于无声处“听惊雷”

<正>声音是什么?古人说"耳听之而成声"。其实正常人耳能听到的只是频率在20~20000赫兹范围之间的声波,被称为可闻声波,而20赫兹以下的声波和20000赫兹以上的声波人耳是听不到的,它们被称为次声波和超声波,也被称为不可闻声波。其中次声波是人们不熟悉的,但它却有着奇特的效应,从而成为新概念武器家族中的一员——次声武器。在人们的生活中存在着大量的次声源,大自然的多种自然现象如地震海啸、电闪雷鸣、波浪击岸、晴     

听不见的声音——次声波

 人耳的听觉范围在20 ～20000 Hz之间，频率高于20 000 Hz的声波叫做超声波，频率低于20Hz的声波叫做次声波，他们都是我们无法听到的声音。下面就简单地向大家介绍一下次声波。     

浅谈次声波

浅谈次声波刘子林，郭凌敏（河北轻工业学校唐山０６３０２０）我们称频率低于２０Ｈｚ，不能引起人耳听觉的声波为次声波．科学家借助仪器可以“听”到它．虽然次声波看不见，听不着，可它却无处不有．狂风呼啸、火山爆发、强烈地震、枪炮发射、火箭起飞、热核爆炸时，都...     

次声波及其应用

 次声波又称亚声波,是频率低于可听声频率范围的声波,其频率范围大致是10-4Ｈｚ～20Ｈｚ。这种声波人耳虽然听不到,但是可以感觉到它的存在。这种声波在声学范围内还是一个比较新的领域。由于它具有较强的穿透能力,因此具有很大的实践意义。次声波与超声波不同,通常具有破坏作用,是有害的。次声波的研究开始于第一次世界大战期间,在以后的50多年时间虽然少有研究,但人们发现天然次声和人工次声都对人的状况和行为具有强烈的作用。次声波还可以作为一种新式武器,不仅能用来消灭敌人,而且还可以用来摧毁工业和民用目标。     

超声波和超声场

 声波是一种机械波,如果用频率来表征声波,并以人的感觉频率为分界线,可把声波划分为次声波(f<20Hz)可闻声波(20Hz≤f≤20kHz)及所谓超声波,它是指频率大于20kHz以上的声波。一般认为人耳所能听见频率的上限为20kHz。由于超声波的波长短,相同的振幅情况下,质点振动传递的能量就大得多,超声波在传播时就具有了与光传播时类似的特性,可以借助于光学的一些原理来研究它。计算表明,在液体中传播着超声波,其质点振动加速度的幅值可高达重力加速度的上百万倍!波长短的超声波的显著特征是方向性强,这样可用它采集信息,特别是材料内部的信息,因为超声波几乎能穿透任何材料。这对于某些其他辐射能量不能穿透的材料,超声波便显示出其独特的优越性。因之,超声波在工业、医疗等科技领域中有着重要的应用。     

漫谈自然之“声”

 人们对声音是再熟悉不过的了,每时每刻都要与声音打交道。从大自然的风声、雷声,到飞机划破长空的呼啸声;从婴儿“呱呱”落地时的第一声哭泣,再到人类用于交流的语言和美妙的音乐,声音与人类总是相伴的。没有声音的世界将是不可思议、极其恐怖、无法生存的。那么,什么是声音?其奥秘何在?这就让我们走进声音的世界,揭开其神秘的面纱。一、声音的物理机制平时人们所说的声音,从物理上讲,指的就是声波,声波本质上是一种机械纵波。     

波对生物组织的作用和机理

 随着科学技术的不断发展,越来越多的物理方法被运用到医学治疗与诊断领域。其中以利用次声波、超声波、毫米波为代表,将药物治疗和物理疗法相结合,大大缩短了疗程、提高了疗效,在医疗中得到很好的运用。但对于其作用原理的综合性报道尚缺乏,因此本文将依次分析次声波、超声波、毫米波对生物组织的作用与机理。1.次声波次声波是频率为10-4-20Ｈｚ的弹性波,它是由物质或物体的机械振动而产生,通过各种介质分子做稀疏或紧密的交替波向四周传播。本质上与可听声一样,但由于频率低,还具有传播远、穿透性强、衰减小等特性。次声波广泛地存在于冶金、建筑等行业的环境里。     

多普勒效应及其现代应用

 生活中,人们都有这样的经验:当高速行驶的火车从远处鸣笛而来时,人耳听到的笛声音调愈来愈高;而当火车鸣笛离去时,其笛声音调愈来愈低。此现象就是声波的“多普勒效应”。它表明:当波源与观察者之间有相对运动时,观察者所接收到的波的频率与波源所发射的频率不同。“多普勒效应”是奥地利物理学家多普勒于1842年发现的。而电磁波频域内的“多普勒效应”在1938年才得到证实。     

