實驗名稱：單氣泡聲致發(fā)光實驗

實驗目的：驗證聲致發(fā)光，為后續(xù)實驗做論證和鋪墊。

測試設備：射頻功率放大器、信號發(fā)生器、示波器、壓電陶瓷、圓底燒瓶、高速攝像機等。

實驗過程：100mL左右的球形燒瓶裝滿水，水是經(jīng)過特殊處理的，就是把溶于水中的空氣排除掉。燒瓶兩側用環(huán)膠粘上壓電陶瓷。信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號，通過射頻功率放大器放大從而驅動壓電陶瓷，激發(fā)出超聲波。調節(jié)信號頻率使燒瓶產(chǎn)生共振，其中心成為超聲駐波波腹。用針管注入一個氣泡，氣泡會在聲壓作用下靜止在駐波波腹。小心調節(jié)聲強，關上燈，黑暗中裸眼可以觀察到藍白色的光點，就像夜空中的星星。

圖1-1單氣泡聲致發(fā)光實驗框圖

實驗結果：實驗室中可以測量單氣泡聲致發(fā)光光譜，光譜似乎與黑體輻射譜相像。計算表明，溫度越高軔致輻射的貢獻越大，光譜呈現(xiàn)連續(xù)譜特征；溫度相對不太高時，原子或分子線譜成分增大。一般在聲致發(fā)光溫度區(qū)域，軔致輻射以短波為主，所以，亮氣泡發(fā)光呈現(xiàn)藍白色，而惰性氣體原子線譜主要集中在低頻波段，所以暗氣泡通常帶有紅色。若液體是鈉鹽溶液，氣泡內可能濺進鈉原子，激發(fā)鈉雙線，因而有時氣泡還會呈現(xiàn)黃色。通過觀察聲致發(fā)光光譜或觀察氣泡顏色，可以估計氣泡溫度大致高低。實驗發(fā)現(xiàn)，在水中大量空化氣泡一起發(fā)光時，光譜中線譜成分占優(yōu)，

而單氣泡聲致發(fā)光光譜多數(shù)情況是連續(xù)譜，以此可以推斷，單氣泡情形，其達到的高溫遠高于多氣泡發(fā)光時其中個體氣泡能達到的高溫。濃硫酸與水的情況有些區(qū)別，圖2-2是濃硫酸中空化氙氣泡發(fā)光照片，讀者可以比較圖2-1和圖2-2，注意圖2-1中只有一個氬氣泡，而圖2-2中卻是由成千上萬個氙氣泡組成。近期的理論研究表明，多氣泡情形，氣泡之間的相互作用其實是抑制空化強度，所以，此時氣泡壓縮過程受到其他周圍氣泡的牽制，劇烈程度減弱，氣泡內部達到的高溫自然比單氣泡情形較低。

圖2-1濃硫酸（85%）中單個氬氣泡聲致發(fā)光

圖2-2大量空化氙氣泡聲致發(fā)光形成火焰狀圖案

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審核編輯 黃宇