E1: Bauen Sie das Experiment wie folgt auf:
- die beiden Ultraschallsender werden parallel zueinander, in einem definierten Abstand platziert.
- im Schallfeld platzieren Sie das Mikrofon so, dass es parallel zu den Lautsprechern ausgerichtet ist und in Richtung der Mitte zwischen den Lautsprechern zeigt, in einem Abstand von mindestens 10 cm zu den Lautsprechern.
Suchen Sie in der Mitte des Schallfelds das 0. Maximum.
Bewegen Sie das Mikrofon quer zum Schallfeld durch das erste Minimum zum 1. Maximum. Messen Sie den Abstand zwischen jedem Lautsprecher und dem 1. Maximum.
Wiederholen Sie die Messung für unterschiedliche Abstände der Lautsprecher und variieren Sie den Abstand zwischen Mikrofon und Lautsprechern.
Berechnen Sie aus den Messdaten die Schallgeschwindigkeit.
Theorie:
Die Schallwellen werden von den Lautsprechern ausgesendet. Da die Lautsprecher an den gleichen Funktionsgenerator angeschlossen sind, schwingen sie mit einer in guter Näherung konstanten Phasendifferenz zueinander, so dass Interferenz beobachtet werden kann.
Dort, wo der Gangunterschied zweier Wellenzüge ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge beträgt, beobachtet man ein Maximum. Bei einem Gangunterschied, der ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlänge beträgt, beobachtet man ein Minimum.
Misst man den Abstand des Interferenzortes eines 1. Maximums zu den beiden Lautsprechern, kann man aus der Differenz dieser beiden Wegstrecken den Gangunterschied berechnen (\(\Delta s = n \cdot \lambda\)).
Das an den Funktionsgenerator angeschlossene Oszilloskop liefert die Frequenz, mit welcher die Ultraschallwelle von den Lautsprechern erzeugt wird.
Mit dem Zusammenhang \(c = \lambda \cdot f\) können Sie bei bestimmter Wellenlänge und Frequenz die Schallgeschwindigkeit berechnen. Der Erwartungswert ist ein Wert bei etwa \(340 \frac{\text{m}}{\text{s}}\).