Обложка 1
Титульный
От редакторов
Предисловие автора к шестому изданию
Часть первая. Излучение, прием и измерение ультразвука
Глава I. Звуковое поле
§ 1. Величины, характеризующие звуковое поле
§ 2. Отражение и преломление звука, прохождение звука через границу раздела двух сред
§ 3. Интерференция; стоячие звуковые волны
§ 4. Поглощение звука
Глава II. Излучение ультразвука
§ 1. Механические излучатели
1. Свисток Гальтона
2. Газоструйный излучатель
§ 1. Механические методы приема и измерения ультразвука
3. Жидкостный свисток
4. Ультразвуковые сирены
5. Ультразвуковой излучатель Гольцмана
§ 2. Термические излучатели
§ 3. Электродинамические и электростатические излучатели
§ 4. Магнитострикционные излучатели
1. Эффект магнитострикции
2. Магнитострикционный вибратор
3. Конструкции магнитострикционных излучателей
4. Мощность и коэффициент полезного действия магнитострикционного излучателя
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели
1. Пьезоэлектрический эффект
II. Работы, добавленные в шестом издании книги
2. Колебания пьезокристалла
6. Образование туманов под действием ультразвука
3. Генератор высокой частоты
4. Крепление кварцев
5. Мощность и коэффициент полезного действия пьезоэлектрических излучателей
Глава III. Прием и измерение ультразвука
§ 2. Термические приемники звука
§ 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр
1. Ультразвуковой интерферометр
§ 4. Оптические методы
1. Теневой метод
2. Дифракция света на ультразвуковых волнах
3. Метод вторичной интерференции
4. Дифракция света на нескольких пересекающихся ультразвуковых волнах
5. Методы визуализации звуковых изображений
Часть вторая. Применение ультразвука
Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах
§ 1. Скорость звука в жидкостях
1. Значение измерений скорости звука в жидкостях
2. Устройства для измерения скорости ультразвука в жидкостях
3. Связь между скоростью звука и химической структурой вещества
4. Скорость звука в сжиженных газах и в жидкостях при высоких давлениях
5. Скорость звука в расплавах
6. Измерения скорости звука в смесях и растворах
7. Дисперсия звука в жидкостях. Гиперзвуковые волны
§ 2.| Поглощение звука в жидкостях
1. Основные сведения о поглощении звука в жидкостях
2. Методы измерения поглощения звука в жидкостях
3. Результаты измерений поглощения звука в чистых жидкостях
4. Результаты измерений поглощения звука в растворах и смесях жидкостей
5. Теория молекулярного поглощения звука в жидкостях
6. Влияние объемной вязкости на поглощение звука
7. Измерение сдвиговой вязкости и сдвиговой упругости жидкостей при помощи ультразвука
§ 3. Скорость звука в газах
1. Значение измерений скорости звука в газах
2. Устройства для измерения скорости звука в газах при помощи ультразвука
3. Результаты измерений скорости звука в газах. Дисперсия скорости звука
§ 4. Поглощение звука в газах
1. Основные сведения о поглощении звука в газах
2. Устройства для измерения поглощения звука в газах при помощи ультразвука
3. Результаты измерения поглощения звука в газах; молекулярное поглощение звука
Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах. Определение упругих и фотоупругих постоянных при помощи ультразвука
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел
1. Бесконечно протяженная среда
2. Исследования распространения ультразвука в пластинах
3. Распространение звука вдоль стержней и труб
§ 2. Поглощение звука в твердых телах
§ 3. Определение фотоупругих постоянных при помощи ультразвука
Глава VI. Различные применения ультразвука
§ 1. Ультразвуковой стробоскоп. Ультразвуковой флуорометр
§ 2. Применение ультразвука в световой телефонии и в телевидении
§ 3. Ультразвук как средство связи
1. Связь под водой. Метод эхолота
2. Ультразвуковой прибор для слепых
3. Измерение скоростей потоков при помощи ультразвука
4. Ультразвуковые линии задержки
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука
1. Метод просвечивания
2. Метод отраженных импульсов
3. Резонансный метод
4. Метод визуализации дефекта
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука
1. Образование эмульсий
2. Диспергирование твердых тел в жидкостях. Очистка при помощи ультразвука
3. Расщепление молекул высокополимеров под действием ультразвука
4. Тиксотропное ожижение под действием ультразвука
5. Пептизирующее действие ультразвука
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука. Акустическое двойное лучепреломление
1. Коагуляция аэрозолей
2. Коагуляция гидрозолей
3. Ориентирующее действие ультразвуковых волн. Акустическое двойное лучепреломление
§ 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука. Ультразвуковая кавитация
§ 8. Применение ультразвука в металловедении
1. Облучение расплавов
2. Облучение твердых металлов
§ 9. Химические и физико-химические действия ультразвука
§ 10. Действие ультразвука на электрохимические процессы
§ И. Термические действия ультразвука
§ 12. Биологическое и лечебное действия ультразвука
1. Излучатели ультразвука, применяемые для медицинских и биологических целей
2. Действие ультразвука на организмы малых и средних размеров
3. Действие ультразвука на микроорганизмы и отдельные животные и растительные клетки
4. Действие ультразвука на бактерии и вирусы
5. Лечебное применение ультразвука
Дополнение
1. Ультразвуковые волны в природе
2. Ультразвук в архитектурной акустике
Библиография
I. Работы, цитированные в пятом издании книги
III. Работы, появившиеся во время подготовки к печати шестого издания книги
IV. Литература, добавленная редакторами перевода
Именной указатель
Предметный указатель
Содержание
Опечатки
Выходные данные
Обложка 2
Текст
                    и  *  л
 Издательство
 иностранной
 литературы
 ж


DER ULTRASCHALL UND SEINE ANWENDUNQ IN WISSENSCHAFT UND TECHNIK VON DR. LUDWIG BERGMANN 6 vollig iiberarbeitete und erweiterte Auflage mit 609 Bildern 'Zurich, 1954
Л. БЕРГМАН УЛЬТРАЗВУК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ Перевод с немецкого Под редакцией В С. ГРИГОРЬЕВА и Л. Д. РОЗЕНБЕРГА Издание второе 1957 ИЗДАТЕЛЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Москва
Редакция литературы по физике Заведующий редакцией проф. А. А. СОКОЛОВ
ОТ РЕДАКТОРОВ Предлагаемая вниманию чиtaтeлeй книга проф. Бергмана представляет собой обширную энциклопедию ультраакустики. Потребность в книге такого рода ощущается с каждым годом все больше и больше, так как ультраакустика в своем развитии захватывает все новые области физики и техники. В таких условиях, естествен¬ но, затрудняется ознакомление с литературой, в особенности периодической, поскольку коли¬ чество опубликованных на сегодняшний день научных работ в этой области подходит к 8000. Настоящий перевод сделан с последнего, шестого издания, вышедшего в 1954 г. Автор при написании книги использовал свыше 5000 работ и систематизировал их в виде обзоров по отдельным вопросам. Следует отметить, что при переработке этого огромного материала автор допустил довольно много мелких по¬ грешностей; это относится к описанию про¬ цессов работы некоторых приборов и устройств, химической терминологии, библиографическим данным и др. При редактировании перевода замеченные ошибки были по возможности исправлены путем сопоставления с оригинальны¬ ми работами; в отдельных случаях даны необ¬ ходимые примечания и ссылки на не упомяну¬ тые автором работы, в частности советских уче¬ ных, хотя эта часть библиографии представле¬ на в книге довольно полно; кроме того, в библио¬ графии добавлено около 100 работ. Мы надеемся, что капитальный труд проф. Бергмана принесет пользу всем лицам, работаю¬ щим в области ультразвука и его применений, а также всем интересующимся этим новым раз¬ делом физической и технической акустики. Перевод выполнен Б. Г. Белкиным (гл. I, II, § 1—3 гл. III и § 1—4, 8—11 гл. VI), М. А. Иса¬ ковичем (гл. IV и V), Г. П. Мотулевич (§ 4 гл. III) и Н. Н. Тихомировой (§ 5—7, 12 и дополнение к гл. VI). Гл. I, II, III и § 1—4 гл. VI редактировал JI. Д. Розенберг, гл. IV, V и § 5—12 и дополне¬ ние гл. VI—В. С. Григорьев. В. С. Григорьев, JI. Д. Розенберг.
