekil 5.1 Deney setinin kurulu hali
TEORİK BİLGİ:
Bir l mesafesini t süresinde alan ses dalgalarının hızı

bağıntısı ile hesaplanabilir. Burada x, ses dalgasının yansıtıcı ekrana giderken veya dönerken aldığı yoldur. Dalga üretecinden ekrana x mesafesini alan ses dalgaları, yansıyıp dalga alıcısına kadar yine x mesafesini alarak toplamda 2x = l mesafesini almış olur. Dalga üreteci, dalga alıcısı ve ekranın pozisyonları Şekil 5.2 de görülmektedir.

Şekil 5.2 Deney elemanlarının konumu (T: Dalga üreteci, R: Dalga alıcısı, Sc: Yansıtıcı ekran)

DENEYİN YAPILIŞI:

Deney setini Şekil 5.1 ve Şekil 5.2’ de gösterildiği gibi kurulmuş olması gerekmektedir. Cobra3 ünitesi bilgisayara bağlı ve ölçüm almaya hazır olduğunda deneye başlanabilir. Ultrasonik ünitesi “burst” modunda olmalıdır. Dalga üreteci ve alıcısı aynı yükseklikte ve yansıtıcı ekrana dik olarak bakacak şekilde konumlandırılmalıdır. Cobra3 programı Şekil 5.3’ de gösterildiği gibi ayarlanır.

Şekil 5.3 Cobra3 programının bu deney için ayarları

Deney seti çalıştırıldığında dalganın engelden yansıyıp geri gelmesi için geçen süre Şekil 5.4’ de görülen grafik şeklinde cobra3 tarafından gösterilir.

Şekil 5.4 Bir dalga pulsunun gidiş gelişi için geçen t süresinin grafiği

l, 0.5 metre ve 2 metre arasında 7-8 defa değiştirilerek, deney farklı l mesafeler için tekrarlanır ve t süresi ölçümler kısmına not edilir. Bu sonuçlar kullanılarak l’ nin t süresine göre grafiği çizilir.
Ölçümler:


Grafik:

Örnek bir deney için çizilen grafik Şekil 5.5’ de görülmektedir. Grafikte alınan mesafe arttıkça geçen sürenin orantılı olarak artması dalganın hızının sabit olduğunu gösterir.

Şekil 5.5 l mesafesinin t süresine göre grafiği
Son olarak ses dalgalarının hızını bulmak için grafiğin eğimi kullanılır. Eğim, ∆l/∆t yani hıza eşittir. Grafiğin herhangi bir kısmını kullanarak dalga hızını hesaplamalar kısmını kullanarak hesaplayınız. Sesin hızı teorik olarak 340 m/s dir
Hesaplamalar: (grafiğin eğiminden ses hızının hesaplanması)


SORULAR-CEVAPLAR:
1)Bu deneyde teorik olarak ses dalgalarının hızının sabit mi, değişken mi olması beklenmektedir?

2)Alınan yolun geçen süreye göre grafiği çizildiğinde, bu grafiğin düzgün bir doğru olması(Şekil 5.5 deki gibi) neyi gösterir?
3)Deney sırasında ölçülen t süresi neyin süresidir?

YORUM-SONUÇ:


DENEY NO: 6

TEK VE ÇİFT YARIKLARDA ULTRASONİK KIRILMA
DENEYİN AMACI

• 
  Farklı tek ve çift yarıklarda kırılmış ultrasonik dalga şiddetinin kırılma açısına bağlı olarak tespit etmek.
  
• 
  Maximum ve minimum değerlerin hangi açılarda olduğunu tespit ederek, sonuçları teorik değerlerle kıyaslamak.
  

KULLANILAN MALZEMELER:
Yansıtıcı çukur ayna ile ganyometre, ganyometre için güç kaynağı, Ultrasonik ünite, 5V DC güç kaynağı(ultrasonik ünite için), ganyometre ünitesi, ultrasonik dalga üreteci, ultrasonik dalga alıcısı, bağlantı parça ve kabloları.


