Science Network hanglumineszcenciával rejtélyek, ötletek, magyarázatok

Szép szó „hanglumineszcenciával” elfedi nem kevésbé szép természeti jelenség. A jelenség, hogy sikerült összekapcsolni a látszólag teljesen különböző halmazállapot: volt egy egyszerű hideg vízzel, és hirtelen felmerülő plazma buborékok a hőmérséklet a több tízezer fok! Egyre először a holtpontról most hanglumineszcenciával fokozatosan adja be az erős támadás a kutatók és felfedi titkait.

1. hanglumineszcenciával - az első ismerős.

A jelenséget a hanglumineszcenciával (SL), hogy ha a víz, hogy egy rezonátor, és hozzon létre gömbölyű álló ultrahanghullámhossza benne. valami a vízben, a központban az üreg, van egy világos, pontforrás kék fény. A hang alakítjuk fény!

Nos, sosem lehet tudni, hol süt, azt mondja a kritikus olvasó. Vajon hanglumineszcenciával - ez olyan nehéz feladat? Nos, akkor azonnal hívja az első két rejtvényeket SL.

Először is, egy kísérlet azt mutatja, hogy a fény spektruma SL egy sima, letisztult megjelenésű, fokozatosan növekvő felé UV. anélkül, hogy észrevehetően egyedi emissziós vonalak. Ez azt sugallja, hogy a mechanizmus a CO emisszió több hőt (hasonló a mechanizmus a nap, vagy a ragyogás izzók). De hadd, ha kiderül, hogy van a vízfelület hőmérsékletű tízezer fok! Hogyan ultrahangos hullám „felmelegszik” a víz hőmérséklete, sokszor nagyobb, mint az a hőmérséklet, a felszínen a napot.

A második rejtvény. Megfigyelések azt mutatják, hogy a fény származik régió kisebb, mint egy mikron. Ez olyasmi, mintha, hogy az egyetlen jellemző méret a rendszer - ez a hossza az ultrahangos hullám, ami megegyezik a néhány centimétert. Hogyan hang energia felszabadítással koncentrálni egy ilyen kis összeget? De a becslések azt mutatják, hogy valójában akkor jelentkezik, ha a CO-koncentráció energia egy billió alkalommal, azaz 12 nagyságrenddel!

Mystic, nem másként.

2. Mi az ott? A kísérleti tények.

Tény, hogy ez nem is olyan titokzatos, mint amilyennek először látszik. Mielőtt építeni bármilyen hipotézist a származási törzs, vessünk egy gyors áttekintést a főbb jellemzői.

A legelső kísérletek azt mutatták, hogy a törzs fényt bocsát nem folyamatos, és ultrarövid (időtartama körülbelül 0,1 ns) villog. A forrás minden ilyen flash-SL összeomló kavitáció buborék található a központtól a telepítést, azaz egy csomópont egy állandó ultrahangos hullám. Eredete egyértelmű: a hanghullámok intenzitása elég nagy ahhoz (vákuumban fázis) okozhat ilyen magas feszültség a folyadék. hogy nem nehéz lokálisan megtörni a folytonosság, ami egy kis üreg ez, egy buborék tele vízgőz és oldott gázok a vízben. Miután fél időszakban az összenyomó hatása az ultrahang és a felületi feszültség erők. a buborék összeesik, bár nem egészen a végén. És abban a pillanatban, hogy elérjék a minimális méretét, közvetlenül a palackból megtöri a vaku fényét SL.

1. ábra buborék sugarával, az idő függvényében; nyíl azt a pillanatot kibocsátott fény SL.

2. ábra sonolyuminestsentnogo jellemző fény spektrumában.

Térjünk közvetlenül a sugárzás. A 2. ábrán egy tipikus spektrumát hanglumineszcenciával. Mint már mondottuk, tömör, anélkül, hogy az egyes emissziós vonalak, egyre nagyobb az ultraibolya tartományban a spektrum maga egy puzzle. Ha ez a hősugárzás a tényen alapul, hogy a maximális tartomány nem látható, ebből következik, hogy beszélünk hőmérsékleteket több tízezer fok, vagyis belül a törzs a buborék plazma! Ha a hősugárzás mechanizmus nem, akkor mi van?

