PHY07 Transversalwellen in Festkörpern

Gegenüber Gasen und Flüssigkeiten können in Festkörpern auf Grund ihrer elastischen Materialeigenschaften neben longitudinalen auch transversale Wellen angeregt werden. Beim Durchgang durch eine planparallele Platte werden in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel longitudinale und/oder transversale Wellen angeregt. Dabei korrespondieren die Winkel der Totalreflexion für die Longitudinalund die Transversalwelle sowie der Winkel, bei dem die Transversalwelle ihr Maximum zeigt, mit der jeweiligen Schallgeschwindigkeit. Durch das Erfassen der Amplituden der longitudinalen und transversalen Transmissionssignale über einen entsprechenden Bereich des Einfallswinkels können diese Winkel ermittelt und die zugehörigen Schallgeschwindigkeiten bestimmt werden. Aus den Schallgeschwindigkeiten lassen sich die elastischen Materialgrößen der verwendeten Plattenmaterialien wie Elastizitäts- und Schermodul sowie die Poissonzahl berechnen.

Schematische Ansichte des Messaufbaus

Messkurven

Die Grafik zeigt die Amplituden-Winkel-Kurven zur Bestimmung der Winkel für Totalreflexion (longitudinal und transversal) und der Maximalamplitude (transversal). Unabhängig vom Material aber für verschiedene Winkel kann die Amplituden-Winkel-Abhängigkeit der Transmission immer durch drei Bereiche beschrieben werden: nur longitudinales Signal (1), ein Mischmode aus longitudinalem und transversalem Signal und nur transversales Signal (2).