单选题
已知超声波有机玻璃中CL1=2730m/s,钢中CS2=3230m/s,CL2=5900m/s,求检测钢的有机玻璃K2.0横波斜探头的纵波入射角aL为多少?
A
A、28.50
B
B、44.70
C
C、49.10
D
D、51.70
答案解析
正确答案:C
解析:
为了求解纵波入射角 $\alpha_L$,我们需要使用斯涅尔定律(Snell's Law)来计算横波在两种不同介质界面上的折射角,并确保折射的横波波速与给定的 $K2.0$ 横波(即第二次横波模式,波速约为横波波速的 $\sqrt{2}$ 倍)相匹配。
斯涅尔定律对于超声波在两种介质间的传播可以表达为:
$\frac{\sin(\alpha_L)}{C_{L1}} = \frac{\sin(\beta_{S2})}{C_{S2}}$
其中:
- $\alpha_L$ 是纵波在有机玻璃中的入射角,
- $C_{L1}$ 是纵波在有机玻璃中的速度(2730 m/s),
- $\beta_{S2}$ 是横波在钢中的折射角,
- $C_{S2}$ 是横波在钢中的速度(通常横波波速接近但略小于纵波波速的一半,但这里直接给出为3230 m/s的一个特定值,可能是为了简化问题,实际上应使用钢的横波波速,但这里我们遵循题目设定)。
然而,题目要求的是K2.0横波,其波速 $C_{K2}$ 约为横波波速的 $\sqrt{2}$ 倍,即:
$C_{K2} = \sqrt{2} \times \text{(钢的横波波速的估算值)}$
但直接给出 $C_{S2} = 5900\ \text{m/s}$ 作为与K2.0对应的波速(这实际上更接近于某些钢的纵波波速,但这里我们按照题目设定处理)。
由于我们要求的是入射角 $\alpha_L$ 使得折射波为K2.0横波,我们可以将斯涅尔定律改写为求解 $\alpha_L$ 的形式,但注意这里我们直接用给定的 $C_{S2} = 5900\ \text{m/s}$ 作为K2.0横波的波速:
$\sin(\alpha_L) = \frac{C_{L1}}{C_{S2}} \times \sin(90^\circ) = \frac{2730}{5900}$
(这里假设折射波沿界面传播,即 $\beta_{S2} = 90^\circ$ 对于
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