Scan AAW
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА К ШЕСТОМУ ИЗДАНИЮ Пятое издание настоящей книги (первое изда¬ ние после войны), вышедшее осенью 1949 г., за истекшие четыре года полностью разошлось. Вместе с тем число работ, посвященных ультра¬ звуку, за это время почти удвоилось—многие работы военных и послевоенных лет увидели свет уже после выхода пятого издания. Желание включить в текст эти новые работы потребовало переработки всей книги и привело к многочислен¬ ным дополнениям и изменениям. Достаточно ска¬ зать, что число иллюстраций возросло с 460 до 609, число таблиц—с 83 до 117, а список лите¬ ратуры охватывает теперь 5150 работ. В последнее время ультразвук находит все более широкое применение в естествознании, технике, медицине. Поэтому я предпослал книге главу об основных законах акустики, имеющую своей целью познакомить читателя, не знако¬ мого с этим разделом физики, с важнейшими ве¬ личинами, характеризующими звуковое поле, с законами отражения и преломления звука, с прохождением звука через границы раздела, с интерференцией и поглощением звука. В осталь¬ ном построение книги осталось без изменений. Значительно расширены разделы, касающиеся магнитострикционных и пьезоэлектрических из¬ лучателей; в числе прочих описаны излучатели, использующие новые пьезоэлектрические мате¬ риалы—керамику титаната бария и кристаллы дигидрофосфата аммония (ADP). В третьей главе добавлен раздел, посвященный методам визуа¬ лизации ультразвуковых колебаний, в первом па¬ раграфе четвертой главы—раздел о скорости звука в расплавах. Второй параграф четвертой главы расширен за счет разделов, посвященных влиянию объемной вязкости на поглощение зву¬ ка, а также измерению сдвиговых вязкости и упругости жидкостей. В третий параграф шестой главы введен раздел об измерении скоростей потока с помощью ультразвука. Главы об изме¬ рении скорости и поглощения звука в жидких, газообразных и твердых телах частично написаны заново. Это же относится к параграфам, касаю¬ щимся применения ультразвука в технике связи и при испытании материалов. Из параграфа, посвященного химическим действиям ультразву¬ ка, выделены в самостоятельный параграф во¬ просы, связанные с электрохимическими про¬ цессами. Как и в предыдущих изданиях,‘основное вни¬ мание уделяется экспериментальным данным, а многочисленные теоретические работы упомина¬ ются лишь в той мере, в какой это необходимо для понимания материала книги. Моей задачей в первую очередь было дать обзор современного состояния ультраакустики. Я ставил также своей целью по возможности полно осветить касающуюся ультразвука литературу. При этом не были оставлены без внимания и небольшие сообщения и патенты, ибо они играют важную роль в вопросах приоритета. По полноте упоминаемых материалов книга теперь приобрела характер справочника; при этом не всегда оказывалось возможным критиче¬ ски оценить многие работы: Больше всего мне хотелось, чтобы всякий, сталкивающийся тем или иным образом с ультразвуком, мог найти в книге указание на то, какими средствами и с каким успехом решалась интересующая его задача.
8 Предисловие автора к шестому изданию Я надеюсь, что шестое издание книги будет встречено читателями не менее благосклонно, чем предыдущие ее издания, и что результаты вложенных в книгу усилий и труда окажутся денным подспорьем для специалистов и учащих¬ ся, занимающихся вопросами ультразвука. Считаю своим приятным долгом выразить благодарность многочисленным коллегам в Гер¬ мании и за границей за предоставленные ими оттиски их работ, за указание опечаток, а так¬ же за ценную критику и полезные советы. Осо¬ бую благодарность приношу проф. Сата (Токио), предоставившему в мое распоряжение перечень японских работ по ультразвуку. За интересные дискуссии и некоторые ценные советы по содер¬ жанию и стилю книги я благодарен проф. Борг- нису (в настоящее время Пасадена, США), д-ру Хютеру (в настоящее время Массачусетский тех¬ нологический институт, США) и проф. Шаафсу (Берлин). Эта благодарность относится также к ряду фирм, предоставивших мне проспекты и иллюстративные материалы. Л. Бергман. Ветцлар, март 1954.