Şekil 6.1 Deney setinin kurulu hali


TEORİK BİLGİ:
Tek yarık için:

Young çift yarıkta gerçekleştirdiği deney düzeneğinde çift yarık yerine küçük ve tek bir yarık alacak olursa perde üzerine düşürülen ışığın yine girişim deseni oluşturduğunu merkezde diğer aydınlık saçaklara göre daha parlak ve daha geniş aydınlık bir saçak, daha sonra ardışık ve aynı genişlikte aydınlık ve karanlık saçaklar oluştuğunu gözler.

Şekil 6.2 Işığın tek yarıktan geçerek kırınım deseni oluşturması

Oluşan girişim deseninin nedenini Huygens'in dalga prensibinden yararlanarak açıklayabiliriz. Huygens'e göre yarık düzlemine ulaşan her bir ışık noktası yeni bir ışık kaynağı gibi davranacağından aydınlatılan yarık aralığı sonsuz küçüklükte birçok ışık kaynağı gibi davranacaktır. Bu kaynaklardan çıkan ışık ışınları perde üzerine düştüğünde aldıkları yol farkına bağlı olarak bazı noktalarda birbirini güçlendirirken bazı noktalarda ise birbirini söndürecektir. Bu da şekildeki gibi ortada geniş bir aydınlık olmak üzere aydınlık ve karanlık çizgiler oluşmasına yol açar.

Şekil 6.3 Tek yarık ve kırınım açısı φ

Deneyde kırınım desenini gözleyebilmek için ganyometre denilen, dalga alıcısını tek yarık çevresinde motor yardımı ile hareket ettirerek ölçüm alınmasını sağlayan bir cihazdan faydalanılacaktır. Kırınım deseninde dalga şiddetinin kırınım açısına bağlı olarak değişimi aşağıdaki bağıntıyla hesaplanır. Şekil 6.3’ de görüldüğü gibi b yarık genişliğidir.

Bağıntıyı minimum durumları veren açılar için genelleştirirsek:

Bağıntıyı maximum durumları veren açılar için genelleştirirsek:

olur.

Çift Yarık İçin:

Su dalgalarında olduğu gibi çift yarıktan geçen dalgalar birbirini zaman zaman söndürürken zaman zaman da kuvvetlendirir. Bu, çift yarığın karşısında bir desen oluşumuna yol açar.

Şekil 6.4 Çift yarık ve kırınım açısı φ

Deneyde kırınım desenini gözleyebilmek için ganyometre denilen, dalga alıcısını çift yarık çevresinde motor yardımı ile hareket ettirerek ölçüm alınmasını sağlayan bir cihazdan faydalanılacaktır. Kırınım deseninde dalga şiddetinin kırınım açısına bağlı olarak değişimi aşağıdaki bağıntıyla hesaplanır. Şekil 6.4’ de görüleceği gibi b:yarık genişliği, s:iki yarık arasındaki mesafedir.

Bağıntıyı minimum durumları veren açılar için genelleştirirsek:

Bağıntıyı maximum durumları veren açılar için genelleştirirsek:

DENEYİN YAPILIŞI:
Deney seti Şekil 6.1’ de gösterildiği gibi kurduktan ve ölçümlerin alınacağı ganyometre ünitesini bilgisayara bağladıktan sonra deneye başlanabilir. Çukur aynanın odağına dalga üreteci yerleştirilir (15.5 cm mesafeye). Ultrasonik ünitesi “con” pozisyonunda olmalıdır. Çukur aynaya odaktan gelen ultrasonik dalgalar doğrusal dalgalar şeklinde aynadan yansır. Yansıyan dalgalar çift veya tek yarıktan geçerek dalga alıcısına gelir. Ganyometre dalga alıcısını yarık çevresinde hareket ettirerek dalga şiddetini ölçer ve sonuçları bilgisayara gönderir. Bilgisayar yerine multimetre ile de sonuçlar izlenebilir ancak bilgisayar kolaylık sağlayacaktır.

Sırasıyla aşağıdaki farklı ölçümleri yapınız.

