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Versuche Physik

Die Versuche der Kategorie PHYsik behandeln die Grundlagen der Entstehung, Ausbreitung und Wechselwirkung des Ultraschalls sowie die Methodik von Ultraschallverfahren.
Neben Grundlagenversuchen zu Eigenschaften und Phänomenen des Ultraschalls wie Schallgeschwindigkeit, Dämpfung, Absorption, Reflexion und Transmission werden auch komplexere Experimente vorgeschlagen, die spezielle physikalische Effekte und deren Anwendungen zum Thema haben.

PHY01 Grundlagen der Ultraschallechografie (A-Bild) )))
Bild zum Artikel Das Impuls-Echo-Verfahren bildet die Basis zahlreicher bildgebender Methoden der nichtinvasiven medizinischen Diagnostik oder der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Bei dem Verfahren werden von einer Ultraschallsonde elektrische Impulse in mechanische Schwingungen umgewandelt...
PHY02 Schallgeschwindigkeit in Festkörpern )))
Bild zum Artikel Im Versuch soll die longitudinale Schallgeschwindigkeit in Acryl bei zwei verschiedenen Schallfrequenzen untersucht und bestimmt werden. Dazu werden an drei Acrylzylindern unterschiedlicher Länge Laufzeitmessungen nach dem Impuls-Echo-Verfahren (Ultraschall-A-Bild) durchgeführt...
PHY03 Schallschwächung in Festkörpern )))
Bild zum Artikel Durch Amplitudenmessungen im Durchschallungsverfahren an Körpern unterschiedlicher Länge wird die Dämpfung einer Ultraschallwelle auf ihrem Weg durch ein Medium bestimmt. Eine Bestimmung des Schallschwächungskoeffizienten bei verschiedenen Ultraschallfrequenzen gibt Aufschluss...
PHY04 Schallschwächung in Flüssigkeiten )))
Bild zum Artikel Im Versuch wird die Schwächung von Schallwellen in verschiedenen Flüssigkeiten in Abhängigkeit vom Schallweg untersucht. Für jede der Flüssigkeiten wird der Schallschwächungskoeffizient durch lineare Regression ermittelt...
PHY05 Spektrale Untersuchungen )))
Bild zum Artikel Der Versuch zeigt am einfachen Modell der Mehrfachreflexion an einer Platte den Unterschied zwischen dem Spektrum eines Impulses und den Spektren periodischer Signale. Aus dem periodischen Spektrum wird das Cepstrum abgeleitet und in beiden die Periodendauer zur Berechnung der Plattendicke...
PHY06 Frequenzabhängigkeit des Auflösungsvermögens )))
Bild zum Artikel Anhand von zwei kleinen und dicht nebeneinander liegenden Störstellen wird das axiale Auflösungsvermögen von zwei Ultraschallsonden unterschiedlicher Frequenz untersucht. Durch die Auswertung der aufgenommenen A-Bilder werden die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge, Frequenz,...
PHY07 Transversalwellen in Festkörpern )))
Bild zum Artikel Anhand der Ultraschalltransmission durch eine planparallele Platte bei verschiedenen Einfallswinkeln wird die Entstehung und Ausbreitung longitudinaler und transversaler Schallwellen in Festkörpern untersucht. Aus den bestimmten longitudinalen und transversalen Schallgeschwindigkeiten werden...
PHY08 Ultraschall-B-Bild )))
Bild zum Artikel Durch die Aufnahme des Ultraschallschnittbildes eines einfachen Testobjektes "von Hand" mit Hilfe eines Ultraschallechoskops werden die Grundlagen des B-Bild-Verfahrens anschaulich vermittelt. Es werden Besonderheiten hinsichtlich der Bildqualität wie Schallfokus, Ortsauflösung oder...
PHY09 Ultraschall- Computertomografie )))
Bild zum Artikel Im Versuch wird anschaulich die Entstehung eines Ultraschall-CT-Bildes gezeigt. Es werden Relevanz und Unterschiede einzelner Messparameter wie Dämpfung und Schallgeschwindigkeit analysiert und es wird der Einfluss von Filtern und der Bildbearbeitung untersucht...
PHY10 Schallfeldcharakteristik )))
Bild zum Artikel Im Versuch werden das Schallfeld einer Ultraschallsonde in Wasser durch Bestimmung der Schalldruckverteilung in axialer und lateraler Richtung mit Hilfe eines Hydrofons untersucht und charakterisierende Schallfeldgrößen diskutiert...