ВВЕДЕНИЕ Под ультразвуковыми колебаниями в аку¬ стике понимают такие колебания, частота кото¬ рых лежит за верхним пределом слышимости человеческого уха, т. е. превосходит примерно 20 кгц. Помимо собственно звуковых колебаний, под которыми обычно подразумевают распро¬ страняющиеся в среде продольные волны, к ультразвуку относят колебания изгиба и сдви¬ га, а также поперечные и поверхностные коле¬ бания, если частота их составляет более 20 кгц. В настоящее время удается получать ультразву¬ ковые колебания с частотой до 106 кгц. Область ультразвуковых колебаний охватывает, следо¬ вательно, приблизительно 16 октав. В длинах волн это означает, что ультразвуковые волны занимают диапазон, простирающийся в воздухе (скорость распространения звука £=330 м/сек) от 1,6 до 0,3- \0~^смг)у в жидкостях (с^ 1200м/сек) от 6 до 1,2-10см и в твердых телах (с^АООО м/сек) от 20 до 4-10см. Таким образом, длина наиболее коротких ультразвуковых волн по порядку величины сравнима с длиной види¬ мых световых волн. Именно малость длины вол¬ ны обусловила особые применения ультразвука. Он позволяет без помех со стороны ограничиваю¬ щих поверхностей и т. п. проводить многие ис¬ следования, в особенности измерения скорости распространения звука, в гораздо меньших объемах вещества, чем это допускают ранее при¬ менявшиеся колебания слышимого диапазона. Законы акустики слышимого диапазона дей¬ ствуют без изменений и в области ультразвука; однако здесь наблюдаются некоторые особые явления, не имеющие места в слышимом диапа- х) Вследствие большого поглощения ультразвука в воздухе, как и в других газах, нижняя граница длин волн лежит приблизительно в 100 раз выше.— Прим. ред. зоне. В первую очередь это возможность визу¬ ального наблюдения ультразвуковых волн опти¬ ческими методами, которая позволяет реализо¬ вать многочисленные интересные способы изме¬ рения различных констант материалов. Далее, благодаря малой длине волны ультразвуковые волны допускают отличную фокусировку и, сле¬ довательно, получение направленного излуче¬ ния; поэтому можно говорить об ультразвуко¬ вых лучах и строить на их основе своего рода звукооптические системы. К указанному нужно добавить, что сравни¬ тельно простыми средствами удается получать ультразвуковые колебания таких больших ин¬ тенсивностей, каких мы совершенно не знаем в акустике слышимого диапазона. Все эти причи¬ ны привели к тому, что за последние 20 лет ультразвук нашел исключительно широкое приме¬ нение в самых различных областях науки и тех¬ ники. Значение ультразвука выходит теперь далеко за рамки физики. Он находит себе приме¬ нение в химии, оиологии и медицине, в технике связи и металловедении, при испытании и обра¬ ботке материалов, а также во многих других отраслях техники. Широкому внедрению ультразвука в технику препятствует не недоста¬ точность полученных экспериментальных дан¬ ных или их сомнительность, а только отсутствие пригодных для широкого промышленного при¬ менения эксплуатационно надежных и достаточ¬ но экономичных ультразвуковых генераторов. Однако в последние годы в этом направлении был проделан ряд многообещающих опытов и достигнуты значительные успехи. Во всяком случае, можно с уверенностью утверждать, что в обиход научной лаборатории, в технику измере¬ ний и испытаний, в биологию и медицину ультразвук вошел уже прочно.
Scan AAW
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ИЗЛУЧЕНИЕ, ПРИЕМ И ИЗМЕРЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА
Scan AAW
Глава I ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ § 1. ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ Как уже было сказано во введении, учение об ультразвуке является разделом акустики. Поэтому нужно рассмотреть основные законы распространения звука и величины, характери¬ зующие звуковое поле. Мы ограничимся рас¬ смотрением только поля плоской волны, ибо все важнейшие закономерности отчетливо про¬ являются уже в этом простейшем случае. Волновое уравнение, описывающее упругое возмущение, имеет вид (1) К этому уравнению приводит, например, зада¬ ча о распространении сжатия в бесконечно длинной трубе. При этом имеется в виду за¬ полненная воздухом бесконечная труба, ось ко¬ торой совпадает с осью х, а площадь попереч¬ ного сечения равна единице (фиг. 1); у конца Фиг. 1. К выводу волнового урав¬ нения. трубы б нее на величину а вдвигается поршень S. Возникающее при этом сжатие распростра¬ няется вправо с конечной скоростью, и частицы воздуха, расположенные в поперечном сечении F, находящемся от поршня на расстоянии, рав¬ ном единице, смещаются вправо на величину a-\-(da/dx). Следовательно, воздух, заключен¬ ный в единичном объеме, претерпевает измене¬ ние объема, равное Для адиабатических процессов, имеющих место при звуковых колебаниях, где р—давление газа, *—отношение удельных теплоемкостей при постоянном давлении и при постоянном объеме. Дифференцируя, получаем Пусть давление в покоящемся газе равно р0; тогда при движении поршня давление изме¬ няется по закону Если давление, которое поршень оказывает на заключенный в трубе газ, составляет р, то на противоположную поверхность единичного объе¬ ма F действует давление p+(dp/dx). Разность этих двух величин дает перепад давления, т. е. силу, действующую на единичный объем газа: Эта сила должна быть равна произведению массы заключенного в объеме газа на его уско¬ рение: где р0 —плотность газа. Иначе, что совпадает с уравнением (1). Таким образом, скорость звука в газе равна
14 Глава /. Звуковое поле В некоторых случаях мы будем записывать это выражение в виде Вводя, согласно выражению p=const/V, объем V, получаем Величина (—MV) (dVIdp) есть не что иное, как изотермическая сжимаемость риз., и следова¬ тельно, мы можем написать В такой форме обычно выражается скорость звука в жидкостях. Частное решение уравнения (1) имеет вид (2) где а—смещение частиц среды относительно положения покоя, А—амплитуда смещения, (и—угловая частота, t—время, с—скорость звука. Последняя есть не скорость частиц сре¬ ды, а скорость распространения их состояний; ее часто называют также фазовой скоростью. Выражение (2) описывает плоскую гармони¬ ческую волну частоты 2тс), распростра¬ няющуюся в положительном направлении оси х. Нетрудно видеть, что выражение (2) опре¬ деляет функцию, гармоническую как во време¬ ни, так и в пространстве. Например, если пространственная координата остается неизмен¬ ной, то выражение (2) принимает вид где у=х/с—постоянная (фазовая постоянная). Выражение (2а) определяет гармоническое ко¬ лебание частицы среды, расположенной в точ¬ ке х. Два последующих состояния частицы, характеризуемые одинаковой фазой колебаний, разделены интервалом времени, составляющим период колебаний Т. Поэтому откуда (3) (26) определяющее процесс, периодический относи¬ тельно направления распространения х. Две соседние точки, характеризуемые одинаковой фазой колебаний, связаны соотношением Отсюда находим Величину X называют длийой волны. Таким образом, мы можем записать выражение (2) также и в виде Если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны, то говорят о продольных колебаниях; напротив, колеба¬ ния, при которых частицы среды колеблются перпендикулярно к направлению распростране¬ ния волны, называют поперечными. Звуковые волны суть колебания чисто продольные1); бла¬ годаря колебаниям частиц среды в направле¬ нии распространения волны звуковые волны состоят из чередующихся сжатий и разрежений. Дифференцируя (2) или (2в) по t, получаем выражение для скорости частиц среды—так называемой колебательной скорости Следовательно, амплитуда колебательной ско¬ рости Величина U определяет ту максимальную скорость, с которой частицы среды движутся в процессе колебаний. Согласно выражению (5), скорость частиц колеблется между этой величиной и нулем. Дифференцируя еще раз по t, находим ускорение частиц среды: Таким образом, амплитуда ускорения (6а) Следовательно, если скорость частиц среды возрастает пропорционально частоте, то ускоре- х) Это относится к волнам, распространяющимся в газах и жидкостях; в твердых телах могут иметь место наряду с продольными волнами также поперечные (сдвиговые), изгибные и поверхностные волны.—Прим. ред. Полагая в выражении (2) постоянным время t, получаем выражение
