Юный техник 1992-07, страница 30
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ! Что же наблюдается при движении акустических волн в воде? Как полагают ученые, в некоторых областях происходит образование воздушных пузырьков. Причем давление в них падает столь значительно, что развиваются процессы кавитации — образуются крошечные полости, которые имеют внутри лишь несколько молекул газа. В большинстве случаев эти миниатюрные полости саморазрушаются. Однако при определенной величине давления и вибрации звуковые волны могут усилить процесс, и в некоторых точках возникает огромная концентрация напряжений. Объем коллапсирующего пузырька меняется столь быстро, что немудрено, молекулы внутри его сталкиваются с чудовищной силой и при этом — как, пока никто точно не знает — начинают излучать фотоны. Конечно, ученые постарались придумать какой-то механизм, объясняющий явление. По традиции сонолюминесценцию толкуют следующим образом. При сжатии внутри пузырька молекулы раскалываются на части. Осколки, однако, моментально образуют новые молекулы. А энергия, приведшая их к расколу, выделяется в виде фотонов. Правда, вспышки света при этом слишком кратко-временны, чтобы объяснить уникальное явление. А совсем недавно физик из Калифорнийского университета Сед Патерман предположил, что звуковая энергия передается в пузырьке непосредственно атомам. Получив дополнительную энергию, электроны атомных ядер переходят на более удаленные орбиты. Однако со гласно законам квантовой механики не могут находиться в таком состоянии слишком долго и вскоре снова возвращаются на «круги своя», отдавая полученную энергию в виде фотонов. Возможно, что сверхзвуковая ударная волна, порожденная коллапсом, взрывает некоторые молекулы, превращая их в электрически заряженные ионы, образуется плазма, которая и светится. Примерно так происходит всем .известное северное сияние. Сама по себе сонолюминес-ценция была известна еще в 30-е годы. Казалось бы, времени достаточно, чтобы разобраться во всех тонкостях. Однако у физиков, что называется, руки до этого не доходили. Лишь в прошлом десятилетии группа исследователей из университета штата Миссисипи сумела экспериментально наблюдать, как один-единственный пузырек излучал непрерывное сияние. Дальше, впрочем, дело опять-таки не пошло, и о сонолюмини-сценции снова забыли. Так это явление, возможно, осталось бы на задворках науки, если бы им не заинтересовался Сет Патерман. Два года назад при чтении в старом журнале научной статьи о сонолюминесценции он задался таким вопросом. Если в систему подводится звуковая энергия, а на выходе получается световая, каков КПД конверсии? Расчеты ошеломили исследователя. Оказалось, даже если молекула поглощает -ничтожное количество энергии, суммарная мощность заряда каждого образующегося при этом фотона составляет около 3 электрон- 28 |
