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超音波の不思議3

 

(超音波で空中浮遊)

 

    超音波で色々遊んでいると、おもしろい現象にぶつかることがあります。

    例えば、金属の壁や板に向かって超音波を当てていると、壁の手前数mmの位置で小さなゴミがたまって動かないことがあります。

    これは、定在波と呼ばれる現象です。

     

    では、さっそく実験を行ってみましょう。

    まずは、以下のものを用意します。

     

    (用意するもの)

      ・アルミホイル一辺が数mmの大きさ 1枚

      超音波送信モジュール  1ケ

      ・電池+9V

      ・配線材少々

      ・10cm程度の透明なプラスチックの中空棒(穴の直径が10mm前後で超音波スピーカーよりちょっと大きめの穴が理想)

       

     

    (準備作業)

      ・棒の片側をアルミホイルで覆うように蓋をします。

      ・アルミホイルをプラスチックの棒に入れます。

      ・超音波モジュールの配線は次の通りにします。

       

       

      ・棒の穴に超音波スピーカーを差し込みます。

       

    これで準備は終了です。

    ゆっくりと棒を立てて、超音波を出してみましょう。

    そして、超音波スピーカーをゆっくりと動かしてみましょう。

    ある位置になると・・・・

     

     

     

     

    なんと、アルミホイルが空中に浮きました。

    まるでその場所で固定されたかのように動きません。

    (うまくいかない場合は、アルミホイルを置く位置やアルミホイルの形を変えてみてください)

     

    なぜでしょうか?

    ご存知のように、超音波は通常の音より周波数が高く波長が短い音波です。

    今回使用したモジュールは40kHzなので8mm前後が1波長となります。

    そして、棒の反対側をアルミホイルで蓋をすることで、超音波が反対側で反射するように工夫してあります。

    そうすると超音波スピーカーから出ている音波と反射して帰ってきた音波の山谷が丁度うまく重なった時、まるでその位置に音波の粗密波が固定されたようになることがあります。

    これを定在波といい、アルミホイルが丁度この定在波の山谷の谷の部分にあった時、前後の山に阻まれて動けないため、その位置で固定されていたようにみえたのです。

     

     

    *ご注意

    超音波スピーカーを長時間耳に直接当てて聞くなどの行為は、耳に障害を与える可能性がゼロとはいえませんので、絶対やめましょう。



     

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