§ 1. Величины, характеризующие звуковое поле 15 ние их растет, пропорционально квадрату ча¬ стоты1). Отличительной особенностью волнового дви¬ жения является распространение энергии, при¬ чем в процессе колебаний энергия периодически переходит из потенциальной в кинетическую и обратно. Однако, поскольку каждая частица среды колеблется относительно своего положе¬ ния равновесия, в волновом процессе имеет место перенос энергии без переноса вещества2). Если плотность среды, в которой распро¬ страняется волна, обозначить через р, то кине¬ тическая энергия в единице объема Среднее значение квадрата косинуса равно х/2, и следовательно, средняя кинетическая энер¬ гия в единице объема Среднее значение потенциальной энергии ЕПОт. выражается той же величиной; поэтому полная средняя энергия в единице объема Е=ЕКЯН.+ +£ПОт., т* е* так называемая плотность энер¬ гии звуковой волны, определяется выражением Итак, средняя плотность энергии в бегущей упругой волне пропорциональна плотности сре¬ ды, квадрату амплитуды колебаний и квадрату частоты. Плотность энергии измеряется в эрг/см3, в джоуль!см3 или в вт-сек/см3 (1 джоуль = =107 эрг= 1 вт-сек). В плоской волне средняя плотность энергии остается постоянной, ибо поверхность волново¬ го фронта (соединяющая точки с одинаковой фазой), через которую проходит энергия, не меняется; поэтому и амплитуда плоской волны [см. выражение (2)] постоянна. Иначе обстоит дело в сферических волнах, излучаемых во всех направлениях точечным источником. Здесь по¬ верхность волнового фронта растет с квадратом расстояния г от источника возмущения; энергия, проходящая через каждый квадратный сан¬ тиметр волнового фронта, будучи распределен¬ х) При неизменной амплитуде.—Прим. ред. 2) Это справедливо лишь для волн малой ампли¬ туды в невязких средах. Учет членов второго прибли¬ жения приводит к явлениям, связанным с потоками вещества (см., например, ниже о явлении звукового ветра и т. д.).—Прим.' ред. ной по всей поверхности фронта равномерно, убывает пропорционально квадрату расстояния от источника. Следовательно, амплитуда колеба¬ ний падает пропорционально первой степени расстояния г, и уравнение сферической волны имеет вид Промежуточное место между сферическими и плоскими волнами занимают цилиндрические волны, центром возмущения которых является прямая линия. Здесь поверхность волнового фронта растет и, следовательно, плотность энергии убывает пропорционально первой сте¬ пени расстояния г, отсчитываемого в перпен¬ дикулярном к источнику направлении. Соответ¬ ственно амплитуда падает пропорционально корню из расстояния от линии возмущения, и уравнение цилиндрической волны записывается в виде С плотностью энергии в звуковой волне простым образом связана так называемая интен- , сивность, или сила звука J. Под нею пони¬ мают энергию, проходящую в единицу времени через единичную площадку, ориентированную перпендикулярно к направлению распростране¬ ния волны. В плоской волне сила звука равна энергии, заключенной в параллелепипеде, пло¬ щадь основания которого есть единица, а высота равна скорости звука с\ объем параллелепипеда составляет, следовательно, с см3. Таким образом, энергия, заключенная в 1 см3, равна откуда для силы звука J получаем выражение Сила звука измеряется в эрг!см2 - сек или в вт!см2, причем 1 вт/см2= 107 эрг/см2, - сек. Наряду с силой звука часто применяется ло¬ гарифмическая величина—уровень силы звука, единицей которой является децибел (дб). Уро¬ вень силы звука представляет собой удесяти- ренный логарифм отношения данной силы звука к некоторому пороговому ее значению; в качестве последнего обычно выбирают 10“16 вт/см2. Так, например, уровню силы зву¬ ка 160 дб соответствует сила звука, которая может быть определена из уравнения 160= = 10 lg (J/IQ”16), т. е. /=1 вт/см2.
16 Глава I. Звуковое поле Интегрируя силу звука / по замкнутой по¬ верхности, содержащей внутри себя источник звука, находим общую энергию, излучаемую источником в единицу времени, т. е. акусти¬ ческую мощность источника W; таким образом, Акустическая мощность измеряется в эрг!сек или в единицах, в 107 раз больших, т. е. в ват¬ тах. Из выражения (10) следует: ты, тогда как амплитуда А с увеличением ча¬ стоты падает, а ускорение В растет. Зависи¬ мость величин А, В и U от силы звука в вод^ (рс=1,5- \§ъг- см~2 • сект1) графически изображена Фиг. 3. Зависимость ускорения частиц и среднего градиента звукового давления от силы звука в воде. где J измеряется в вт/см2. Последние выра¬ жения определяют для заданной среды (р, с) Фиг. 2. Зависимость амплитуды смещения частиц от силы звука в воде. зависимость амплитуды смещения Л, ускоре¬ ния В и колебательной скорости U частиц от силы звука J. Нетрудно видеть, что при заданной силе скорость U не зависит от часто- Ф и г. 4. Зависимость колебательной скорости частиц и звукового давления от силы звука в воде. на фиг. 2—4.- Указанные на графиках значения относятся к бегущей волне; применительно к стоячей волне они должны быть дополнительно умножены на 2 (см. § 3 настоящей главы).
§ 1. Величины, характеризующие звуковое поле 17 В качестве следующей величины рассмот¬ рим переменное давление в звуковой волне р* Ньютоново уравнение движения, будучи отне¬ сено к единице объема, гласит, что произведе¬ ние плотности р на ускорение b должно быть равно силе, действующей на единичный объем, в качестве которой в звуковой волне выступает только перепад давления в направлении рас¬ пространения х, т. е. величина—dpldx. Итак, уравнение движения записывается в виде или, с учетом выражения (6), Интегрируя по х, непосредственно находим искомую зависимость звукового давления от координаты и времени: где р0—нормальное атмосферное давление в отсутствие звукового поля. Величину называют амплитудой звукового давления. Зву¬ ковое давление измеряется в микробарах (1 ми- кробар=1 дин! см2)1) или в атмосферах (1 атм= 1 кг/см2=98\ • 103 дин!см2). Аналогично с уровнем силы звука приме¬ няют также понятие уровня звукового давле¬ ния. В качестве порогового давления обычно принимают среднеквадратичное давление, соот¬ ветствующее в воздухе силе звука 10~16 вт/см2\ оно равно 0,0002 дин/см2. Следовательно, уро¬ вень звукового давления 60 дб соответствует звуковому давлению 0,2 дин/см2, так как 20 lg (0,2/0,0002)=60. С учетом формулы (14) выражение (16а) приводится к виду атм. (166) При заданной силе звука давление Р не зави¬ сит от частоты; зависимость Р от J для воды изображена на фиг. 4. Эффективное значение звукового давления находится делением вели¬ чины, определяемой выражениями (16а) или (166), на |/2. Для расчета силы звука по задан¬ х) В советской литературе величину 1 дин/см2 называют акустическим баром. В тех случаях, когда это не может привести к недоразумениям, слово «аку¬ стический» для краткости опускают и говорят просто «бар».— Прим. ред. 2 Л. Бергман ному звуковому давлению получаем, исполь¬ зуя выражение (10), формулу Как следует из фиг. 4, даже малым значениям силы звука соответствуют относительно боль¬ шие звуковые давления. Если учесть, что как максимум, так и минимум давления лежат на протяжении одной длины волны, то станет оче¬ видным, что в звуковом поле имеют место огромные градиенты давления. Выражения для этих градиентов легко найти, дифференцируя выражение (16) по х: Средний градиент давления АР на участке между точками максимума и минимума звукового дав¬ ления равен или с учетом формулы (13), Зависимость АР от силы звука J для воды изображена на фиг. 3. Согласно выражению (16а), мы можем ввести две константы, характеризующие среду, в ко¬ торой распространяются звуковые волны; аку¬ стическую жесткость и волновое (или акустическое) сопротивление Последнее соотношение является акустическим аналогом электрического закона Ома. Следует, однако, иметь в виду, что так называемое аку¬ стическое или волновое сопротивление в про¬ тивоположность омическому сопротивлению от¬ нюдь не определяет энергию, преобразуемую в тепло1). Акустические сопротивления рс для ряда материалов представлены в табл. 20, 21 и 85; нетрудно видеть, что величины акустических сопротивлений изменяются от 43 г-см~2-сек~г для воздуха до 10,4-106 г:см~2-сек~х для вольфрама. 1) Правильнее сопоставлять акустическое сопро¬ тивление с волновым сопротивлением длинной линии, которое хотя и является чисто активным, но тоже не связано с преобразованием электрической энергии в тепловую.—Прим. ред.
