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石英片的性能及超声波应用范围

【摘要】:有一种产生超声波的办法,利用的是石英片的一种性能。不过,石英晶体价格高昂,产生的超声波却不是很强,所以应用范围往往不会超出实验室。超声波还会升高实验动物的温度,例如,老鼠的温度会上升到45℃。其中,最成功是超声波在冶金方面的应用。超声波可以“看透”厚度大于1米的金属,这一点连射线都望尘莫及。

物理学和现代技术已经可以制造出“听不见的声音”,即超声波。它的振动频率比刚才说的要高得多,每秒钟可振动10000000000次。

有一种产生超声波的办法,利用的是石英片的一种性能。石英片是用特定的方法从石英晶体上切割下来的,经过压缩,石英片的表面会产生电流,石英晶体的这种特征就是“压电效应”。如果让这种石英片的表面带上周期性的电荷,在电荷的作用下,它的表面便会振动,超声波振动就是这样形成的。使用无线电技术中的电子管振荡器,可以让石英片带电。但有一点,振荡器的频率必须和石英片本身的振动周期相合。不过,石英晶体价格高昂,产生的超声波却不是很强,所以应用范围往往不会超出实验室。在实际应用的过程中,人造的合成物质是最普遍的选择。

虽然听不见超声波,但我们可以发现它,而且方法特别简单。例如,我们把正在振动的石英片放进油缸里,要不了多久,一部分液体表面就会在超声波的作用下出现一个10厘米高的波峰,没准儿还会亲眼看见小油滴飞到40厘米高的地方呢。此时,用手抓住一根1米长玻璃管的一端,将另一端放进油缸,你会觉得手接触的那一端非常烫,甚至会把皮肤烫伤。将这根玻璃管的一端和木头接触,会将木头烫出一个洞,因为此时超声波的能量转化成了热能。

超声波的振动对生物的影响巨大,比方说,振断海草的纤维、振碎动物的细胞、在1~2分钟内杀死小鱼和虾类等。超声波还会升高实验动物的温度,例如,老鼠的温度会上升到45℃。医学上所用的超声波振动、听不见的超声波与看不见的紫外线,全都能应用在医疗技术上。(www.chuimin.cn)

其中,最成功是超声波在冶金方面的应用。超声波具有探测金属内部组织结构是否均匀的功能,它“看透”金属的过程是这样的:让浸在油里的金属承受超声波的作用,超声波的波动会因为金属里存在不均匀的地方而发生漫反射,出现一种“声音的阴影”。此时,金属不均匀部分的轮廓还会印在光滑的油面上,这些轮廓一眼就能看出来,甚至可以清晰地呈现在照片上。

超声波可以“看透”厚度大于1米的金属,这一点连射线都望尘莫及。哪怕是极其细小的(小到1毫米)、不均匀的部分,也逃不过超声波的“眼睛”。由此可以预见,超声波的发展前景一片光明