ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Излучение ультразвука в жидкость. Мощные ультразвуковые волны . Дифракция света на ультразвуке из "Звуковые волны Издание 2 " Фотографирование ультразвуковых волн. Во второй главе уже были описаны способы фотографирования звуковых волн. Подобным же образом очень хорошо удаётся произвести фотографирование ультразвуковых волн в жидкости. Ряд таких фотографий, полученных С. Н. Ржевкиным и С. И. Креч-мером, приведён ниже (рис. 179—184) ). [c.283] Фотография отражения и преломления ультразвуковых волн, падающих на границу раздела вазелинового масла и раствора поваренной соли. Волны падают на границу раздела справа. [c.284] Очень интересные фотографии, показывающие дифракцию и рассеяние ультразвуковых волн на цилиндре, приведены на рис. 182 и 183. В первом случае диаметр цилиндра равен 10 мм, а длина ультразвуковой волны составляет А = 1,8 л-и на второй фотографии диаметр цилиндра равен 1,8 мм, а длина волны =, мм. На первой фотографии мы видим систему интерференционных линий в виде парабол, возникающих вследствие интеференции падающих и отражённых (рассеянных) волн перед цилиндром. Ясно видно, как в результате дифракции на цилиндре волны проходят по оси в область тени, которая почти совсем отсутствует на второй фотографии, где диаметр цилиндра примерно равен длине ультразвуковой волны. В результате дифракции за цилиндром возникает система гиперболических интерференционных линий. Приведённые фотографии имеют много общего с фотографиями дифракции на щели и препятствии волн на поверхности воды (см. главу первую). [c.287] При захлопывании разрывов жидкости (в явлении кавитации) возникают колоссальные давления порядка нескольких тысяч атмосфер ) эти ударные импульсы давления приводят к тому, что поверхность излучателя ультразвука при кавитации очень быстро разрушается и выходит из строя. Заметим, что возникновение явления кавитации приводит к порче корабельных винтов и лопаток в гидротурбинах. [c.291] Ультразвуковые колебания большой интенсивности находят широкое применение в медицине. Ими пользуются, например, для получения некоторых медикаментов, состоящих из мелкозернистых эмульси1 . Эмульсия прёДсТавляеТ со ой взвесь мельчайших частиц одной жидкости в другой жидкости, причём сами по себе эти жидкости не растворяются одна в другой например молоко — эмульсия жира в воде (такие дисперсные системы называют гидрозолями). [c.291] например, если пузырёк сжимается в 20 раз и Ро=1 атм, то / =1260 атм. [c.291] Кроме дробящего действия ультразвуковых волн, в ряде случаев наблюдается обратное действие ультразвука на мелкие частицы. Так, например, мелкие частицы дыма или капли тумана, приходя в колебание под действием ультразвука достаточной интенсивности и сталкиваясь друг с другом, слипаются между собой, образуя более крупные частицы это явление носит название коагуляции аэрозолей (аэрозолями называются газы, в которых взвешены мелкие жидкие илн твёрдые частицы). [c.292] Одной из причин различного действия ультразвука на гидрозоли (диспергирование) и аэрозоли (коагуляция) является отсутствие в газах кавитации, приводящей к дроблению зёрен эмульсии. [c.292] Хорошо известно, что если в стеклянную трубку насыпать небольшое количество ликоподия или мелких кусочков пробки (пробковой пыли), то при возбуждении в такой трубке звуковых волн достаточно высоких частот (10 кгц и более) ликоподий или пробковая пыль концентрируется в узлах давления. Трубка для демонстрации такого явления с поршнем, меняющим длину воздушного столба, называется трубкой Кундта. Зная частоту звука и измерив половину длины волны по расстоянию между двумя соседними сгущениями частиц, легко определить скорость звука. Вместо твёрдых мелких частиц можно наполнить трубку дымом тогда дым также будет концентрироваться в узлах звукового давления. [c.292] Указанное явление может дать представление о том, как частицы некоторых аэрозолей, сталкиваясь друг с другом и стремясь концентрироваться в узлах звукового давления, благодаря своим поверхностным силам сцепления (так называемое явление адсорбции) получают тенденцию к слипанию. [c.292] Производились успешные попытки применения ультразвука для осаждения мелких частиц дыма, которые свободно проходят через дымовые фильтры в заводских трубах. [c.292] При помощи ультразвука оказывается возможным осуществлять более прочную окраску тканей, прокрашивая всю толщу ткани, что находит применение в текстильном производстве. [c.293] Дифракция света на ультразвуке. При работе с ультразвуком в жидкости было обнаружено чрезвычайно интересное явление. Оказывается, что если в какой-либо прозрачной для света жидкости возбуждать ультразвуковые волны и пропускать через сосуд с этой жидкостью белый свет, например солнечный свет или свет от электрической лампы, то после прохождения света через длиннофокусную линзу на экране, поставленном а сосудом, появляется с)крашеннШ спектр ность ультразвука увеличивать, то кроме основного спектра появляются добавочные ). [c.293] Из оптики известно, что если пучок белого света падает на стекло с большим количеством очень тонких непрозрачных штрихов — на так называемую дифракционную решётку, то решётка разлагает свет на отдельные цвета. На экране, поставленном за решёткой, мы видим ряд окрашенных спектров, состоящих из всех цветов радуги. Объясняется это явление волновой природой света. [c.293] Дифракционная решётка представляет собой прибор, позволяющий производить спектральный анализ света, подобно тому как анализаторы звука, о которых мы говорили выше, дают возможность определять спектр звука. [c.294] Жидкость, в которой распространяются ультразвуковые волны, ведёт себя подобно обычной дифракционной решётке. При этом роль штрихов решётки играют периодические изменения коэффициента преломления, возникающие благодаря периодическим изменениям плотности жидкости при прохождении через неё ультразвуковых волн. [c.294] На рис. 187 изображена схема установки для наблюдения дифракции света от ультразвуковой решётки. Пластинкой кварца, возбуждаемой на своей собственной частоте ламповым генератором, в сосуде с жидкостью создаются ультразвуковые волны. От электрической лампы перпендикулярно к направлению распространения ультразвука через сосуд проходит плоскопараллельный пучок света, образуемый щелевой диафрагмой и конденсорной линзой. [c.294] Когда излучение ультразвука не происходит, на экране Э мы видим одну светлую полоску, представляющую собой изображение светящейся щели Щ. Если же в сосуде с жидкостью распространяются ультразвуковые волны, то на экране наряду с проходящим светом появляется окрашенный спектр. Пропуская через жидкость луч какого-нибудь определённого цвета, мы увидим на экране вместе с проходящим неотклонён-ным лучом (спектр нулевого порядка) две боковые линии, представляющие собой спектры + 1-го порядка. Интенсивность свечения этих линий растёт с увеличением интенсивности ультразвука в жидкости кроме спектра 1-го порядка, появляются спектры +2-Г0, +3-го порядка и т. д. [c.294] Получаемая картина аналогична дифракции ультразвука на решётке из проволок (рис. 184), где мы также можем впдеть спектры 0-го, 1-го и 2-го порядков. [c.294] Вернуться к основной статье