18 Глава /. Звуковое поле Следующей величиной, особенно важной имен¬ но в ультразвуковом диапазоне, является дав¬ ление излучения, которое часто называют также давлением звука.,Встречая препятствие, звуко¬ вые волны создают периодически изменяющееся давление, среднее значение которого отлично от нуля. Это явление связано с нелинейностью волнового уравнения. Обычно в акустике амплитуды колебаний полагают малыми по сравнению с длиной волны. При этом члены второго и более высоких поряд¬ ков в волновом уравнении оказываются пренеб¬ режимо малыми и оно линеаризируется. Решение такого линеаризированного уравнения, являю¬ щееся решением первого приближения, для плоской волны приведено на стр. 14. Во многих случаях это решение оказывается достаточно точным. Давление излучения есть явление более высокого порядка, и из решения первого прибли¬ жения оно не определяется. Для его расчета нужно даже при малых амплитудах учитывать, помимо линейных, по крайней мере еще и квад¬ ратичные члены волнового уравнения. Решение, найденное с учетом этих квадратич¬ ных членов,—решение второго приближения— показывает, что у препятствия звуковое давление изменяется не точно по синусоидальному зако¬ ну, а слегка искажается: его среднее по времени значение становится неравным нулю. Если учесть, что обычно мы имеем дело с колебаниями малой амплитуды и что давление излучения про¬ порционально квадрату амплитуды колебаний, тогда как звуковое давление пропорционально первой степени амплитуды [см. выражение (16а)], то станет понятным, что, когда звуковое давление имеет величину порядка 1 кг!см2, по¬ рядок величины давления излучения составляет 1 дин/см2 или 1 г!см2. Встречая препятствие, звуковые волны от¬ дают ему часть своей энергии; расположенные на границе частицы среды и препятствия колеб¬ лются одинаково, что следует из соображений непрерывности. Чтобы вычислить среднее дав¬ ление, оказываемое звуковой волной на препят¬ ствие, нужно усреднить давление на границе за период колебаний. Это среднее значение зави¬ сит от соотношения между давлением в среде и ее плотностью. В общем случае среднее значе¬ ние давления отлично от нуля и составляет вели¬ чину, которую Гертц и Менде [845] назвали «релеевым давлением». Практически эта вели¬ чина совпадает с величиной, впервые обнару¬ женной Релеем [1692, 3840] и названной им «давлением колебаний». Для жесткого отражате¬ ля, находящегося в газе, подчиняющемся адиа¬ батическому закону, среднее значение релеева давления равно SB = (l+x)£„ (20) где х—отношение удельных теплоемкостей, а Et средняя плотность полной энергии в падаю¬ щей волне1). Для жидкости с постоянной сжимаемостью мы получаем 5=0, что должно было бы озна¬ чать, что в такой жидкости давления излучения не возникает; однако это находится в противо¬ речии с опытом, хотя сжимаемость жидкостей и можно считать постоянной с высокой степенью точности. Объяснение состоит в том, что релеево давле¬ ние и давление излучения, обычно измеряемое при опытах, суть не одно и то же. Давление SR относится главным образом к простирающейся неограниченно идеальной плоской волне, распро¬ страняющейся в перпендикулярном к волновым фронтам направлении, или к ограниченной части такой волны, не соприкасающейся с окружаю¬ щим невозмущенным пространством. На прак¬ тике, однако, в большинстве случаев мы имеем дело со звуковыми лучами, поперечные размеры которых конечны и которые пронизывают не¬ возмущенную среду или соприкасаются с ней. В этих условиях между звуковым полем и не¬ возмущенной средой возникает взаимодействие, которое и приводит к появлению давления излучения. Благодаря отражению от препятствия вдоль звуконого луча устанавливается периодическое распределение давлений, связанное с амплиту¬ дой колебаний коэффициентом отражения у. Можно положить, что вне звукового луча в сре¬ де имеет место постоянное в пространстве и во времени гидростатическое давление р0. На прак¬ тике эту зону можно считать узкой, если диа¬ метр звукового луча велик по сравнению с длиной волны, что всегда имеет место при уль¬ тразвуковых частотах. С учетом членов высших порядков в волновом уравнении среднее в пространстве и во времени значение звукового давления в луче оказывается отличным от р0; это означает, что изменение дав¬ ления во времени слегка отличается от синусо¬ идального. В жидкости, например, среднее зна¬ чение давления оказывается меньше, чем р0, а в газе при адиабатическом процессе и стоячей волне—больше, чем р0. Давления в звуковом х) Релей дает для Sr выражение [(l-f-*)/2]£f, и эта величина нередко встречается в литературе; однако множитель 2 в знаменателе неверен, ибо Релей при выводе опустил член второго порядка.
