用声音照明_趣味物理-查字典物理网

声波将是未来世界中最受青睐的洁净能源之一，它可以使一盆水气泡翻滚。这看似一个玩笑，然而这种声致发光（sonolumine scence）现象已经在实验室中得到了证实。1934年，德国克罗尼亚大学的物理学家首次观察到这一现象。但是，他们却没有做进一步深入的研究，鉴于当时的政治形势，他们认为研究声音是一个没什么现实意义的课题。而今天的物理学家们又旧话重提，开始“玩”起了声致发光的“游戏”，因为他们终于领悟到了声音中隐藏着的巨大功用。实际上，有些科研人员已经提出，在深入了解声致发光现象之后（目前尚有很多无法解释的疑点），人们甚至可以运用声致发光的研究成果，以一种简单易行而又没有污染的方法完成核聚变的过程。下面让我们来看一看声音为什么可以转化为光和热。

声音导致的发光

此图和下图分别是加利福尼亚大学洛杉机分校和华盛顿大学的声致发光实验。

当一盆水被加热时，水中会产生气泡，这些气泡是由溶解在水中的空气形成的，而当它们受到声波撞击时，就会开始快速振荡，形成气穴现象（cavitation，也称空化效应）。声波产生的压力使气泡急剧压缩至物理极限，并进一步使气体分子间的距离骤然缩小，使气泡（空化泡）崩溃，放射出强光，这样声能便转化成了光能。一只玻璃灯泡发出的光在人眼看来是连续不断的，但事实上，灯泡发出的光却是由间断的、闪烁的光构成的，这类似于声光学中“爆米花式光”的持续爆发，正如美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的物理学家塞思·普特曼（Seth Putterman）所揭示的那样。

借助一个光电倍增管（一种收集光线并能使光线强度成比例增强的设备，作用就像一只能把书上文字放大的透镜），普特曼发现了这种闪光绝大多数都是由紫外线构成的，这些光线很有规律，持续时间不超过40皮秒（l皮秒=10秒）。由于尚不可知的原因，惰性气体（如氦、氩、氖）可以增加放射光线的强度。

目前科学界尚没有办法对这一现象做出完整的解释，但在德国物理学家卡尔·古德利（Karl Guderley）于二战期间所做实验分析的基础上，加利福尼亚大学洛杉矶分校的保罗·罗伯茨（Paul Roberts）认为，这一现象是源于气体的电离作用。实际上，困在气泡内的气体被其他气泡产生的冲击波所穿透，这样它们便急剧增温，其电子便获取能量，从原子中分离出来，但接着它们又不断受到冲击，电子再度被原子俘获，从而它们归还了从冲击波中得到的动能，并以光的形式表现出来。

声致发光在核聚变方面最有应用前途，即从“轻”核（如氢）聚变中产生能量。更确切地说，就像来自太阳或其他恒星内部的能量一样，这些恒星正是通过氧的燃烧和聚变来维持自己生命的。

通过浓缩含氘的水（氘为氢的同位素，具有与氢完全相同的物理特征，但其中子数要比氢多），物理学家们估算出，一个气泡将能缩小至10纳米大小（l纳米=10米），从而导致氘自身的热核反应。气泡气体的原子能受到这样大的压力，使得声致发光可以解决核聚变过程中原子距离（即原子彼此无限靠近）这一有价值的问题。由于质子带正电荷，质子之间相互排斥，若使质子非常靠近，需要很多能量。这样，我们可以想见，在不久的将探测地外行星的机器人可嗅出某一星球的大气对人类是否有害来，恒星那燃烧的内核将很有可能被移到水槽中。

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