声波的军事运用

 人类生活在充满各种声音的世界中,我们无论走到哪里,总会听到一些不同的声音。如人们的谈话与欢笑声,节日的爆竹与锣鼓声,汽车的喇叭声、机器的轰鸣声、火车的汽笛声、城市的喧闹声,大自然的风雨声、雷鸣声、林涛声、海浪声……。总之,我们处在声音的包围之中,如果没有声音,人类的生活将多么枯燥无味。然而,随着科学技术的发展,声音居然成了一种威力强大的武器。科学家利用声音在不同媒质中的传播,研制了多种测量仪器、侦察工具和武器装备,比如“闻声而起”的音响水雷和音响地雷,“寻声追击”的声制导鱼雷和直接用声音进行杀伤的次声波武器等。     

“SHC-2型声波特性测试仪”通过技术和生产鉴定

 今年6月26日至27日,由国家教委主持并组织国内10所高等院校和有关科研单位的专家,在国家教委青岛学术活动中心通过了青岛海洋大学科教仪器总厂设计生产的“SHC-2型声波特性测试仪”的技术和生产鉴定,专家们认为该测试仪填补了国内外该方面实验设备的空白,建议国家教委推广使用.“SHC-2型声波特性测试仪”是供高等院校物理实验用的一种综合性声学实验仪器和声学研究部门专用的测量仪器.该仪器可用连续波和脉冲波两种方法精确测量空气中声波的波长和波速,并可定量测量声     

迷惑雷达的“魔法”

 诞生于第二次世界大战的雷达,有人这样评价了它对这场战争的重要性:“原子弹只不过为战争划下句号,真正赢得战争的却是雷达。”是的,从不列颠之战、中途岛大败日军到追踪日军潜艇,雷达在二战中战功赫赫。到了20 世纪70 年代初期,雷达探测与雷达制导地面火炮及导弹已对进攻的飞机构成了致命的威胁。尤其是在越南和中东战场上,美制战斗机更是在地对空导弹的攻击中损失惨重。如何使雷达这双“千里眼”变成“近视眼”,从而使飞机躲过雷达的探测？英国著名科幻小说家威尔斯在其小说《隐身人》中描写了一个天才青年科学家格里芬发明了一种“隐身服”,穿上它,可把自己变成一个来去无踪的“隐形人”。如果能给飞机设计一种有魔力的“雷达隐身服”来迷惑雷达,那么,在雷达面前,飞机也将成为匿迹消声的“隐形人”。     

次声波在平流层波导中传播的数值模拟

对次声波在大气中传播进行了建模。通过结合保色散关系空间差分格式和Runge-Kutta时间格式的数值方法,建立了次声波传播模型。应用该次声波模型,研究了在耗散的重力分层大气中次声波的平流层导行传播。数值模拟结果表明,当次声波波包在平流层高度上被反射时,反射区域存在焦散现象,在声波的声压下降的同时,声波的能量得到聚焦。通过数值模拟结果与射线计算结果的对比表明,大气中声波传播的轨迹的精确描述需要应用全波解。      

从惠更斯的遗憾说开去——类比法浅议

 在长达200多年的有关光的本质问题的争论中,17世纪末牛顿的微粒说和惠更斯的波动说之争是众所周知。惠更斯利用类比法,将光波类比为声波,提出了光也“像声音一样”,是以“波的形式来传播的”。为此,他建立了惠更斯原理,并用波动说的理论解释了光的反射、折射和双折射,在光的本质这一重大课题上取得了重要的进展。但是惠更斯的光的波动说并未战胜牛顿的微粒说而确立其地位,除了某些方面的原因外,一个重要的原因就是惠更斯在应用类比法时,没有意识到光波与声波之间的一个根本差异:偏振性。声波是纵波,无偏振性,而光波是横波,具有偏振性。     

自由电子激光——“新金矿”

 一、“新金矿”1986年5月著名物理学家杨振宁博士来华讲学时,有人问他:“应当选择哪些领域研究才有发展前途?”他在回答中特别提到了准晶和自由电子激光(以下简称FEL),并说:“这好比淘金矿,当然以淘新金矿为好.”为什么杨振宁把研究FEL称为“淘新金矿”?这可从人类对电磁波资源的开发利用中得到答案.我们知道任何一种光都是一种电磁辐射,激光也不例外,它是整个电磁辐射波谱中的一个组成部分.整个电磁辐射波谱包括有长波、短波、微波、红外、可见光、紫外、X射线、γ射线等多个波段.     

计算机的“快”与“大”

 1946年第一台真空管电子数字计算机问世,当时主要用于数值计算。50余年以来,计算机技术发展迅速,从用于数值计算到今天可以处理各种形式的信息,极大地推动了信息技术的发展。现代信息技术是以数字计算机为基础的。几十年来,数字计算机的发展,始终围绕着两个基本问题,这就是“快”和“大”。所谓“快”,就是运算速度快;所谓“大”,就是存储器的容量大。回顾人类历史的发展,信息技术的进步与发展起着十分重要的作用。过去人类以符号、图形、图画、声音、语言、文字等模拟量记录信息,传递信息。随着人类社会的进步,产生的信息越来越多。人们用信息爆炸来形容当前信息的数量和产生的速度。     

超声波清洗技术及应用

 超声波是频率在人耳听觉范围上限(16kHz～20kHz)以上的声波,超声波因其频率高、方向性强、穿透本领大,尤其是在液体中能产生空化现象等特点,已被广泛应用到许多领域。超声波应用技术甚多,主要分为检测超声、医学超声、声表面波、功率超声及高频超声等,超声波清洗技术(以下简称“超声清洗”)是功率超声应用最广泛的一种。超声清洗有时被称“无刷清洗”,把工件放入超声清洗机中,无需任何刷、搓、滚动等清洗动作,污物“自动”从工件表面脱落,一会儿就干净如新,看起来非常神奇,那么,它究竟是怎样清洗的呢?     