§ 1. Величины, характеризующие звуковое поле 19 луче и окружающем пространстве стремятся выровняться; иными словами, в среднем по вре¬ мени и пространству возникает небольшое сжа¬ тие или разрежение и вещество притекает в область, занятую звуковым лучом, или выте¬ кает из нее; в результате давление вдоль луча изменяется периодически относительно среднего значения р0. Гертц и Менде [845] наглядно по¬ казали, каким образом происходит это искаже¬ ние давления в жидкости. Давление, которое мы при экспериментах оцениваем как давление излучения, есть, во- первых, среднее по времени значение давления, развиваемого звуковой волной у препятствия (релеево давление), и, во-вторых, среднее значе¬ ние давления, обусловленного взаимодействием между звуковым полем и невозмущенной средой и связанного с переходом вещества из области звукового поля в окружающую среду или обрат¬ но. Оба эти давления по величине составляют малые величины второго порядка. Расчет показывает, что при одномерном зву¬ ковом поле и с учетом описанного выше взаимо¬ действия между звуковым лучом и окружающей средой среднее по времени значение результи¬ рующего давления где £Кин.—плотность кинетической энергии, усредненная за период колебаний по времени и по пространству. Последнее выражение не за¬ висит от соотношения между давлением в среде и ее плотностью. При малых амплитудах средние значения кинетической и потенциальной энергии можно считать равными друг_другу, т. е. полагать =2Ёкш=Ёкш.+Епот=Епош.. Поскольку в невоз- мущенной среде всюду имеет место статиче¬ ское давление р0, измеряемое при опытах, дав¬ ление излучения определяется разностью Р—р0~ =2£Кин.. Если среднее по времени значение плот¬ ности полной энергии в падающей волне обоз¬ начить через Et (в чисто бегущей волне значе¬ ние Et от координат не зависит), то среднее по времени значение плотности энергии в отра¬ женной волне будет равно 42Et, где у—]коэф¬ фициент отражения у препятствия, оцениваемый по амплитудам. При малых амплитудах мы можем, суммируя энергии, перейти к плотно¬ стям полной энергии En0JlH, = (l-\-^2)Et и оконча¬ тельно получить для среднего значения давле¬ ния излучения при малых амплитудах выражение SL = I„WH. = (1+Ta)£i. (21) Следовательно, у полностью поглощающего пре¬ пятствия (у=0) а у полностью отражающего (y=1) Используя выражение (9), приводим формулы (21а) и (216) к виду В отличие от релеева давления давление излучения Sl, впервые вычисленное Ланжеве- ном [10], называют ланжевеновым давлением излучения. Если падающая волна проникает сквозь пре¬ пятствие и возбуждает за ним бегущую волну, то эта последняя также создает у препятствия давление излучения, действующее, однако, в об¬ ратном направлении, ибо волну за препятствием можно рассматривать как излучаемую и считать, что она вызывает у препятствия соответствую¬ щую обратную реакцию. Если обозначить пол¬ ную плотность энергии в падающей волне через Еп, а плотность энергии в волне, прошедшей сквозь препятствие, через Еп, то общее давле¬ ние излучения будет равно К истории вопроса следует заметить, что после первых работ Релея [1692, 3840], относящихся к 1902 г., существенный вклад в рассматривае¬ мую проблему был внесен Бриллюэном [371, 2552] и Ланжевеном [10] лишь в 1925—1930 гг. В 1939 г. дискуссия была возбуждена вновь работой Шефера [1827], в которой он показал, что давление излучения не зависит от уравнения состояния среды и равно плотности энергии. Возникшие при этом разногласия с выводами Релея были разъяснены Рихтером [1732], Герт- цем [844] и Шефером [1828]. В более поздней работе к тем же выводам пришел и Бопп [310]. Наглядное объяснение физической сущности про¬ цесса дают в упомянутой уже выше работе Гертц и Менде [845]. К более раннему времени отно¬ сятся работы Боргниса [2503, 2506], который очень обстоятельно исследовал вопрос о возник¬ новении давления излучения и его расчете и по¬ казал, что давление излучения есть не давление в гидростатическом смысле этого слова, а неко¬ торый тензор. Шох [4014] в недавней работе исследовал взаимосвязь между давлением излу¬ чения и импульсом бегущей волны и показал, 2*
20 Глава /. Звуковое поле что волновой пакет обладает импульсом, в то время как в периодической стационарной волне среднее по времени значение импульса равно нулю1). Теоретическое исследование давления излу¬ чения сферических волн выполнил Люка [3450, 3451]. Дальнейшими работами по этому вопросу являются работы [3544, 3863, 4961]. § 2. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЗВУКА; ПРОХОЖДЕНИЕ ЗВУКА ЧЕРЕЗ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД При падении плоской звуковой волны на границу раздела двух сред, обладающих раз¬ личными плотностями и скоростями звука, часть энергии, согласно известному закону отраже¬ ния, отражается обратно в первую среду, причем угол падения волны равен углу отражения; остальная часть энергии проходит во вторую сре¬ ду, причем выполняется закон преломления Снеллиуса, гласящий, что отношение синусов углов падения и преломления равно отношению скоростей звука в обеих средах. Это отношение называют показателем преломления первой сре¬ ды относительно второй. Интенсивности в отраженной и преломленной волнах, которые мы обозначим соответственно Jr и Jg, определяются следующими выражения¬ ми, выведенными Релеем [1690]: где Je—сила звука в падающей волне, аир — углы падения и преломления, т—отношение акустических сопротивлений обеих сред, т. е. Выражения (22) и (23) и вытекающие из них выводы справедливы только для сред, в которых отсутствует затухание, т. е. поглоще¬ ние звука. Если это условие не выполняется, то *) См. также работу Андреева [5178].—Прим. ред. условия отражения и преломления существен¬ но меняются. Из выражения (22) следует, что отражение отсутствует, когда числитель в правой части обращается в нуль, т. е. при или при При нормальном падении a=p=0, cosa=cos[3 = l и условием отсутствия отражения является ра¬ венство акустических сопротивлений (p1^i=p2^2)- Согласно выражению (22), при нормальном падении волны коэффициент отражения R (т. е. отношение интенсивностей в отраженной и падающей волнах) определяется выражением Для коэффициента пропускания D (т. е. отно¬ шения интенсивностей в преломленной и пада¬ ющей волнах), согласно выражению (23), полу¬ чаем причем опять-таки поглощение звука во второй среде здесь не учитывается. Коэффициент отра¬ жения, оцениваемый не по энергии, а по амп¬ литуде, определяется соответственно выражением Легко видеть, что как R, так и D зависят только от отношения акустических сопротивле¬ ний сред, образующих границу раздела. Выра¬ жения (25) и (26) не изменятся, если т за¬ менить на 1/т1). Поэтому при графическом г) Выражения (25) и (26) действительно не меняются при переходе от m к 1/т; однако отсюда не следует делать заключения о независимости картины акустиче-
