【种花家务·物理】1-16-05超声波『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第十六章声学
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的】
§16-5超声波
【01】前面已经谈过，人的耳朵能够听到的声音的频率在20到2万赫兹之间，低于20赫兹的和高于2万赫兹的声音，我们都听不见。频率低于20赫兹的声波，叫做低声波；频率高于2万赫滋的声波，叫做超声波。
【02】超声波在自然界中是存在的，例如，在风声和海浪声中，除了有我们能够听到的声波以外，也含有超过我们听觉范围的声波。有些动物的器官如蝙蝠、蟋蟀、纺织娘等都能发出超声波。
【03】超声波也可以用人工方法来获得，我们已能制造许多型式不同的超声波发射器，并且可以根据需要发出从2万到十亿赫兹的各种频率的超声波。同时，我们也已能制造各种型式不同的超声波接收器，利用它们可以接收各种超声波信号。
【04】图16·14是一种比较简单的超声波发生器，叫做伽耳顿笛。它是一根很短而具有尖锐边缘的管子 C，空气流在恒定的压强下，从上端 A 处吹入，而由 B 处的圆形狭缝射到管 C 的尖锐边缘上，引起各种不同频率的振动。其中频率与管 C 的固有频率相同的那些将被加强。因此，可以得到一系列的超声波。
【05】与普通的可闻波比较起来，超声波具有许多特性，其中特别突出的有：(1)由于超声波的频率很大，因而波长很短。这种波长很短的超声波，可以象光线那样沿着直线传播，使我们有可能只向某一个确定的方向发射超声波，好比探照灯的光线那样。(2)由超声波所引起的媒质微粒的振动，即使振幅很小，加速度也非常大，因此可以产生很大的力量。
【06】超声波的这些特性，使它在近代的科学研究工作和工业技术上得到日益广泛的应用。例如，我们可以利用超声波来测量海底的深度（图16·15）和探索鱼群、暗礁、潜水艇等。方法是把超声波发送器和接收器贴在水面上，沿某一方向发送超声波，并接受它由海底、鱼群等障碍物上反射回来的超声波。记录发送与接收的时间间隔，根据声波在水中的传播速度，就可以计算出反射处的距离。这样测量许多次，还可以画出海底的地形图来。此外，在发生大雾的时候，还可以利用超声波来引导海船进港。
【07】在工业上，超声波可以用来检验金属内部的气泡、伤痕、裂缝等缺陷。
【08】由于超声波能够使媒质微粒产生很大的相互作用力，所以也被用来清除玻璃、陶瓷等制品表面的污垢，并对这些制品进行加工（例如钻极细的孔）。此外，还可以利用它来粉碎和剥落金属表面的氧化膜，并使各种在通常情况下不能混合的液体混合在一起，制成各种乳浊液。超声波也可以用来消灭细菌，因此往往被作为饮用水和食物等消毒之用。
