Saser لیزر صدا
ارسال شده: دوشنبه ۱۴۰۰/۶/۲۹ - ۰۸:۱۶
خوب میدونیم LASER مخفف "تقویت نور با انتشار تابش تحریک شده" است.
لیزرهای صوتی بر اساس یک اصل مشابه کار می کنند.، یک نوسان ساز مکانیکی تعدادی فونون را تکان می دهد و تحریک می کند ، که آرام می شوند و انرژی خود را به دستگاه باز می گردانند. انرژی محدود باعث می شود فازر در فرکانس اصلی خود اما در طول موج بسیار باریک ارتعاش کندساسر (تقویت صدا با انتشار تحریک تابش)A saser (sound amplification by stimulated emission of radiation) دستگاهی است که امواج صوتی متمرکز و بسیار متمرکز را منتشر می کند. سیزر معادل صوتی لیزر است و اغلب از آن به عنوان لیزر صوتی یا لیزر آکوستیک یاد می شود. پرتو Sasers امواج صوتی را در محدوده تراهرتز (THz) متمرکز کرد.تقویت صدا با انتشار تشعشع (SASER) به دستگاهی اطلاق می شود که تابش صوتی را منتشر می کند. ... در این محیط فعال ، انتشار فونونهای تحریک شده منجر به تقویت امواج صوتی می شود و در نتیجه یک پرتوی صوتی از دستگاه خارج می شود.
ساسر (تقویت صدا با انتشار تحریک تابش) دستگاهی است که امواج صوتی متمرکز و بسیار متمرکز را منتشر می کند.
Sasers مانند بسیاری از لیزرها می تواند اطلاعات دیجیتال را بخواند یا منتقل کند. Sasers همچنین می تواند سونوگرافی های فوق العاده دقیقی را قادر سازد ، برای مثال ، تشخیص نقص در وسایل الکترونیکی در سطح نانومتری میکروسکوپی. تصویربرداری پزشکی و بیومتریک از دیگر زمینه های احتمالی کاربرد است. در فرکانس های پایین ، ساسرها می توانند صدا را از راه دور تولید کنند. در فرکانس های بالا ، آنها می توانند یک هدف دور را گرم کنند.
یک سیزر شامل یک پمپ برای افزودن انرژی (معمولاً به شکل نور شدید) به سیستم فوق شبکه 50 لایه ای است که ورق های آرسنید گالیوم و آرسنید آلومینیوم را جایگزین می کند و ضخامت هر یک فقط دو اتم است. ابر شبکه در ساختاری نگه داشته می شود که در آن لایه ها برانگیخته می شوند ، ذرات را تکان می دهند و آنها را مجدداً متمرکز می کنند تا به انرژی کافی برای آزاد شدن به عنوان فوتون برسند ، در یک جریان متمرکز از ذرات مرتبط که با فرکانس یکسان ارتعاش می کنند.
ایده اصلی SASER مبتنی بر امواج صوتی است. تنظیمات مورد نیاز برای اجرای تقویت صدا با انتشار تابش تشعشعی شبیه به یک نوسان ساز است. نوسان ساز می تواند بدون هیچ مکانیسم تغذیه خارجی نوسان ایجاد کند. به عنوان مثال ، یک سیستم تقویت صدا رایج با میکروفون ، تقویت کننده و بلندگو است. وقتی میکروفون جلوی بلندگو قرار دارد ، صدای سوت آزاردهنده ای را می شنویم. این سوت بدون کمک اضافی از منبع صدا ایجاد می شود و در حالی که میکروفون جایی جلوی بلندگو قرار دارد ، تقویت می شود و خودکفا می شود. این پدیده که به اثر لارسن معروف است ، نتیجه بازخورد مثبت است.نور و صدا از جهات مختلف مشابه هستند. هر دو را می توان از نظر امواج در نظر گرفت و هر دو در واحدهای مکانیکی کوانتومی آمده اند. در مورد نور ما فوتون داریم در حالی که در صدا فونون داریم. هم صدا و هم نور را می توان به صورت مجموعه ای تصادفی از کوانتوم (به عنوان مثال نوری که از لامپ ساطع می شود) یا امواج منظم که به صورت هماهنگ حرکت می کنند (به عنوان مثال نور لیزر) تولید کرد. این موازی به این معنی است که لیزرها باید مانند صدا با نور قابل اجرا باشند. در قرن 21 ، به راحتی می توان صدایی با فرکانس پایین در محدوده ای که انسان می تواند بشنود (20 کیلوهرتز) ، به صورت تصادفی یا منظم تولید کرد. با