PHY11 Debye-Sears-Effekt )))
Bild zum Artikel Der Versuch zeigt die Beugung von Licht an einer stehenden Ultraschallwelle (Debye-Sears-Effekt) in einer Flüssigkeit. Über die Abhängigkeit der Beugungsmaxima von der Wellenlänge des gebeugten Laserlichts und der Frequenz der Ultraschallwelle wird die Schallgeschwindigkeit in...
PHY12 Projektion stehender Wellen )))
Bild zum Artikel Im Versuch wird eine stehende Ultraschallwelle in einer Flüssigkeit mit Hilfe von divergentem Laserlicht abgebildet. Es wird die Abhängigkeit der Helligkeitsmodulation der erzeugten Projektionsbilder von der Wellenlänge des Lichts und der Frequenz der Ultraschallwelle untersucht und...
PHY13 Ultraschall-Doppler-Effekt )))
Bild zum Artikel Der Versuch führt in die Grundlagen der Durchflussmessung auf Basis des akustischen bzw. Ultraschall-Doppler-Effekts ein und untersucht dessen Abhängigkeit von Strömungsgeschwindigkeit und Doppler-Winkel...
PHY15 Strömungsgesetze )))
Bild zum Artikel Durch Strömungsmessungen nach dem Ultraschall-Doppler-Verfahren werden grundlegende Gesetzmäßigkeiten der Strömung von Flüssigkeiten in Rohren und deren Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit und der Rohrgeometrie demonstriert...
PHY16 Mechanische Scanverfahren )))
Bild zum Artikel Mit Hilfe eines computergesteuerten Scanners werden Ultraschall-B-Bilder eines einfachen Probekörpers mit 2 Ultraschallsonden unterschiedlicher Frequenz aufgenommen. Die Bildqualität der B-Bilder wird hinsichtlich Fokuszone, Auflösungsvermögen und möglicher Artefakte...
PHY17 Akustooptische Modulation an stehenden... )))
Bild zum Artikel Es wird der akustooptische Effekt der Amplituden- und Phasenmodulation von Licht untersucht, das an einer stehenden Ultraschallwelle gebeugt wird. Der Effekt wird verwendet, um die Schallgeschwindigkeit in Wasser zu bestimmen...
PHY19 Phasen- und Gruppengeschwindigkeit )))
Bild zum Artikel Im Versuch werden die Phasen- und die Gruppengeschwindigkeit einer Ultraschallwelle in Wasser untersucht. Die Phasengeschwindigkeit wird für mehrere Frequenzen in Abhängigkeit von der Wellenlänge gemessen...
PHY20 Bestimmung der Fokuszone )))
Bild zum Artikel Im Versuch werden zwei Ultraschallsonden unterschiedlicher Frequenz durch eine Abtastung ihrer Schallfelder mit einem Hydrofon in Bezug auf ihre Nahfeldlänge, die Fokuszone und das axiale Auflösungsvermögen charakterisiert...
PHY21 Reflexion und Transmission an Grenzflächen )))
Bild zum Artikel Im Versuch werden die Effekte der Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen an Grenzflächen untersucht. Für verschiedene Kombinationen der Materialien Acryl, PVC und Messing wird der Reflexionskoeffizient bestimmt...
PHY22 Phasensprung und Resonanzeffekte )))
Bild zum Artikel Im Versuch werden Ultraschallsignale von Reflexionen an Grenzflächen unterschiedlicher Materialien aufgezeichnet und hinsichtlich ihrer Phasenlage analysiert. Ferner wird mit Hilfe von λ/4- und λ/2-Plättchen der Einfluss dünner Schichten auf die Reflexion und...
PHY23 Dispersion von Ultraschallwellen (Lambwellen) )))
Bild zum Artikel Im Versuch wird das Phänomen der Entstehung und Ausbreitung geführter Ultraschallwellen (Lambwellen) untersucht. Es wird die frequenzabhängige Geschwindigkeit (Dispersion) von Lambwellen in dünnen Glasplatten gemessen, die mit Hilfe von Winkelprüfköpfen angeregt und...
PHY24 Thermoakustischer Sensor )))
Bild zum Artikel Der Versuch ist eine Einführung in die Problematik der Leistungs­messung von Ultraschall am Beispiel des Thermo­akustischen Sensors. Es werden die Zusammenhänge zwischen den Schallkenngrößen und die Bedeutung von Schall­leistungsmessungen für die Dosimetrie bei...