| امواج ماورای صوت ، امواجی با فرکانس بزرگتر از 20 هزار هرتز هستند که گوش نسبت به آنها حساس نیست ولی با آثاری که این امواج دارند می‌توان به وجود آنها پی برد. این اثرات از برخورد موج با هوا ، مایعات و تغییراتی که در آنها و موارد دیگر بوجود می‌آید، ایجاد می‌شوند. امواج ماورای صوت دارای خواص فیزیکی زیادی است که از این خواص می‌توان در توجیه آثار شیمیایی و بیولوژیکی امواج ماورا صوت استفاده کرد. مهمترین این خواص در ادامه آمده است. |
|
ایجاد حباب با ماورای صوت
ایجاد حفره (cavitation) مهمترین خاصیت امواج ماورای صوت است. هرگاه ظرف آبی در معرض تابش امواج مافوق صوتی قرار گیرد، در اثر کم شدن
فشار موضعی و به علت وجود گازهای محلول در آب ، حبابهای کوچکی در ظرف ظاهر می‌شود و در سطح آن می‌ترکد. این حبابها در حرکت بوده و بخوبی با چشم دیده می‌شوند. هرگاه شدت امواج را زیاد کنند، حبابها نیز زیادتر می‌شوند و به نظر می‌رسد که آب می‌جوشد. اگر آب را قبلا حرارت دهند، این اثر ضعیف می‌شود، زیرا گازهای محلول در آب کمتر می‌گردند.
فشار امواج در هوا و مایعات
در محیطی که امواج ماورای صوت انتشار می‌یابند، فشار در یک نقطه معین محیط نسبت به مقدار متوسط آن متناوباً کم و زیاد می‌شود، یا به عبارت دیگر در دو طرف حد وسط آن نوسان می‌کند (نتیجه ارتعاش طولی). مثلا عبور امواج از هوا سبب می‌شود که در یک نقطه معین فضا ، فشار از مقدار متوسط که همان
فشار جو است (یک اتمسفر) گاهی به دو اتمسفر برسد و گاهی فشار منفی شود.
- فشار تشعشعی: همیشه در هر نقطه میدان انتشار امواج ، فشار دائمی در جهت انتشار این امواج ، وجود دارد که آن را فشار تشعشعی گویند.
انعقاد غبارهای هوایی
موقعی که یک ذره معلق در هوا ، مثلا دود سیگار ، در معرض امواج ماورای صوت قرار گیرد به سرعت رسوب می‌کند. علت آن است که عبور امواج در ذرات معلق در هوا ، حرکات اضافی بوجود می‌آورد و در نتیجه احتمال تلاقی
مولکولها و چسبیدن آنها به یکدیگر زیاد می‌شود. وقتی که چند ذره باهم جمع شدند، مجموعه حاصل سنگین شده و رسوب می‌کند.
بالا آمدن سطح مایعات
فشار تشعشعی امواج در مایعات ، سبب بالا رفتن سطح مایع و پیدایش فوران به شکل مخروط در سطح آزاد آن می‌شود. هرگاه امواج ماورای صوتی را به مایعی انتقال دهیم، در صورتی که شدت امواج کم باشد، پدیده‌ای مشاهده نمی‌شود، ولی اگر شدت را به تدریج زیاد کنیم، ارتعاش خفیفی در سطح مایع پیدا می‌شود و هرگاه شدت کافی باشد، ذرات مایع به اطراف پرتاب می‌شوند و نیز تمام مایع به شدت به هم می‌خورد و کمی هم گرم می‌شود.
نوسانگر پیزوالکتریک
هرگاه روی سطح فرستنده
پروژکتور یک ورقه
کوارتز قرار دهند و سپس یک سر
لامپ نئون را به سطح فوقانی این تیغه تماس دهند، لامپ روشن می‌شود، یعنی ارتعاشات مکانیکی که به کوارتز منتقل شده، بین دو سطح آن
اختلاف پتانسیل متناوب پر فرکانس تولید کرده ، سبب روشن شدن لامپ می‌شود. با استفاده از یک تیغه کوارتز پیزوالکتریک و با مطالعه اختلاف پتانسیل حاصله بین دو سطح آن ، می‌توان به وجود امواج ماورای صوتی پی برد.