این حال ، در فرکانس های تراهرتز در رژیم کاربردهای لیزر فونون ، مشکلات بیشتری بوجود می آید. مشکل از آنجا ناشی می شود که صدا بسیار کندتر از نور حرکت می کند. این بدان معناست که طول موج صدا در فرکانس معینی بسیار کوتاهتر از نور است. ساختارهای لیزری که می توانند صدای تراهرتز تولید کنند به جای ایجاد فونونهای منظم و منسجم ، به طور تصادفی فونونها را ساطع می کنند. محققان با دنبال کردن رویکردهای مختلف بر مشکل فرکانس های تراهرتز غلبه کرده اند. دانشمندان Caltech با جمع آوری یک جفت حفره میکروسکوپی که فقط اجازه می دهد فرکانس های خاصی از فونون ها منتشر شود ، بر این مشکل غلبه کرده اند. این سیستم همچنین می تواند تنظیم شود تا با تغییر جداسازی نسبی ریز حفره ها ، فونون هایی با فرکانس های مختلف ساطع شود. از سوی دیگر ، گروه دانشگاه ناتینگهام رویکرد متفاوتی را اتخاذ کردند. آنها دستگاه خود را از الکترون هایی ساخته اند که از طریق مجموعه ای از ساختارها به نام چاه کوانتومی حرکت می کنند. به طور خلاصه ، به عنوان یک الکترون از یک چاه کوانتومی به چاه مجاور دیگر ، فونون تولید می کند.
پمپاژ انرژی خارجی (به عنوان مثال پرتو نور یا ولتاژ) می تواند به تحریک الکترون کمک کند. آرامش یک الکترون از یکی از حالتهای فوقانی ممکن است با انتشار فوتون یا فونون رخ دهد. این با چگالی حالات فونون و فوتون تعیین می شود. چگالی حالتها عبارت است از تعداد حالات در واحد حجم در بازه انرژی (E ، E + dE) که برای اشغال الکترونها در دسترس است. هر دو فونون و فوتون بوزون هستند و بنابراین ، از آمار بوز -اینشتین اطاعت می کنند. این بدان معناست که از آنجا که بوزون هایی با انرژی یکسان می توانند مکان یکسانی را در فضا اشغال کنند ، فونون ها و فوتون ها ذرات حامل نیرو هستند و دارای چرخش های صحیح هستند. حالتهای مجاز بیشتری برای اشغال در زمینه فونون وجود دارد تا در زمینه فوتون. بنابراین ، از آنجا که چگالی حالتهای پایانی در زمینه فونون از آن در میدان فوتون بیشتر است ، انتشار فونون احتمالاً بیشتر محتمل است. ما همچنین می توانیم مفهومی را تصور کنیم که در آن تحریک الکترون به طور خلاصه منجر به ارتعاش شبکه و در نتیجه تولید فونون می شود. انرژی ارتعاشی شبکه می تواند برای هر تحریک مقادیر گسسته ای را در نظر بگیرد. به هر یک از این "بسته های تحریک" فونون گفته می شود. الکترون برای مدت طولانی در حالت برانگیخته نمی ماند. به راحتی انرژی را آزاد می کند تا به حالت پایدار کم انرژی خود بازگردد. الکترونها در هر جهت تصادفی و در هر زمان (پس از تحریک) انرژی آزاد می کنند. در برخی مواقع خاص ، برخی از الکترونها هیجان زده می شوند و برخی دیگر انرژی خود را به گونه ای از دست می دهند که میانگین انرژی سیستم کمترین میزان ممکن است.
لیزر صوتی چگونه کار می کند؟
این امواج صوتی را به گونه ای متمرکز می کند که می توانند به عنوان حامل های دقیق و سریع اطلاعات در بسیاری از کاربردها-مانند استفاده از نور لیزر-عمل کنند. ... در این محیط فعال ، انتشار فونونهای تحریک شده منجر به تقویت امواج صوتی می شود و در نتیجه یک پرتوی صوتی از دستگاه خارج می شود.آیا امکان ساخت لیزر صوتی وجود دارد؟
دانشمندان با استفاده از طبل در مقیاس نانو لیزری را ساخته اند که مانند لیزر معمولی به جای نور از امواج صوتی استفاده می کند. از آنجا که لیزر مخفف "تقویت نور با انتشار تشعشع" است ، این وسایل جدید - که از ذرات صوت به نام فونون استفاده می کنند - باید به طور مناسب فازر نامیده شوند.