Továbbá, amikor ilyen magas hőmérsékletnek, a spektrum a SL kell részt venni az egyes atomi és molekuláris emissziós vonalak. Például, a semleges gerjesztett gyökös OH *, amely bővelkedik SL plazma (miután az összes, víz mindenhol!), Van egy egyértelmű emissziós vonal 310 nm-nél, és az SL tartomány nem a legkisebb a jelenlétét. Azért, amit az egyes vonalak eltűnnek?

Ezen felül, és a többi nem kevésbé lenyűgöző minták jöttek létre kísérletileg. Például egy erős függés a hőmérséklet a víz volt megfigyelhető. Ha a hőmérséklet-ra csökkentjük 40 ° C-tól 0 ° C-on, majd a fényerő a ragyogás SL megnövekedett százszor! Mi a természete ilyen abnormálisan magas érzékenység? Ezután empirikusan azt tapasztaltuk, hogy egy kis százaléka a nemesgázok. vízben oldjuk, ez nagyon fontos egy világos, egyenletes izzás. Hogy pontosan nemesgáz izzani segíti még az sem világos. Végül meg kell jegyezni, hogy ez a legélénkebb vízben SL sugárzás sok közül folyadékot.

Ezzel párhuzamosan az egyetlen buborék hanglumineszcenciával fent leírt és tudósok évszázadok óta kutatják az úgynevezett multivezikuláris SL. Ebben az üzemmódban a kritikus ereje ultrahang elért egy viszonylag nagy mennyiségű vizet. Emiatt a vákuumos fázisban születik nem egy, hanem több (száz) kavitációs buborékok. A jellemzője ennek a mód, hogy az egyes buborékok kezdenek, hogy kölcsönhatásba lépnek egymással, egyesítve képeznek nagyobb üregek szabálytalan geometriájú.

3. ábra összehasonlítása a spektrumok egy- és multivezikuláris hanglumineszcenciával.

Tanulmányok kimutatták, hogy a spektrum a kibocsátott fény ebben a módban nagyon eltér a képet egyetlen buborék SL. A 3. ábra kapott adatokat [2]. Ebben az első vizsgálatban egyetlen spektrumok és multibubble SL-0,1 molal NaCl-oldattal vízben azonos egyéb feltételek. Nyilvánvaló, hogy a multivezikuláris SL egyes emissziós vonalak egyértelműen megfigyelhető; különösen, a találmány felett emissziós vonal OH * 310 nm-nél. A single-buborék SL a vonalon nincs utalás.

Ez a különbség az egy- és multivezikuláris SL tulajdonságokkal lett fuvallat a gyanút, hogy a lumineszcencia mechanizmusa egy- és multivezikuláris SL alapvetően más. Ez az állapot természetesen, még inkább zavarba ejtő helyzetet. Ezért jelentős hányadát kutatások az elmúlt években, amelynek célja kideríteni, hogy hány „különböző hanglumineszcenciával” látjuk. Ítélve a hangulat a legújabb kiadványa, a kutatók ezt a problémát úgy tűnik, hogy lehetővé kell tenni.

Ez a munka - az első vitathatatlan bizonyíték arra, hogy egy-buborék hanglumineszcenciával, legalábbis részben is van egy termál természetben is, köszönheti eredetét egy izzó plazma.

4. ábra: Spectra SL összeomlása egy nagy buborék.

A kísérletezők kezdeti buborék sugarával változtattuk a 0,2 és 2 mm-es és a megfigyelt hogyan kell a spektrumot megváltozik, ha a flash-(4. ábra). Látható, hogy amikor a kezdeti sugár nagyobb, mint 1 mm, a spektrum tűnik, hogy a legtöbb OH * emissziós vonal. Ezen túlmenően, a vaku fényképezés SL jelzi, hogy egy elegendően nagy buborék elkezd összeesni a folyamat frakciók, lebontják kisebb buborékok. Így a valóságban van dolgunk ezt multibubble SL.

