超聲波還可以幫助我們清洗光學鏡頭、儀表元件、醫療器械、電真空和半導體器件等許多重要的精密零件。

誰預報了海上風暴

一艘探險船正在海上航行,科學家們都在緊張地工作著。他們有的在測量水的深度,有的在測量水的溫度……一位氣象學家將一隻氫氣球湊近耳朵聽了聽,馬上向整個探險隊發出緊急報告:“海上風暴即將來臨。”就在當天夜裏,海上發生了強烈的風暴。

一隻氫氣球怎麼會預報海上風暴?難道它被施了魔法不成?

原來,當遠處海麵發生風暴時,強大的氣流所產生的空氣旋渦,會引起空氣強烈的振蕩,這種振蕩每秒不到20次,人耳聽不到。這種頻率低於每秒20次的聲波,叫做次聲波。次聲波也是以聲速傳播,可以傳得很遠,因此,次聲波比風暴的傳播速度快得多。而充滿氫氣的氣球,能同次聲波發生共鳴,產生一種振動。這種振動的強度,會對靠近氫氣球的人的耳膜產生一種壓力,使耳膜感覺疼痛。海上風暴離得越近,這種感覺越清晰。氣象學家就是根據這種感覺,判斷海上風暴即將來臨。

現在,人們已經利用這個道理,製成了自動記錄、預測海上風暴的儀器。

某些水生動物對次聲波也很敏感。每當海灘上的小蝦跳到離海較遠的地方去,魚和水母急忙離開海麵,紛紛潛入深深的海底時,有經驗的漁民就會知道海上風暴即將來臨,迅速地收起魚網,返回漁港。

飛機超音速飛行時會發出打雷一樣的響聲

聲音是一種波。在聲波傳播的過程中,已被擾動的空氣,與未被擾動的空氣之間有一個分界麵,我們把這個分界麵叫做波陣麵。如果聲源是靜止的,波陣麵就是一個向外擴展的球麵,在豎直剖麵上是一個圓;如果聲源是運動的,而且聲源的運動速度超過了聲速,盡管每個時刻聲源依然向外發出圓形的波,但這些圓形波卻聚集成了直線形的波陣麵,也就是說波陣麵不再是圓形的了。這時,就會產生稱為聲暴的奇異的聲學現象。

飛機作超音速飛行時,機頭、機翼、機尾等處都會引起周圍空氣發生急劇的壓力變化,產生強烈的前激波和後激波,這兩種聲波的強度都很大。當前激波經過時,空氣壓力突然增高,隨後,壓力平穩下降,以至降到大氣壓以下。接著,當後激波經過時,壓力又突然上升,並逐漸恢複到大氣壓力。前後兩個激波經過的時間間隔約為012~022秒。如果飛機的飛行高度不太高,我們就可以在激波經過的瞬間,聽到好似晴天霹靂的雷聲或像炮彈爆炸的聲音,這就是超音速飛機飛行時產生的所謂聲暴。由於有前後兩個激波,所以我們能夠聽到短促而猛烈的兩聲聲暴。

聲暴與飛行高度和速度有關。在同樣飛行速度下,飛行高度越低,地麵受激波的影響就越強,反之就弱。同樣,在高度相等時,飛行速度越大,激波越強,反之就小。如果在低空作超音速飛行時,產生的聲暴甚至能將建築物震塌。因此,在一般情況下,飛機作超音速飛行,應不低於規定高度,這樣可以減弱對地麵的影響。

從“鳴沙”現象談共振

到了坐落在黃河邊上的寧夏鳴沙州,會發生這樣的現象:當人們爬上沙丘或從上麵滑下來時,隨著沙粒的傾瀉,可以聽到清脆悅耳的聲音,像唱歌一樣。

原來是由共振引起的。任何一個物體都有一個固有頻率,它的數值大小取決於物體的性質,如果在這個物體上加一個周期性變化的外力,當外力的頻率等於物體的固有頻率時,物體就會發生劇烈的振動,這種現象即被稱為共振。