سونولومینسانس راهی برای تبدیل انرژی صوتی به نور است. هنگامی که امواج صوتی شدید در یک فلاسک آب ایجاد می شود ، یک حباب کوچک هوا در آب می تواند چشمک هایی از نور را از خود خارج کند. علیرغم سادگی آزمایش ، نحوه تولید نور بحث برانگیز است.
. یک فلاسک در گیره روی پایه حلقه نگه داشته می شود. سیمهای پیچ خورده به دو بلندگوی کوچک شبیه مبدل وصل شده اند ، اما با فرکانس حدود 25000 هرتز کار می کنند ، درست فراتر از محدوده شنوایی انسان. مبدل ها برای ایجاد طنین در فلاسک و آب تنظیم شده اند ، بنابراین انرژی در این سیستم به سطح بالایی می رسد (مانند هل دادن کودک روی تاب). اگر یک حباب هوا به فلاسک نزدیک مرکز وارد شود ، می تواند در آنجا محبوس شود. امواج صوتی شدید ابتدا حباب را گسترش می دهند و سپس آن را فرو می ریزند. هنگامی که حباب به کوچکترین قطر خود یعنی حدود یک میلیونیم متر یک متر نزدیک می شود ، یک فلاش بسیار کوتاه و شدید نور ایجاد می شود که چشمک ها در فرکانس امواج صوتی اعمال شده تکرار می شوند.
چه نوع نوری؟
این بخش بزرگی از راز است. این حباب هم نور مرئی و هم مقدار زیادی اشعه ماوراء بنفش می دهد ، که نشان می دهد گاز درون حباب می تواند تا حدود 100000 درجه سانتیگراد گرم باشد. در این دما ، گاز یونیزه می شود ، بنابراین پلاسما خواهد بود.
با وجود حداکثر دمای بالای گاز در حباب ، آب نمی جوشد. گاز فقط برای مدت کوتاهی به این دما می رسد. همچنین ، حباب فرو ریخته بسیار کوچک است و عرض آن بین 10 تا 6 متر است ، بنابراین انرژی حرارتی آن بسیار کمتر از آن چیزی است که برای گرم کردن آب مورد نیاز است.
نقطه سفید کوچک در مرکز ، نوری است که از حباب هوا ساطع می شود ، که به طور مکرر منبسط و منفجر می شود و با هر فروپاشی یک فلاش نور از خود ساطع می کند. (عکس با احترام L. Crum)
فشرده سازی حباب مشاهده شده: با پرتاب نور لیزر از حباب ، فیزیکدانان اندازه حباب منقبض را اندازه گیری کرده و سپس دمای آن را محاسبه می کنند. انقباض مشاهده شده حباب باید گاز داخل را تا دمای حدود 10000 درجه سانتیگراد گرم کند که بالاتر از دمای سطح خورشید است. بسیاری از فیزیکدانان این پیش بینی را می پذیرند.
موج شوک: برخی از فیزیکدانان استدلال می کنند که فرو ریختن یک حباب یک موج ضربه ای ایجاد می کند ، چیزی شبیه به موج صعودی صوت اما کروی متقارن. موج گاز را در حباب خرد می کند و با عبور موج آن را گرم می کند. سپس ، هنگامی که موج ضربه ای به مرکز حباب می رسد و برگشت می کند ، دوباره گاز را گرم می کند و در این فرایند می تواند دمایی تا 100000 درجه سانتی گراد تولید کند.
How can you focus sound?آیا می توانید صدا را متمرکز کنید؟
(PhysOrg.com) - وقتی دانشمندان سعی می کنند امواج صوتی را در محدوده ای کوچک تا حد امکان متمرکز کنند ، با یک محدودیت اساسی به نام حد پراش برخورد می کنند. ... امواج کوچک شبیه امواج فرسایشی هستند که می توانند جزئیات کوچکتر از طول موج را آشکار کرده و برای تمرکز صدا استفاده شوند.
