Техника - молодёжи 1950-04, страница 8

быть обнаружены на расстоянии в_л сотни километров. Это явление открыто и объяснено советским физиком, акадсГ-$шком В. В. Шулейкиным.

Явления, весьма близкие к инфразвуку, представляют собой колебания, «возникающие при выстрелах и взрывах. Газы, вылетающие из дула орудия, cnej£ ца • расширяются, ^ затем ©следствие охлаждения сжимаются. Возникает сильное., колебательное движение, которое порождает,, мощную инфраявуковую волну — так называемую «дульную» волну. Основные исследования и технические разработки в этом важном деле проведены советскими физиками — А. И. Данилевским и В. Г. Тихоновым.

Самым интересным свойством инфразвуков является *их способность распространяться н£ очень далекое расстояние. •Это объясняется Тем, что коэфициент затухания звука пррпорционален квадрату частоты. Это значит, что звук с частотой в 1 ООО херц затухает в 10* = 100 раз быстрее, чем звук в 100 герц, и в 10 000 раз" быстрее, чем звук в 10 гецц,

Мы перестаем слышать звук даже мощного громкоговорителя или духово-то оркестра на расстоянии 1 километра, а инфразвук и низкочастотный звук орудийного , выстрела можем заметить на расстоянии 15—20 километров.

Наблюдения показали, что звуки выстрелов и взрывов дальше чем на 20— 30 километров становятся неслышны. Однако, на расстоянии около 1Q0* километров за этой «зоной молчания» \ появляется вновь зона «аномальной слышимости». Это любопытное явление объясняется преломлением звука, медленным загибанием звуковцх лучей в сторону Земли в высоких слоях стратосферы на высоте 60—60 километров, "где образуется нагретый слой воздуха ♦за счет поглощения солнечной радиации » озоне, присутствующем на этих высотах в значительном количестве. Значит, инфразвук еще не ослабляется слишком сильно, даже пройдя огромные расстояния, более 100 км.

Инфразвуки могут «возникать также и пря .взрывах под водой, причем они могут прослушиваться -на огромных рас. стояниях. Команда корабля или самолета, потерпевшего аварию, может дать знать о себе береговым звукоулавливающим станциям, не имея никаких технических средств," кроме заряда взрывчатки. Разгадка сверхдальнего распространения подводных "взрывов заключается © существовании в океане, на глубине около 1 000 метров, слоя минимума скорости звука. Этот слой образуется в результате действия двух факторов: уменьшения скорости звука по мере увеличения глубины, за счет постепенного понижения температуры до 4° С и роста скорости звука по мере увеличения гидростатического давления, уплотняющего воду Звук, проникший в

этот слой или возникший в нем, не может покинуть его. На границах слоя с минимумом скорости звука звук претерпевает загибание внутрь слоя и вследствие этого распространяется ©даль, колеблясь между верхней и нижней границей этого слоя и не выходя за его пределы. Получается своеобразный «волноводный» канал, позволяющий передавать сигналы на огромное расстояние, Больщая дальность распространения обусловлена также значительно меньшим затуханием звука а ьодз по^: сравнению с воздухом. Теория та>шх «волноводных» слоев была впервые дана советским физиком П. Е. 'Краснуш-киным и затем развита далее Л. М. Бре-ховским.

Гидрофон издалека улавливает их

фразвуки, рождаемые гребным вин-том.

Инфразвуковые волны большой мощности с частотами 5—10 герц дают также винты всех кораблей.

УЛЬТРАЗВУКИ

Еще больше, чем инфразвуки, техническое применение находят ультразвуки.

Ультразвуки могут быть легко получены «при помощи свистков очень малой длины или при пдмощи ударов по небольшим металлическим кубикам или цилиндрам.

В работах школы знаменитого московского физика П. Н. Лебедева для возбуждения ультразвуков обычно применяли поющую вольтову дугу. Для получения высоких частот параллельно дуге включался электрический контур из индуктивности и емкости, настроенной на нуж«ую частоту. Таким путем Неклепаев получил ультразвуки с частотой до 30 тысяч герц и впервые исследовал их поглощение в воздухе в 1911 году. Поглощение ультразвуков оказалось во много раз большим, чем это предсказывала теория Стокса, учитывающая лишь влияние вязкости сре

ды. Лебедев высказал (предположение, что добавочное затухание вызвано молекулярными процессами, возбуждаемыми звуковыми волнами, что становится особенно ясно заметно при приближении длины волны звука к длинам свободного пробега молекул. На осно» вании этого Лебедев подсчитал, что в воздухе волны с частотой в 3 мегагерца будут совершенно затухать уже на протяжении пути в несколько миллиметров.

Новый способ получения ультразвуков был создан известным француз-ским физиком Полем Ланжевеном «период первой империалистической войны. Ланжевен использовал для получения ультразвука в воде пьезоэлектрический эффект кристаллов кварца. Кварцевая пластинка при наложении на нее обкладок, заряженных высоким электриче-

К

СЮлА» ~

< '—1 i

Схема пьезокварцевого ультразвукового излучателя. Под действием переменного напряжения, приложенного к стальным пластинам. между которыми зажата кварцевая пластинка, в ней возникают колебания (рис. слеваУ Стальной стержень, помещенный в катушку> по которой течет переменный ток, то удлиняется, то укора-чивается в такт колебаниям тока. На этом принципе основан магнито-стрикционный излучатель ультра-звука (рис. справа).

*

ским напряжением, претерпевает расширение или сжатие, в зависимости от знака напряжения. В свою очередь, если пластинку сжимать или растягивать, на ее обкладках возникают электрические заряды.

Подбирая частоту переменного электрического напряжения так, чтобы пластинка резонировала с возникающими» ней колебаниями {для этого ее толщина должна равняться половине длины волны), Ланжевен получил ультразвуковые колебания и волны такой мощности, что смог применить.их для решения ряда технических з^дач.

Другой способ возбуждения мощных ультразвуков состоит в использовании магнитострикционного эффекта. При намагничении стержней, изготовленных из никеля, железа или кобальта, эти стержни изменяют свою длину на очень небольшую величину. Помещая такие стержни в катушку, в которой течет ток от высокочастотного генератора, можно так подобрать частоту, чтобы возбудить в них мощные резонансные колебания и затем передать их в воду или твердое тело.

Для излучения большой звуковой мощности необходимо увеличивать площадь излучающей поверхности. Увеличение размеров излучателя необходимо также для получения направленного пучка звука.

Так как * кварцевые пластинки нельзя сделать размером более нескольких квадратных сантиметров, Ланжевен предложил делать мозаику из большого количества пришлифованных друг к другу пластинок, заделанных между двудея стальными дисками. Этим путем

ГИДООФО!

В слое минимума скорости звука, имеющемся в океанах на глубине одного километра, инфразвуки, словно в своеобразном «волноводном* ка-нале., пробегают громадные расстояния. Этим явлением можно пользоваться для инфразвуковой сигнализации.

1им.

ПРИЕМ СИГНАЛА

6