§ 2. Отражение и преломление звука; прохождение через границу раздела 21 изображении зависимости R и D от т доста¬ точно отложить по оси абсцисс только значе¬ ния, заключенные между 0 и 1, как это пока¬ зано на фиг. 5. Коэффициенты отражения на Фиг. 5. Зависимость акустических коэффициентов отражения R и пропускания D от отношения аку¬ стических сопротивлений соприкасающихся сред т (или от 1/т). границе раздела некоторых наиболее употреби¬ тельных материалов приведены в табл. 1. При переходе звуковых волн из жидкости в воздух или из воздуха в жидкость, а также на границе твердое тело—воздух коэффициент отраже¬ ния составляет почти 100%. Если в среде с акустическим сопротивле¬ нием р±ct помещена пластинка толщиной d из материала с акустическим сопротивлением р2с2, то коэффициент отражения при нормальном падении звуковой волны составляет, согласно Релею [1690], (27) ского поля от направления распространения исходной падающей волны. Соотношения для звуковых давлений, колебательных скоростей, фаз и т. д. существенно зависят от направления падающей волны; однако зави¬ симость эта такова, что энергетические коэффициенты не меняются при замене m на 1/т, т. е. не зависят от того, с какой стороны проходит исходная волна. Прим. ред. или, используя обозначение т = рас2/р с (28) (28a) (29a) (30) Таким образом, для пластинки с соответ¬ ственно выбранной толщиной отражение тем лучше, чем больше отношение акустических сопротивлений пластинки и оружающей среды, т. е. чем больше т отличается от 1. Сравнивая х) Выражение (25) справедливо как для интенсив¬ ностей звука, так и для плотностей звуковых энергий, тогда как выражение (26)—только для интенсивностей. Выражения (27)—(31) можно применять в обоих слу¬ чаях. Приведенное ниже выражение (33) справедливо только для интенсивностей. Дело в том, что интенсив¬ ность звука и плотность звуковой энергии связаны соотношением E=J/c; только выражения (27)—(31) относятся к тем случаям, когда падающая и отражен¬ ная волны распространяются в одинаковых средах, т. е. в средах с равными скоростями звука. где Х2 —длина волны в пластинке. Коэффици¬ ент пропускания После несложных преобразований оба эти выражения можно представить в следующем тшттеЧ: Отсюда для отношения Rp/DP мы получаем выражение Легко видеть, что все последние выражения не меняются при замене т на 1/т. Обратимся к вопросу о том, при какой тол¬ щине пластинки коэффициенты отражения и про¬ пускания максимальны. Из выражений (28) и (28а) следует, что максимумы RP имеют место при 1 Следовательно,
22 Глава I. Звуковое поле Таблица 1 ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ВОЛН НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ (в %) Материал рс • 10—6 г •см-2.сек-1 Алюминий Сталь Никель Медь Латунь Свинец Ртуть Стекло Кварц Полистирен Бакелит Вода Трансформа¬ торное масло Алюминий . . . 1,70 0 21 24 18 14 3 1 2 0,3 50 42 72 74 Сталь 4,56 0 0,2 0,3 1 9 16 31 27 77 76 88 89 Никель 4,95 0 0,8 2 12 19 34 29 79 75 89 90 Медь 4,18 0 0,2 7 13 19 22 75 71 87 88 Латунь 3,61 0 5 10 23 16 73 68 86 87 Свинец 2,46 0 1 9 8 62 55 79 80 Ртуть 1,935 0 4 1 8 6 75 76 Стекло 1,805 0 0,8 40 32 65 67 Кварц 1,52 0 46 17 68 71 Полистирен . . . 0,294 0 1 12 17 Бакелит 0,363 0 18 23 Вода 0,150 0 0,6 Т рансформаторное масло 0,128 0 собой значениями параметра т, от которого, согласно выражениям (29) и (29а), зависит величина D; чем ближе т к единице, тем больше минимальное значение коэффициента пропу¬ скания при d=(2n—1) (Х/4) и тем шире область больших коэффициентов пропускания при d^n(k/2). Эти данные имеют большое практи¬ ческое значение при выборе материалов для звукопроницаемых окон в жидкостях; материа¬ лы эти нужно подбирать так, чтобы для данной жидкости параметр т был по возможности близок к единице. Если направить плоскую звуковую волну на клиновидную пластинку, то при нормальном падении волна будет проходить через пластинку лишь в тех точках, где толщина ее составляет п\2/2г). При угле раствора клина а расстояние а между этими точками на другой стороне клина равно a=X2/2tg а. Это явление можно наглядно иллюстрировать, сделав звуковые волны види¬ мыми (см. фиг. 196, е). Наконец, представляет интерес тот случай, когда пластинка толщиной d из материала с акустическим сопротивлением р2с2 разделяет две среды с акустическими сопротивлениями р1с1 и р3с3. Коэффициент пропускания пластинки х) Это справедливо лишь тогда, когда угол рас¬ твора клина невелик. Подробнее о прохождении звука через клин см. монографию Розенберга [1].—Прим. ред. выражения (31) и (25), видим, что при равных т Rp макс. больше, чем R. Максимумы коэффициента пропускания, сог¬ ласно выражению (29), имеют место при При этом На фиг. 6 представлены коэффициенты про¬ пускания для пластинок из алюминия и плекси- Фиг. 6. Зависимость коэффициентов пропускания пластинок из алюминия (т=0,094) и плексигласа (/72=0,454) в воде от отношения толщины пластинки к длине волны (по Джакомини [705]). гласа, находящихся в воде, в функции от отно¬ шения d/\. Эти два случая различаются между
§ 3. Интерференция; стоячие звуковые волны 23 где т{к=р{с{/ркск. Если выполнить пластинку из материала, акустическое сопротивление кото¬ рого лежит между значениями сопротивлений обе¬ их сред, то при соответствующем выборе толщи¬ ны пластинки можно существенно улучшить переход звуковой энергии из одной среды в другую. (33) Теоретическое исследование вопроса о про¬ хождении плоской упругой волны через среду, представляющую собой последовательность плоскопараллельных пластинок различных ма¬ териалов, выполнил Томсон [4271]1). § 3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ; СТОЯЧИЕ ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ Пусть в среде одновременно возбуждаются несколько звуковых волн; в этом случае в неко¬ торых местах отдельные волны пересекаются друг с другом и закон движения соответст¬ вующих точек среды определяется суммарным воздействием всех колебаний. Если в процессе упругих колебаний суммарные смещения частиц не выходят за пределы области действия закона Гука, то имеет место простая суперпозиция отдельных колебаний, и каждая из звуковых волн распространяется так, как будто других волн не существует. Явления, связанные с одно¬ временным существованием в некоторой точке среды нескольких колебаний, подчиняющихся принципу суперпозиции, называют интерферен¬ цией. Мы рассмотрим простейший случай распро¬ странения в одном направлении двух колебаний одинаковой частоты, обладающих, следователь¬ но, одинаковой длиной волны. Пусть, однако, оба колебания имеют различные амплитуды Аг и А2 и одно из них отстает от другого на d. Такие колебания определяются выражениями В силу принципа суперпозиции аналогично можем записать и результирующее колебание: причем амплитуда Аг и разность хода D под¬ лежат определению. Подставляя в (34) выражения для аг и а2, после несложных тригонометрических преобра¬ зовании найдем Следовательно, амплитуда результирующего ко¬ лебания зависит не только от амплитуд исходных колебаний, но и от разности хода их. При d, равном нулю или целому числу длин волн амплитуда Аг максимальна, а при d, равном нечетному числу полуволн Х/2, Ат минимальна. В том частном случае, когда амплитуды исходных колебаний равны, т. е. прц А1=А2=А7 иными словами, D = d/2 и, следовательно, Если d равно нечетному числу полуволн, то оба исходных колебания взаимно уничтожаются. Явления интерференции играют важную роль в излучении звука. Так, например, поле пло¬ ского поршневого излучателя конечных , раз¬ меров отнюдь не является однородным и пло¬ ским; напротив, оно состоит из чередующихся максимумов и минимумов. Отдельные элементы излучающей поверхности, колеблющиеся син- фазно и с одинаковыми амплитудами, можно, согласно принципу Гюйгенса, рассматривать как самостоятельные источники звука, которые излучают сферические волны, распространяю¬ щиеся во всех направлениях. Легко понять, х) См. также работы [5218, 5219].—Прим. ред. определяется тогда выражением