صدا یک نوع موج است ، بنابراین تمام ویژگی های موج را شبیه به امواج دیگر مانند امواج نور دارد. برای امواج نور ، می توانید از لنز برای تمرکز نور استفاده کنید. عدسی دارای ضریب شکست بالاتر یا سرعت نور کمتری نسبت به محیط است. همین امر در مورد موج صوتی نیز صادق است ، بنابراین آنچه شما نیاز دارید ایجاد یک منطقه شکست بالا است.
هوای اطراف ما را می توان با گاز ایده آل تقریب زد ، بنابراین سرعت صدا
$c=\sqrt{\gamma\frac{P}{\rho}}$
جایی که $\gamma$ شاخص آدیاباتیک است ، p فشار هوا است ، $\rho$ چگالی هوا است
در اینجا ، ما می خواهیم منطقه ای با سرعت شکست بالا یا معادل آن کم صدا ایجاد کنیم. راههای کمی برای دستیابی به این هدف وجود دارد ، یکی کاهش فشار و راه دیگر کاهش دما (طبق قانون گاز ایده آل$PV=NRT$). با این حال ، در هر دو مورد ، شما یا به یک ظرف سخت یا یخچال نزدیک آن نیاز دارید تا سرد شود.
از طرف دیگر ، افزایش چگالی را می توان به راحتی با استفاده از گاز سنگین مانند دی اکسید کربن انجام داد. شما فقط باید گاز را در یک بادکنک پر کنید و می تواند به عنوان یک عدسی صوتی بسیار ساده عمل کند. توجه داشته باشید که اندازه بادکنک یا ظرف دیگر در مقایسه با طول موج باید بزرگ باشد. روشهای دیگری نیز برای تمرکز صدا بدون استفاده از لنز وجود دارد.
همانطور که قبلاً گفته شد ، می توان از مکانیسم مشابهی برای موج های دیگر ، به عنوان مثال ، موج آب استفاده کرد. در مخزن آب کم عمق ، افزودن مانع شکل لنز در قسمت پایین می تواند موج آب را به هم نزدیک کند زیرا موج آب به آرامی در منطقه کم عمق حرکت می کند. این آزمایش را می توان به راحتی در خانه فرد انجام داد.I hope I help you understand the question. Roham Hesami رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا
لیزرهای صوتی بر اساس یک اصل مشابه کار می کنند.، یک نوسان ساز مکانیکی تعدادی فونون را تکان می دهد و تحریک می کند ، که آرام می شوند و انرژی خود را به دستگاه باز می گردانند. انرژی محدود باعث می شود فازر در فرکانس اصلی خود اما در طول موج بسیار باریک ارتعاش کندساسر (تقویت صدا با انتشار تحریک تابش)A saser (sound amplification by stimulated emission of radiation) دستگاهی است که امواج صوتی متمرکز و بسیار متمرکز را منتشر می کند. سیزر معادل صوتی لیزر است و اغلب از آن به عنوان لیزر صوتی یا لیزر آکوستیک یاد می شود. پرتو Sasers امواج صوتی را در محدوده تراهرتز (THz) متمرکز کرد.تقویت صدا با انتشار تشعشع (SASER) به دستگاهی اطلاق می شود که تابش صوتی را منتشر می کند. ... در این محیط فعال ، انتشار فونونهای تحریک شده منجر به تقویت امواج صوتی می شود و در نتیجه یک پرتوی صوتی از دستگاه خارج می شود.
ساسر (تقویت صدا با انتشار تحریک تابش) دستگاهی است که امواج صوتی متمرکز و بسیار متمرکز را منتشر می کند.
Sasers مانند بسیاری از لیزرها می تواند اطلاعات دیجیتال را بخواند یا منتقل کند. Sasers همچنین می تواند سونوگرافی های فوق العاده دقیقی را قادر سازد ، برای مثال ، تشخیص نقص در وسایل الکترونیکی در سطح نانومتری میکروسکوپی. تصویربرداری پزشکی و بیومتریک از دیگر زمینه های احتمالی کاربرد است. در فرکانس های پایین ، ساسرها می توانند صدا را از راه دور تولید کنند. در فرکانس های بالا ، آنها می توانند یک هدف دور را گرم کنند.