从物理学角度看“神舟六号”

 我国载人航天事业起步于20世纪50年代,60年代中国航天人研制出一种三组火箭作为运载工具,将自己的卫星“东方红一号”送上天,70～90年代“长征号”火箭在多次失败和成功中日益成熟。1992年我国确定了“三步走”的载人航天发展战略:第一步研制载人飞船,第二步实现空间交会对接,第三步建立长期有人照料的空间站。1999年11月20日6时30分,中国第一艘载人航天试验飞船“神舟一号”实验成功,于21日3时41分,在内蒙古中部地区成功着陆回收。2001年1月10日1时0分,我国自行研制的“神舟二号”飞船在酒泉卫星发射中心进行载人航天试验,标志着我国航天事业向实现载人飞行迈出了可喜的一步。     

“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征探究

“黑青”指颜色近黑色,主要成分为透闪石的青玉。“黑碧”指颜色近黑色,主要成分为阳起石的碧玉。采用电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪和红外光谱测试分析手段,确定“黑青”“黑碧”的矿物种属。采用拉曼光谱、显微紫外-可见分光光度计、红外光谱对“黑青”“黑碧”的谱学鉴别特征进行探究。“黑青”为标准透闪石拉曼谱峰,“黑碧”的谱峰位置与“黑青”存在几个波数的偏差,向波数小的方向移动。可见-近红外波段,“黑青”出现445 nm吸收峰,680和940 nm宽吸收带,为Fe2+和Fe3+作用;“黑碧”出现445 nm吸收峰,660和690 nm双吸收峰以及970 nm吸收峰,为Fe2+,Fe3+,Cr3+作用。显微紫外-可见光谱可分析到样品的近红外区,“黑青”在1 397,2 310,2 387和2 466 nm出现强吸收峰,1 915和2 120 nm出现弱吸收峰;“黑碧”在1 400,2 313和2 394 nm出现吸收峰。红外光谱分析“黑青”在5 225,4 738,4 692,5 349,4 317,4 190和4 064 cm-1存在吸收峰;“黑碧”在4 708,4 307,4 178和4 031 cm-1存在吸收峰。显微紫外-可见光谱与红外光谱分析结果虽然存在小的差异,但基本保持一致,以红外光谱分析结果为准。将透闪石质的“黑青”、阳起石质的“黑碧”、广西大化阳起石质玉进行对比,综合红外光谱和显微紫外-可见光谱分析结果得出“黑青”（透闪石）与“黑碧”（阳起石）近红外光谱的鉴别特征：“黑青”（透闪石）在4 800～4 600 cm-1存在两个吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在分裂双吸收峰;“黑碧”（阳起石）在4 800～4 600 cm-1存在一个弱吸收峰,4 350～4 300 cm-1存在一个吸收单峰。且“黑碧”（阳起石）的近红外吸收峰相较于“黑青”（透闪石）整体向低波数方向移动。     

近地小行星“爱神”星

 用１９９４年发现撞击木星的彗星“苏梅克－列维９号”的美国科学家苏梅克的名字命名的近地小行星探测器“ＮＥＡＲ－苏梅克”号,在宇宙中飞行了５年后于今年２月１２日在小行星“爱神”的表面成功着陆,开始了新的探索。第４３３号小行星“爱神”是１８９８年８月１３日由德国天文学家古斯塔夫韦特发现并命名的。这颗形似马铃薯的“爱神”星长约３３千米,厚１３千米,在小行星中算是较大的,也是被天文学家观测得最多的。“爱神”的年龄约为４５．４亿年,与地球的年龄相近,特别是在不久前的星际碰撞中,“爱神”星剥落了一块物质,并裸露出新鲜的“内部”,因此它被选定为这次探测的目标。     

谈谈“左手材料”

 “左手材料”(left-handedmaterials)是指在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料。电磁波在这种材料中的传播特性与在一般材料中相比有很大的不同,比如光在左手材料中的行进方向与能量传播的方向相反、完全相反的折射定律等等,“左手材料”颠覆了一般材料中所普遍遵循的“右手规律”。早在1968年,俄罗斯理论物理学家维西拉格(Veselago)就对电磁波在介电常数ε和磁导率μ同时为负数的介质中的传播及相关特性作过理论上的研究,但由于当时自然界中并没有发现这类介质材料,所以他的研究结果一直没有得到实验上的直接验证,人们对左手材料的兴趣也因此降温。