Teorik kısımlarda verilen formülleri kullanarak maximum ve minimumların ölçülen açılarının teorik değerlerle uyumlu olup olmadığını değerlendiriniz.
1.ölçüm Tek yarık ve yarık genişliği b=6 cm


Şekil 6.5 1.ölçüm için örnek sonuç

2.ölçüm Tek yarık ve yarık genişliği b=4 cm

3.ölçüm Çift yarık ve yarık genişliği b=2,5 cm, yarıklar arası s: 5,5 cm


Şekil 6.6 3.ölçüm için örnek sonuç

4.ölçüm Çift yarık ve yarık genişliği b=2 cm, yarıklar arası s: 5 cm

5.ölçüm Tek yarık ve yarık genişliği b=2 cm


SORULAR-CEVAPLAR:
1) Tek yada çift yarıktan geçen ses dalgalarının şiddeti neden bazı açılarda sıfır, bazı açılarda yüksektir?
2)Ganyometre ünitesinin görevi nedir?

YORUM-SONUÇ:

DENEY NO: 7

ÇOKLU YARIKLARDA ULTRASONİK KIRILMA
DENEYİN AMACI

• 
  Çoklu yarıklarda kırılmış ultrasonik dalga şiddetinin kırılma açısına bağlı olarak tespit etmek.
  
• 
  Maximum ve minimum değerlerin hangi açılarda olduğunu tespit ederek, sonuçları teorik değerlerle kıyaslamak.
  

KULLANILAN MALZEMELER:
Yansıtıcı çukur ayna ile ganyometre, ganyometre için güç kaynağı, Ultrasonik ünite, 5V DC güç kaynağı(ultrasonik ünite için), ganyometre ünitesi, ultrasonik dalga üreteci, ultrasonik dalga alıcısı, bağlantı parça ve kabloları.


Şekil 7.1 Deney setinin kurulu hali


TEORİK BİLGİ:
6.Deneyde tek ve çift yarıktan geçen dalgaların oluşturduğu kırınım desenleri gözlenmişti. Bu desenler ikiden fazla yarıklar kullanarak da oluşturulabilir. b:yarık genişliği, s:iki yarık arasındaki mesafe olmak üzere çoklu yarıklarda dalga şiddeti

bağıntısı ile orantılıdır(eşitlik yok). Burada N:yarık sayısıdır.
Bu eşitlikten minimumlar


ifadesi ile verilebilir. Burada dalgaboyu 0.86 mm dir.



Şekil 7.2 Çoklu yarıklarda kırınım

Tablo 7.1: 4 ve 5 yarıkta kırınım için teorik ve ölçülen minimumlar

Tablo 7.1 deki değerlerin örnek bir deneyin grafiğindeki sonuçlarla oluşturulduğuna, ve teorik beklentilerin deneysel sonuçlarla uyumlu olduğuna dikkat ediniz. (exp. : deneysel, theor.: teorik)

Şekil 7.3 4 ve 5 yarık için örnek deney sonuçları


DENEYİN YAPILIŞI:
Deney seti Şekil 7.1’ de gösterildiği gibi kurduktan ve ölçümlerin alınacağı ganyometre ünitesini bilgisayara bağladıktan sonra deneye başlanabilir. Çukur aynanın odağına dalga üreteci yerleştirilir (15.5 cm mesafeye). Ultrasonik ünitesi “con” pozisyonunda olmalıdır. Çukur aynaya odaktan gelen ultrasonik dalgalar doğrusal dalgalar şeklinde aynadan yansır. Yansıyan dalgalar çoklu yarıktan geçerek dalga alıcısına gelir. Ganyometre dalga alıcısını yarık çevresinde hareket ettirerek dalga şiddetini ölçer ve sonuçları bilgisayara gönderir. Bilgisayar yerine multimetre ile de sonuçlar izlenebilir ancak bilgisayar kolaylık sağlayacaktır.
Sırasıyla yarık sayısını 2 den 6 ya kadar arttırarak ölçümleri alınız .
Teorik kısımlarda verilen formülleri kullanarak maximum ve minimumların ölçülen açılarının teorik değerlerle uyumlu olup olmadığını değerlendiriniz. 4 ve 5 yarık için teorik değerler Tablo 7.1’ de gösterilmiştir.
ÖLÇÜMLER:

SORULAR-CEVAPLAR:
1)Elde ettiğiniz sonuçlar teorik değerlerle uyumlumudur?
2)Yarık sayısı arttıkça kırınım deseni nasıl değişmektedir?