یک سیزر شامل یک پمپ برای افزودن انرژی (معمولاً به شکل نور شدید) به سیستم فوق شبکه 50 لایه ای است که ورق های آرسنید گالیوم و آرسنید آلومینیوم را جایگزین می کند و ضخامت هر یک فقط دو اتم است. ابر شبکه در ساختاری نگه داشته می شود که در آن لایه ها برانگیخته می شوند ، ذرات را تکان می دهند و آنها را مجدداً متمرکز می کنند تا به انرژی کافی برای آزاد شدن به عنوان فوتون برسند ، در یک جریان متمرکز از ذرات مرتبط که با فرکانس یکسان ارتعاش می کنند.
ایده اصلی SASER مبتنی بر امواج صوتی است. تنظیمات مورد نیاز برای اجرای تقویت صدا با انتشار تابش تشعشعی شبیه به یک نوسان ساز است. نوسان ساز می تواند بدون هیچ مکانیسم تغذیه خارجی نوسان ایجاد کند. به عنوان مثال ، یک سیستم تقویت صدا رایج با میکروفون ، تقویت کننده و بلندگو است. وقتی میکروفون جلوی بلندگو قرار دارد ، صدای سوت آزاردهنده ای را می شنویم. این سوت بدون کمک اضافی از منبع صدا ایجاد می شود و در حالی که میکروفون جایی جلوی بلندگو قرار دارد ، تقویت می شود و خودکفا می شود. این پدیده که به اثر لارسن معروف است ، نتیجه بازخورد مثبت است.نور و صدا از جهات مختلف مشابه هستند. هر دو را می توان از نظر امواج در نظر گرفت و هر دو در واحدهای مکانیکی کوانتومی آمده اند. در مورد نور ما فوتون داریم در حالی که در صدا فونون داریم. هم صدا و هم نور را می توان به صورت مجموعه ای تصادفی از کوانتوم (به عنوان مثال نوری که از لامپ ساطع می شود) یا امواج منظم که به صورت هماهنگ حرکت می کنند (به عنوان مثال نور لیزر) تولید کرد. این موازی به این معنی است که لیزرها باید مانند صدا با نور قابل اجرا باشند. در قرن 21 ، به راحتی می توان صدایی با فرکانس پایین در محدوده ای که انسان می تواند بشنود (20 کیلوهرتز) ، به صورت تصادفی یا منظم تولید کرد. با این حال ، در فرکانس های تراهرتز در رژیم کاربردهای لیزر فونون ، مشکلات بیشتری بوجود می آید. مشکل از آنجا ناشی می شود که صدا بسیار کندتر از نور حرکت می کند. این بدان معناست که طول موج صدا در فرکانس معینی بسیار کوتاهتر از نور است. ساختارهای لیزری که می توانند صدای تراهرتز تولید کنند به جای ایجاد فونونهای منظم و منسجم ، به طور تصادفی فونونها را ساطع می کنند. محققان با دنبال کردن رویکردهای مختلف بر مشکل فرکانس های تراهرتز غلبه کرده اند. دانشمندان Caltech با جمع آوری یک جفت حفره میکروسکوپی که فقط اجازه می دهد فرکانس های خاصی از فونون ها منتشر شود ، بر این مشکل غلبه کرده اند. این سیستم همچنین می تواند تنظیم شود تا با تغییر جداسازی نسبی ریز حفره ها ، فونون هایی با فرکانس های مختلف ساطع شود. از سوی دیگر ، گروه دانشگاه ناتینگهام رویکرد متفاوتی را اتخاذ کردند. آنها دستگاه خود را از الکترون هایی ساخته اند که از طریق مجموعه ای از ساختارها به نام چاه کوانتومی حرکت می کنند. به طور خلاصه ، به عنوان یک الکترون از یک چاه کوانتومی به چاه مجاور دیگر ، فونون تولید می کند.