عبور امواج ماورا صوت از فلزات
امواج ماورای صوت از ورقه‌های فلزی که ضخامت آنها مضرب صحیحی از نصف
طول موج این امواج در آن فلز باشد، بخوبی می‌گذرند.
شکست امواج مافوق صوت
تجربه نشان می‌دهد که امواج ماورای صوت مانند امواج نورانی بوسیله یک
عدسی محدب ، همگرا می‌شوند. اگر پروژکتور مولد امواج مافوق صوت را بطور قائم در ته ظرف آبی که ارتفاع آن چند سانتیمتر است، بگذارند و عدسی محدب مخصوص امواج ماورای صوت را وارد ظرف کنند، چون امواج ماورای صوتی پس از خروج از عدسی همگرا می‌شوند، مایع درون ظرف به صورت فواره مرتفع در می‌آید، بطوری که ذرات ریز آب به صورت مه به اطراف پرتاب می‌شوند.
توجیه
توجیه این پدیده این است که سرعت انتشار امواج ماورای صوت در شیشه بیشتر از سرعت آن در آب است (سرعت موج) ، بنابراین ضریب شکست شیشه برای امواج مافوق صوت کمتر از آب می‌باشد. آب در عدسی مخصوصی امواج مافوق صوت که مقعر است، به شکل دیوپتر کروی محدب در می‌آید و امواج صوتی در کانون حقیقی آن متمرکز می‌گردند. انرژی متمرکز در این نقطه سبب بوجود آمدن فواره می‌شود.
انعکاس امواج مافوق صوت
یکی از مهمترین خواص امواج مافوق صوت انعکاس آن است. هرگاه امواج مافوق صوت به حد فاصل دو محیط که غلظت آنها باهم خیلی متفاوت باشد، برخورد کنند، در سطح محیط دوم منعکس می‌شوند و در آن محیط نفوذ نمی‌کنند.
پلاریزاسیون توسط امواج مافوق صوت
پولوریزاسیون (pulverisation) یعنی
تبدیل شدن جسمی به ذرات بسیار ریز. امواج مافوق صوت می‌توانند ساختمان فیزیکی بعضی از اجسام ، بخصوص مایعات را تغییر داده و آن را به صورت ذرات ریز در آورند. اگر روی سطح پروژکتور امواج مافوق صوت چند قطره آب بریزیم، پس از چند لحظه قطرات آب به سرعت تبدیل به ذرات ریز شده و به صورت مه در می‌آیند و پراکنده می‌شوند (این موضوع را نباید با تبخیر آب در اثر حرارت اشتباه نمود).
تولید امولسیون توسط امواج ماورای صوت
بوسیله امواج ماورای صوت می‌توان مایعات مخلوط نشدنی (مانند آب و روغن) را به صورت ریز در آورده و آنها را باهم مخلوط نمود و بدین ترتیب از آنها
امولسیون (Emulsion) تهیه کرد.
آزمایش
برای مشاهده این خاصیت ، در لوله آزمایش قدری
جیوه و سپس چند قطره آب می‌ریزیم. به سطح پروژکتور چند قطره آب ریخته و ته لوله آزمایش را روی آن قرار می‌دهیم تا امواج ماورای صوت به داخل لوله منتقل شود. پس از چند دقیقه بخوبی دیده می‌شود که ذرات خیلی ریز جیوه به طرف آب پرتاب شده، آن را کدر می‌نمایند و در نتیجه یک امولسیون جیوه در آب بدست می‌آید.
تهیه محلول کلوئیدی
امواج مافوق صوت دارای خواص متعدد دیگری نیز هستند. مثلا بوسیله این امواج می‌توان از محلولهای فلزی مختلف که در اثر
الکترولیز رسوب می‌دهند، محلول کلوئیدی آن فلز را بدست آورد. بدین طریق که محلول الکترولیتی را در میدان امواج مافوق صوت قرار می‌دهند تا در اثر پرتاب ذرات از رسوب آن جلوگیری شود.
مباحث مرتبط با عنوان
