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PHY
Artikel-Nr. VK-PHY21

PHY21 Reflexion und Transmission an Grenzflächen

Untersuchung der Effekte der Reflexion und Transmission von Ultraschallwellen an Grenzflächen, Bestimmung des Reflexionskoeffizienten

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Gegenstand des Versuchs

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.

Keywords: Ausbreitung von Ultraschallwellen in Festkörpern, Impuls-Echo-Verfahren, Reflexion/Transmission an Grenzflächen, Reflexionskoeffizient, Schallimpedanz, Schalldämpfung

Theoretische und praktische Aspekte zum Versuch

Trifft eine Ultraschallwelle auf die Grenzfläche zweier Materialien mit unterschiedlicher Schallkennimpedanz, wird sie teilweise oder fast vollständig reflektiert. Der Anteil der reflektierten Schallenergie ist von der Größe des Unterschieds der Schallkennimpedanzen der jeweiligen Materialien abhängig und wird durch den Reflexionskoeffizienten beschrieben. Auf Grund der geringen Dichte und Schallgeschwindigkeit von Luft ist der Reflexionskoeffizient an einer Festkörper-Luft-Grenzfläche nahezu 1. Dadurch können im Versuch die Reflexionskoeffizienten für verschiedene Kombinationen der Materialien Acryl, PVC und Messing durch Vergleichsmessungen mit dem Reflexionskoeffizienten gegen Luft bestimmt werden. Des Weiteren ist eine qualitative Beschreibung der Dämpfungseigenschaften der Materialien durch den Vergleich der untersuchten Reflexionsechos möglich.

Ergebnis

Die Reflexionskoeffizienten für Acryl/PVC-Messing und Messing-PVC/Acryl sind nahezu gleich und liegen wahrscheinlich infolge einer nicht 100%-igen Kopplung an den Materialübergängen über den theoretischen Werten. Die Koeffizienten für Acryl/PVC und PVC/Acryl sind fast gleich und auf Grund des geringen Unterschieds ihrer Schallkennimpedanzen nahezu Null. Die Dämpfung ist in Messing am kleinsten. Hier tritt die größte Anzahl an Mehrfachreflexionen auf. PVC zeigt die größte Dämpfung, da der Reflexionspeak der PVC-Acryl-Messung bei gleichem Reflexionskoeffizienten deutlich kleiner ausfällt als der Reflexionspeak bei der Acryl/PVC-Messung.

Reflexionskoeffizienten an den Grenzflächen der verschiedenen Materialkombinationen

Reflexionskoeffizienten an den Grenzflächen der verschiedenen Materialkombinationen

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