声光现象是描述液体中的气泡受到声音的激发时,气泡会向内坍缩并发出亮光的现象。物理学认为该现象是因与声波同时振动的空气对气泡产生冲击形成。
历史
科隆大学的H。Frenzel和H。Schultes于1934年在研究声纳时首次观察到声光现象。在其实验过程中两人欲加快相片显影的过程,将一座超音波转换器置入注满显影剂的水槽中。事后却在显影后的底片上观察到一些微小的亮点,同时每当超音波开启时,液体中的气泡便会释放出光来。早年的实验中由于水下环境过于复杂,对于这些大量寿命极短暂的气泡难以做进一步的原理分析。此现象在现代通常也被称为多气泡声光现象。
而FelipeGaitan和LawrenceCrum在50多年后的1989年改进了实验装置与技术,发现了单气泡声光现象。在单气泡声光现象中,一颗被限制在驻波中的气泡会随着自身周期性的被压缩而不断放出光来。由于这项实验技术将原本复杂的多气泡模型简化为单一稳定气泡的效应,故有助于更系统性地分析声光效应的原理。研究人员同时也发现气泡内部的温度竟然高到可以溶解铁的程度。根据估计与假设,气泡内的温度可以高达摄氏100万度,这也重新唤起了人们对声光现象的好奇与兴趣。虽然如此高的温度尚未被确实证明,但近年来由伊利诺大学香槟分校主导的实验显示,气泡内的温度大约在20000K左右。
特性
当一道足够强度的声波射入液体内的一小块空腔时,会导致空腔急速的压缩,这个空腔可能是普通的气泡,或是因气穴现象引发的微小的低压气泡。由于声光现象可以在实验室中稳定地被呈现,产生出来的单一颗气泡会在被压缩和向外扩展的周期中,不断放出光来。为了达到这个结果,首先在液体中制造出一驻波,且气泡必须要置于驻波的腹点处,使其能受到最大的波幅震荡。其共振的频率取决于容纳气泡容器的形状与大小。
一些在声光现象实验...
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