Сонолюминесценция
-
История и открытие
- Сонолюминесценция была открыта в 1934 году в Кельнском университете.
- Герман Френцель и Х. Шультес обнаружили, что пузырьки в жидкости излучают свет при воздействии ультразвука.
- В 1960 году Питер Джарман предположил тепловое происхождение явления.
-
Механизм и свойства
- Сонолюминесценция возникает при сжатии газовой полости в жидкости под действием звуковой волны.
- Пузырьки могут быть стабильными, что позволяет изучать явление в лаборатории.
- Свет длится от 35 до нескольких сотен пикосекунд, максимальная мощность составляет 1-10 мегаватт.
- Пузырьки очень малы, около 1 микрометра в диаметре.
-
Температура и температура ядра
- Температура внутри пузырька может достигать 12 000 кельвинов.
- В 2012 году температура внутри пузырька была измерена в 12 000 К.
- В 2002 году было показано, что температура ядра достигает 20 000 К.
-
Уравнение Рэлея-Плессе
- Уравнение Рэлея-Плессе описывает движение пузырька под действием акустического поля.
- Уравнение дает хорошие оценки движения пузырька, но не учитывает заключительные стадии схлопывания.
-
Механизм явлений
- Механизм сонолюминесценции неизвестен, но гипотезы включают «горячую точку», тормозное излучение и излучение, вызванное столкновениями.
- В 2002 году был опубликован обзор, объясняющий механизм явления.
- Пузырь содержит инертный благородный газ и водяной пар, что приводит к ионизации и тепловому тормозному излучению.
-
Применение и перспективы
- Сонолюминесценция используется в природе, например, у пистолетной креветки.
- Явление может быть использовано в различных областях, таких как термоядерный синтез.
- Необходимы дальнейшие исследования для полного понимания механизма сонолюминесценции.
-
Физические аспекты сонолюминесценции
- Сонолюминесценция ограничена параметрами пузырька, включая магнитное поле.
- Магнитные аспекты хорошо задокументированы.
-
Квантовые объяснения
- Энергетическая гипотеза Казимира предполагает, что свет генерируется вакуумом внутри пузыря.
- Быстро движущаяся граница раздела между водой и газом преобразует виртуальные фотоны в реальные.
- Аргумент о несоответствии энергии вакуума выдвинут, но другие источники утверждают, что объяснение возможно.
-
Ядерные реакции
- Уравнение Рэлея–Плессе ненадежно для прогнозирования температуры пузырьков.
- Температуры могут достигать 100 000 кельвинов и выше, что может вызвать термоядерный синтез.
- Эксперименты с дейтерированным ацетоном показали термоядерный синтез, но статьи признаны некачественными.
-
Биологическая сонолюминесценция
- Креветки-пистолеты производят кавитационное свечение от схлопывающегося пузырька.
- Свет и тепло не имеют прямого значения, это ударная волна для оглушения добычи.
- Креветки-богомолы также могут создавать звуколюминесцентные пузырьки.
- Механическое устройство с напечатанными когтями луциана излучает свет аналогично.
-
Рекомендации и внешние ссылки
- Статья содержит ссылки на важные экспериментальные результаты.
- Внешние ссылки включают подробное описание эксперимента, видеозапись коллапса пузыря и другие материалы.