پمپاژ انرژی خارجی (به عنوان مثال پرتو نور یا ولتاژ) می تواند به تحریک الکترون کمک کند. آرامش یک الکترون از یکی از حالتهای فوقانی ممکن است با انتشار فوتون یا فونون رخ دهد. این با چگالی حالات فونون و فوتون تعیین می شود. چگالی حالتها عبارت است از تعداد حالات در واحد حجم در بازه انرژی (E ، E + dE) که برای اشغال الکترونها در دسترس است. هر دو فونون و فوتون بوزون هستند و بنابراین ، از آمار بوز -اینشتین اطاعت می کنند. این بدان معناست که از آنجا که بوزون هایی با انرژی یکسان می توانند مکان یکسانی را در فضا اشغال کنند ، فونون ها و فوتون ها ذرات حامل نیرو هستند و دارای چرخش های صحیح هستند. حالتهای مجاز بیشتری برای اشغال در زمینه فونون وجود دارد تا در زمینه فوتون. بنابراین ، از آنجا که چگالی حالتهای پایانی در زمینه فونون از آن در میدان فوتون بیشتر است ، انتشار فونون احتمالاً بیشتر محتمل است. ما همچنین می توانیم مفهومی را تصور کنیم که در آن تحریک الکترون به طور خلاصه منجر به ارتعاش شبکه و در نتیجه تولید فونون می شود. انرژی ارتعاشی شبکه می تواند برای هر تحریک مقادیر گسسته ای را در نظر بگیرد. به هر یک از این "بسته های تحریک" فونون گفته می شود. الکترون برای مدت طولانی در حالت برانگیخته نمی ماند. به راحتی انرژی را آزاد می کند تا به حالت پایدار کم انرژی خود بازگردد. الکترونها در هر جهت تصادفی و در هر زمان (پس از تحریک) انرژی آزاد می کنند. در برخی مواقع خاص ، برخی از الکترونها هیجان زده می شوند و برخی دیگر انرژی خود را به گونه ای از دست می دهند که میانگین انرژی سیستم کمترین میزان ممکن است.
لیزر صوتی چگونه کار می کند؟
این امواج صوتی را به گونه ای متمرکز می کند که می توانند به عنوان حامل های دقیق و سریع اطلاعات در بسیاری از کاربردها-مانند استفاده از نور لیزر-عمل کنند. ... در این محیط فعال ، انتشار فونونهای تحریک شده منجر به تقویت امواج صوتی می شود و در نتیجه یک پرتوی صوتی از دستگاه خارج می شود.آیا امکان ساخت لیزر صوتی وجود دارد؟
دانشمندان با استفاده از طبل در مقیاس نانو لیزری را ساخته اند که مانند لیزر معمولی به جای نور از امواج صوتی استفاده می کند. از آنجا که لیزر مخفف "تقویت نور با انتشار تشعشع" است ، این وسایل جدید - که از ذرات صوت به نام فونون استفاده می کنند - باید به طور مناسب فازر نامیده شوند.
سونولومینسانس راهی برای تبدیل انرژی صوتی به نور است. هنگامی که امواج صوتی شدید در یک فلاسک آب ایجاد می شود ، یک حباب کوچک هوا در آب می تواند چشمک هایی از نور را از خود خارج کند. علیرغم سادگی آزمایش ، نحوه تولید نور بحث برانگیز است.
. یک فلاسک در گیره روی پایه حلقه نگه داشته می شود. سیمهای پیچ خورده به دو بلندگوی کوچک شبیه مبدل وصل شده اند ، اما با فرکانس حدود 25000 هرتز کار می کنند ، درست فراتر از محدوده شنوایی انسان. مبدل ها برای ایجاد طنین در فلاسک و آب تنظیم شده اند ، بنابراین انرژی در این سیستم به سطح بالایی می رسد (مانند هل دادن کودک روی تاب). اگر یک حباب هوا به فلاسک نزدیک مرکز وارد شود ، می تواند در آنجا محبوس شود. امواج صوتی شدید ابتدا حباب را گسترش می دهند و سپس آن را فرو می ریزند. هنگامی که حباب به کوچکترین قطر خود یعنی حدود یک میلیونیم متر یک متر نزدیک می شود ، یک فلاش بسیار کوتاه و شدید نور ایجاد می شود که چشمک ها در فرکانس امواج صوتی اعمال شده تکرار می شوند.
چه نوع نوری؟
این بخش بزرگی از راز است. این حباب هم نور مرئی و هم مقدار زیادی اشعه ماوراء بنفش می دهد ، که نشان می دهد گاز درون حباب می تواند تا حدود 100000 درجه سانتیگراد گرم باشد. در این دما ، گاز یونیزه می شود ، بنابراین پلاسما خواهد بود.