YORUM-SONUÇ:

DENEY NO: 8

FARKLI DAİRESEL BOŞLUKLARDA ULTRASONİK KIRILMA
DENEYİN AMACI

• 
  Farklı dairesel boşluklarda kırılmış ultrasonik dalga şiddetinin kırılma açısına bağlı olarak tespit etmek.
  
• 
  Minimum değerlerin hangi açılarda olduğunu tespit ederek, sonuçları teorik değerlerle kıyaslamak.
  

KULLANILAN MALZEMELER:
Yansıtıcı çukur ayna ile ganyometre, ganyometre için güç kaynağı, Ultrasonik ünite, 5V DC güç kaynağı(ultrasonik ünite için), ganyometre ünitesi, ultrasonik dalga üreteci, ultrasonik dalga alıcısı, bağlantı parça ve kabloları.


Şekil 8.1 Deney setinin kurulu hali

TEORİK BİLGİ:
Dalgalar, yarıklarda olduğu gibi dairesel boşluklardan geçerken de kırınıma uğrar. Açıya bağlı olarak dalga şiddetinin değişimi şu bağıntı ile verilir:

Bağıntıda R:dairesel boşluğun yarıçapı, Λ:dalgaboyu, J:Bessel fonksiyonudur. Sıfır noktaları:

ile bulunur.


Şekil 8.2 Örnek bir deney sonucu

Şekil 8.2 de küçük ve büyük dairesel boşluklarda kırınım sonunda dalga şiddetinin açıyla değişiminin grafiği gösterilmiştir. İlk grafikte R=2.5 cm olan küçük dairesel boşluğa, ikinci grafik ise büyük dairesel boşluğa aittir.

Tablo 8.1

Sıfır pozisyonları	φ (^0)	Λ (mm)
1	12	8.52
2	23	8.75
3	34.5	8.74
4	47.3	8.67

Tablo 8.1’ de R=2.5 cm için ilk 4 sıfırın pozisyonlarının açıları gösterilmiştir. Bu değerler Şekil 8.2’ deki ilk grafik ile uyumludur.

DENEYİN YAPILIŞI:
Deney seti Şekil 8.1’ de gösterildiği gibi kurduktan ve ölçümlerin alınacağı ganyometre ünitesini bilgisayara bağladıktan sonra deneye başlanabilir. Çukur aynanın odağına dalga üreteci yerleştirilir (15.5 cm mesafeye). Ultrasonik ünitesi “con” pozisyonunda olmalıdır. Çukur aynaya odaktan gelen ultrasonik dalgalar doğrusal dalgalar şeklinde aynadan yansır. Yansıyan dalgalar küçük veya büyük boşlukta kırınıma uğrayarak dalga alıcısına gelir. Ganyometre dalga alıcısını yarık çevresinde hareket ettirerek dalga şiddetini ölçer ve sonuçları bilgisayara gönderir. Bilgisayar yerine multimetre ile de sonuçlar izlenebilir ancak bilgisayar kolaylık sağlayacaktır.
Sırasıyla aşağıdaki farklı ölçümleri yapınız.
Küçük dairesel boşlukta kırınım(R=2.5 cm) :
Dalga alıcısını hareketli kolun ortasına yerleştirdikten sonra +,- 50 ⁰ için ölçüm alınız. Sonuçlarınızın tablo 8.1 ile uyumlu olup olmadığına bakınız.
Ölçüm:

Büyük dairesel boşlukta kırınım:

Dalga alıcısını hareketli kolun ortasına yerleştirdikten sonra +,- 15 ⁰ için ölçüm alınız. Sonuçları belirtiniz.

Ölçüm:

SORULAR-CEVAPLAR:

1) Dairesel boşluklardan geçen ses dalgaları nasıl kırınıma uğramıştır? açıklayınız
2)Elde ettiğiniz kırınım desenleri teorik bilgi kısmında gösterilenler ile uyumlumudur?

YORUM-SONUÇ: