ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Ультразвук из "Звук, ультразвук, инфразвук " Неслышимые звуки... Непривычное сочетание слов — все равно что черный свет или холодный кипяток. Между тем такие звуки действительно существуют в природе, и в них нет ничего необыкновенного. С ними, сами того не замечая, мы встречаемся на каждом шагу. Ультразвуки наряду со слышимыми звуками издают тикающие часы, летящий самолет, телефонный звонок и т. п. А вот пример из истории. В одном из древних китайских храмов до настоящего времени хранится таз с ручками, обладающий удивительным свойством. Стоит налить в него воду и слегка потереть ручки, как вода словно вскипает, хотя остается холодной. Чудо это разгадано. При трении ручек возникают невидимые глазом высокочастотные колебания стенок таза. Они-то и вызывают кипение налитой в таз воды. Виновником чуда оказался ультразвук. [c.40] Уже отмечалось, что по своей физической природе слышимый звук и ультразвук ничем друг от друга не отличаются. Да, собственно, и нет резкого перехода от слыщимого звука к ультразвуку тут граница колеблется в пределах от и до и зависит от возможностей слухового аппарата людей. Для одних ультразвук начинается с порога 10 килогерц, для других этот порог поднимается до 20 килогерц. А некоторые люди и на 40— 50 килогерц могут реагировать. Правда, на слух они такие звуки воспринимать уже не могут, но замечено, что у них, если они находятся вблизи источника ультразвука, обостряется зрение. [c.40] Стало быть, нижний предел, перейдя который звук становится ультразвуком, зависит от порога слышимости людей, а поскольку он не у всех одинаковый, специалистам ничего не оставалось, как согласиться на какие-то средние величины. Обычно это 16—20 килогерц. [c.40] На основании исследований знаменитого русского физика П. Н. Лебедева и его учеников можно сделать вывод, что высшая граница ультразвуковых колебаний в материалах с малым поглощением энергии звуковых волн находится в районе 100 миллиардов герц. Ультразвук еще более высоких частот должен поглощаться настолько, что будет полностью затухать уже у самой поверхности излучателя. Ультразвук такой частоты пока еще не получен. Наиболее высокий ультразвук, уже полученный, имеет частоту 25 миллиардов герц. Он может распространяться на очень небольшие расстояния и то только в кристаллах, например, в кристаллах кварца или при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю. [c.41] В зависимости от длины волны и частоты ультразвук обладает специфическими особенностями излучения, приема, распространения и применения, поэтому область ультразвуковых частот удобно подразделить на три подобласти низкие ультразвуковые частоты (1,5-10 — 10 герц), средние (10 —10 герц) и высокие (10 —10 герц). [c.41] Ультразвуковые волны применяются как в научных исследованиях при изучении строения и свойств вещества, так и для решения самых разнообразных технических задач. [c.41] Мощность ультразвука в отличие от слышимых звуков может быть достаточно большой. От искусственных источников она мол ет достигать десятков, сотен ватт или даже нескольких киловатт, а интенсивность — десятков и сотен ватт на квадратный сантиметр. Следовательно, с ультразвуком внутрь материальной среды поступает очень большая энергия механических колебаний. Возникает так называемое звуковое давление колебательного характера. Его величина непосредственно связана с интенсивностью звука. Например, для слышимых звуков, соответствующих разговору средней громкости, это давление ничтожно мало, его можно сравнить разве что с таким давлением, которое оказывает мошка, сидящая на листочке, плывущем по воде. При интенсивности ультразвуковой волны от трех до пяти ватт на квадратный сантиметр звуковое давление (в воде) оказывается равным нескольким атмосферам — в несколько миллионов раз превышает давление звуков речи. К тому же не следует забывать, что это давление меняет свой знак, переходя в разрежение, с частотой многих тысяч раз в секунду. [c.42] К верхней границе ультразвуковых волн примыкают волны гиперзвукового диапазона (10 — 10 герц). Упругие колебания этих частот называют гиперзвуком, или по-другому можно сказать ультра-ультразвуком. [c.42] До того как стало возможным получать гиперзвук искусственным путем, изучение гиперзвуковых волн и их распространение в жидкостях и твердых телах проводилось главным образом оптическим методом, основанным на исследовании рассеяния света на гиперзвуках теплового происхождения. При этом было обнаружено, что рассеяние в оптически прозрачной среде происходит с образованием нескольких спектральных линий, смещенных относительно частоты падающего света на частоту гиперзвука. [c.43] Современные методы получения и приема гиперзвука, так же как и ультразвука, основываются на использовании пьезоэлектрического и магнитострикционного эффектов (о них будем говорить дальше). При возбуждении гиперзвука с помощью резонансных электроакустических преобразователей, применяемых в ультразвуковом диапазоне частот, размеры этих преобразователей должны быть очень малы ввиду малости длины волны гиперзвука. Их получают, например, путем вакуумного напыления пленок из пьезоэлектрических материалов на торец звукопровода, имеющего формы кристаллического стержня из сапфира, рубина, кварца и других веществ кристаллического строения. [c.43] Уникальные свойства гиперзвука определили и специфическую сферу его применения. Потребителями гиперзвука оказались прежде всего физика твердого тела (для исследований состояния вещества), акустоэлектроника и акустооптика. [c.43] Развитие биоакустики подогревается не только извечно присущим ученым любопытством, желанием проникнуть в неизведанное и таким образом пополнить копилку знаний об окружающем мире. Оно стимулируется и потребностями практики. Даже, пожалуй, больше ими, нежели чем-либо другим. Знания, добываемые биоакустиками, нужны инженерам, работающим над созданием новых приборов, механизмов, систем, которые могли бы оказаться чрезвычайно полезными во многих отраслях техники и народного хозяйства. Тут и охрана аэродромов от пернатых, которые нередко становятся виновниками бед, тут и защита пашен и полей от вредных насекомых, тут и управление поведением стадных животных. И многое, многое другое. [c.44] Мы поговорим не обо всех направлениях биоакустиче-ских исследований, а только о тех, которые прямо или косвенно имеют отношение к теме неслышимые звуки . [c.44] Начнем с мира безмолвия , как до недавнего времени называли мир подводных глубин. Теперь же выяснилось, что он далеко не безмолвный. [c.44] Первое знакомство с подводными шумами произошло во время второй мировой войны. Обнаружили их военные моряки с помощью гидроакустических приборов, презназначенных для обнаружения вражеских кораблей, включая подводные лодки, по шуму, издаваемому винтами. И чем совершеннее становились приборы, тем все чаще они отзывались не только на шум винтов, но и на звуки какой-то иной природы. Какой, пока было неясно. С такими звуками впервые столкнулись американские и японские военные моряки. На американской подводной лодке, проходившей через Макассарский пролив, прямо по курсу гидрофоном был обнаружен сильный шум. Командир подводной лодки предположил, что это шум от новых акустических мин, объявил боевую тревогу и изменил курс. Через некоторое время такая же история произошла с японской подводной лодкой. Как позже выяснилось, командиры этих подводных лодок были напуганы звуками, которые издавали скопления очень шумливых и совершенно безобидных креветок. [c.45] Иногда концерт , задаваемый скоплением рыб, креветок и других морских животных, совершенно заглушает шум винтов даже близко идущего судна. Шум, издаваемый креветками, который привел в смятение командиров подводных лодок, иногда бывает, настолько громким, что пугает пешеходов, проходящих в ночное время по песчаным берегам японских островов из одного селения в другое. [c.45] После второй мировой войны во многих странах начались разносторонние исследования подводных шумов как в природных уловиях, так и в аквариумах . [c.45] Каким же образом разговаривают рыбы Кормящаяся стая кильки, например, издает щелест, напоминающий шорох листьев во время ветра. Караси, карпы и сазаны, заглатывая пищу, довольно громко причмокивают. Звук, издаваемый сардинами, немного напоминает шум прибоя. Вьюны, как известно рыболовам, пищат, за что их кое-где называют пищухами. Одной из наиболее болтливых морских рыб оказалась тригла, она непрерывно ворчит и квакает. При подъеме трала триглы поднимают прямо-таки скандальный шум. Если посаженную в аквариум триглу погладить рукой, она тихонько заклохчет, если же ее раздразнить, она вырвется и издаст несколько резких звуков. [c.46] Замечено, что беспричинно рыбы звуков не издают. Обязательно должен быть повод. Да ведь и наземные животные ведут себя так же. [c.46] Вернуться к основной статье