Nos, az egyik kisebb rejtélyt. Abból lehet kiindulni, hogy a kapcsolata egyetlen és multivezikuláris SL egyértelműen megállapítható. Mindkettő kell egy termikus eredetű, és a különbség azok tulajdonságait - inkább mennyiségi: ez határozza meg a különbség eléri a hőmérséklet ezekben a folyamatokban.

4. A mechanizmus hanglumineszcenciával - egy elméleti modell.

A legutóbbi kísérletek azt igazolták, hogy a CO-kibocsátás termikus jellegű. Fényt bocsát ki egy kis plazma felhő, amely lángra egy rövid ideig a közepén a összeomló buborék. Kísérleti adatok azt mutatják, hogy a plazma hőmérsékletét abban az esetben egyetlen buborék SL több tízezer fok. Ezért az első kérdés: hogyan érjük el ilyen magas hőmérsékletet?

Látszólag, a válasz az, hogy a buborék zsugorodik elég gyorsan és belsejében található gáz ez a kvázi-adiabatikus kompresszió melegítjük. Azonban nem minden ilyen egyszerű. Bent a buborék, és a gáz sűrítése a hő nem is olyan könnyű. A falakat a buborék nem valami teljesen áthatolhatatlan. Valóban, a vízgőz kezd lecsapódik a falra a buborék, és a buborék van jelen a nemesgáz kidiffundál kifelé. Ne feledkezzünk meg a rendszeres hő vezetéssel. Ezen túlmenően, kezdve a magas hőmérsékleten endoterm reakciók is nagyon hatékonyan elnyeli a hőt. Ennek következtében egy egyszerű összehúzódása a buborék pont százszor ne emelje.

Azonban nem minden tekinthető. Az arány az összeomlás a buborék az utolsó szakaszban, ahogy emlékszem, egyenlő 1-1,5 km / sec, ami 3-4 alkalommal a hangsebesség a gázkeverék a buborék belsejében! De azt tudjuk, hogy a szuperszonikus mozgásérzékelő lökéshullámok. azzal az eredménnyel, hogy egy adott pillanatban, van egy összeomló lökéshullám a buborék belsejében. Egy jól ismert hidrodinamika, hogy a lökéshullám fűti a közeget hatékonyabban: amikor áthalad a sokk első anyag melegítjük 2 M-szer, ahol M - Mach számot. De ez még nem minden. Miután a lökéshullám eléri a középpontot, akkor „tükrözi”, és elkezdenek szét. Ennek eredményeként egy adott ponton anyagok lökéshullám kétszer halad, és mindkét esetben számottevő lesz, több alkalommal, a hőmérséklet emelkedése.

Ezzel szemben, az SL multivezikuláris kezdeti buborék szabálytalan, nem-gömb alakú. Amikor összeomló Ezeket a torzulásokat felerősödik, és az eredmény nem minden kezdeti energiát hangsúlyt egy bizonyos pontig. Ennélfogva, a sokk-hullám mechanizmus már nem működik, és a melegítést végezzük csak az összehúzódás a buborék. Ennek következtében, a hőmérséklet ebben az esetben nem olyan magas, és megerősítette a kísérletben.

Végül hogyan oldja meg a problémát, a hiánya az spektrumát SL eltérő molekuláris emissziós vonalai egyetlen buborék SL? A válasz, úgy tűnik, hogy az ilyen szélsőséges körülmények között, az ütközés a molekulák olyan gyakori, hogy az OH * gyorsan eltávolítja radiationlessly izgalmi, hogy van, csak nincs ideje, hogy kiemelje a foton (lásd. [6]).

Általában pontos elméleti leírása hanglumineszcenciával, persze, még nem épült fel. Vannak még nyitott kérdések, és sok közülük. Azonban sok - főleg a hő és a kapcsolat jellegétől egy- és multivezikuláris SL - már törölve. Reméljük, hogy a közeljövőben, a jelenség végül érthető részletesen, és megtalálja a megfelelő alkalmazás a tudományos és talán még a lakásban.