با وجود حداکثر دمای بالای گاز در حباب ، آب نمی جوشد. گاز فقط برای مدت کوتاهی به این دما می رسد. همچنین ، حباب فرو ریخته بسیار کوچک است و عرض آن بین 10 تا 6 متر است ، بنابراین انرژی حرارتی آن بسیار کمتر از آن چیزی است که برای گرم کردن آب مورد نیاز است.
نقطه سفید کوچک در مرکز ، نوری است که از حباب هوا ساطع می شود ، که به طور مکرر منبسط و منفجر می شود و با هر فروپاشی یک فلاش نور از خود ساطع می کند. (عکس با احترام L. Crum)
فشرده سازی حباب مشاهده شده: با پرتاب نور لیزر از حباب ، فیزیکدانان اندازه حباب منقبض را اندازه گیری کرده و سپس دمای آن را محاسبه می کنند. انقباض مشاهده شده حباب باید گاز داخل را تا دمای حدود 10000 درجه سانتیگراد گرم کند که بالاتر از دمای سطح خورشید است. بسیاری از فیزیکدانان این پیش بینی را می پذیرند.
موج شوک: برخی از فیزیکدانان استدلال می کنند که فرو ریختن یک حباب یک موج ضربه ای ایجاد می کند ، چیزی شبیه به موج صعودی صوت اما کروی متقارن. موج گاز را در حباب خرد می کند و با عبور موج آن را گرم می کند. سپس ، هنگامی که موج ضربه ای به مرکز حباب می رسد و برگشت می کند ، دوباره گاز را گرم می کند و در این فرایند می تواند دمایی تا 100000 درجه سانتی گراد تولید کند.
How can you focus sound?آیا می توانید صدا را متمرکز کنید؟
(PhysOrg.com) - وقتی دانشمندان سعی می کنند امواج صوتی را در محدوده ای کوچک تا حد امکان متمرکز کنند ، با یک محدودیت اساسی به نام حد پراش برخورد می کنند. ... امواج کوچک شبیه امواج فرسایشی هستند که می توانند جزئیات کوچکتر از طول موج را آشکار کرده و برای تمرکز صدا استفاده شوند.
صدا یک نوع موج است ، بنابراین تمام ویژگی های موج را شبیه به امواج دیگر مانند امواج نور دارد. برای امواج نور ، می توانید از لنز برای تمرکز نور استفاده کنید. عدسی دارای ضریب شکست بالاتر یا سرعت نور کمتری نسبت به محیط است. همین امر در مورد موج صوتی نیز صادق است ، بنابراین آنچه شما نیاز دارید ایجاد یک منطقه شکست بالا است.
هوای اطراف ما را می توان با گاز ایده آل تقریب زد ، بنابراین سرعت صدا
$c=\sqrt{\gamma\frac{P}{\rho}}$
جایی که $\gamma$ شاخص آدیاباتیک است ، p فشار هوا است ، $\rho$ چگالی هوا است
در اینجا ، ما می خواهیم منطقه ای با سرعت شکست بالا یا معادل آن کم صدا ایجاد کنیم. راههای کمی برای دستیابی به این هدف وجود دارد ، یکی کاهش فشار و راه دیگر کاهش دما (طبق قانون گاز ایده آل$PV=NRT$). با این حال ، در هر دو مورد ، شما یا به یک ظرف سخت یا یخچال نزدیک آن نیاز دارید تا سرد شود.
از طرف دیگر ، افزایش چگالی را می توان به راحتی با استفاده از گاز سنگین مانند دی اکسید کربن انجام داد. شما فقط باید گاز را در یک بادکنک پر کنید و می تواند به عنوان یک عدسی صوتی بسیار ساده عمل کند. توجه داشته باشید که اندازه بادکنک یا ظرف دیگر در مقایسه با طول موج باید بزرگ باشد. روشهای دیگری نیز برای تمرکز صدا بدون استفاده از لنز وجود دارد.
همانطور که قبلاً گفته شد ، می توان از مکانیسم مشابهی برای موج های دیگر ، به عنوان مثال ، موج آب استفاده کرد. در مخزن آب کم عمق ، افزودن مانع شکل لنز در قسمت پایین می تواند موج آب را به هم نزدیک کند زیرا موج آب به آرامی در منطقه کم عمق حرکت می کند. این آزمایش را می توان به راحتی در خانه فرد انجام داد.I hope I help you understand the question. Roham Hesami رهام حسامی ترم پنجم مهندسی هوافضا