24 Глава I. Звуковое поле что в силу интерференции эти звуковые волны в одних точках среды усиливаются, в других— ослабляются. Точный расчет поля таких конеч¬ ных излучателей, требующий применения до¬ вольно сложного математического аппарата, выполнен Бакхаузом и Тренделенбургом [140, 141], Стенцелем [1996] и Борном [311]. К этим работам мы еще вернемся ниже. Здесь же отме¬ тим лишь, что поршневой излучатель конеч¬ ных размеров обладает определенной направлен¬ ностью, аналогичной диффракции Фраунгофера в оптике. Как показывает теория, излучение круглой поршневой мембраны радиуса R почти полностью сосредоточено внутри конуса, угол раскрытия которого 20 определяется выражением Чем меньше отношение длины волны излу¬ чаемого звука к радиусу излучателя, тем больше его направленность. Особенно важную роль играет интерферен¬ ция при распространении двух одинаковых волн в противоположных направлениях. На фиг. 7 изображены такие волны для десяти отстоящих Фиг. 7. Возникновение стоячих волн. друг от друга на равные интервалы моментов времени 0, I, II и т. д. Волна, изображенная пунктиром, распространяется слева направо, а изображенная сплошной линией—справа на¬ лево. Легко видеть, что результирующее коле¬ бание, изображенное штрих-пунктиром, обла¬ дает той же длиной волны, но не перемещается в пространстве. Такое колебание, образован¬ ное двумя волнами, бегущими навстречу друг ДРУГУ> называют стоячей волной. На- расстоя¬ ниях Х/2 друг от друга в стоящей волне рас¬ полагаются точки, в которых колебания отсут¬ ствуют вовсе; эти точки называются узлами. По¬ середине между узлами располагаются пуч¬ ности—точки, в которых колебания максималь¬ ны. Существенно также, что через каждые jT се¬ кунд колебание полностью исчезает (на фиг. 7 это моменты II, IV, VI, VIII); посередине между этими моментами времени лежат моменты, в ко¬ торые стоячая волна достигает максимума (/, III, V, VII, IX), причем в каждый последующий такой момент фазы колебаний в пучностях ме¬ няются на обратные. Колебания, распространяющиеся в положи¬ тельном и отрицательном направлениях оси х, можно записать в виде Применяя теорему сложения, получим для результирующей стоячей волны выражение (38) из которого непосредственно вытекает, что в точ¬ ках, в которых cos (2ад/Х) обращается в нуль, смещение аг тождественно равно нулю; это имеет место при х, равном нечетному числу X/4 Посередине между этими точками распола¬ гаются точки, в которых cos (2tzx/'K) по абсолют¬ ной величине максимален; здесь амплитуда смещения в стоячей волне вдвое превосходит амплитуды в исходных бегущих волнах. Выражение для колебательной скорости в стоячей волне найдем, дифференцируя выра¬ жение (38) по времени: (39) Таким образом, узлы и пучности колебательной скорости располагаются в тех же точках, что и узлы и пучности смещения. Обратимся теперь к вопросу о распределении давления в стоячей волне. В волне, распростра¬ няющейся в направлении оси х, давление р пропорционально изменению смещения вдоль х,
§ 4. Поглощение звука 25 т. е. величине daldx. Дифференцируя выра¬ жение (38) по х, получим (40) Таким образом, в стоячей волне и звуковое давление содержит узлы и пучности; однако местоположение узлов давления совпадает с по¬ ложением пучностей смещения и наоборот. Амплитуда давления в пучностях вдвое пре¬ восходит амплитуду давления в исходных бе¬ гущих волнах. На фиг. 8 изображено распределение ско¬ ростей и давлений в стоячей волне для двух моментов времени, различающихся на пол перио¬ да. Стрелки показывают направление движения частиц; легко видеть, что узлы и пучности ско¬ рости и смещения отстоят от узлов и пучно¬ стей давления на Х/4 и что через полпериода все сжатия переходят в разрежения и наоборот. В промежутках имеются моменты времени, ког¬ да смещения всех частиц обращаются в нуль. Если частота колебаний равна /, то такое «возник¬ новение» и «исчезновение» стоячей волны про¬ исходит 2/ раз в секунду. Стоячая волна возникает всякий раз при нормальном падении звука на плоскую гра¬ ницу раздела двух сред, обладающих разными акустическими сопротивлениями. Если отра¬ жение происходит от абсолютно жесткой по¬ верхности, то, согласно граничным условиям, у поверхности а=0 и и=0. Следовательно, в точке отражения фазы смещения и скорости скачком меняются на 180°. У жесткой стенки Фиг. 8. Распределение скоростей da/dt и давлений р в стоячей звуковой волне. всегда имеет место узел смещения и пучность давления. Напротив, если отражение происходит от абсолютно податливой поверхности (например, в воде на границе вода—воздух), то в точке отражения скачок фазы на 180° претерпевает-' звуковое давление. В этом случае на поверх¬ ности раздела имеет место пучность смещения и узел давления. При отражении от поверхности, которую нельзя считать ни абсолютно жесткой, ни абсолютно податливой, часть звуковой энер¬ гии переходит во вторую среду и амплитуда отраженной волны оказывается меньше, чем амплитуда падающей волны; при этом в первой среде имеет место сочетание стоячей и бегущей волн. § 4. ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА Звуковые волны ослабляются и при распро¬ странении в однородной среде. Благодаря сопро¬ тивлению трения, а также другим эффектам, которые мы подробно рассмотрим в гл. IV, § 4, как амплитуда колебаний, так и сила звука с уда¬ лением от источника падают. Пусть амплитуда плоской волны в точке х составляет Ах\ ее ослабление—dA на отрезке dx пропорционально, во-первых, длине отрезка dx и, во-вторых, величине Ах, т. е. Интегрируя последнее выражение по х, получаем где Л0—амплитуда колебаний в точке х=0; постоянная а называется коэффициентом зату¬ хания амплитуды колебаний. Возводя выражение (41) в квадрат, умножая обе части равенства на ^ ро>2с и учитывая выра¬ жение (10), находим1) Если в плоской волне известны значения Ах и г) Иногда в литературе под а понимают коэффи¬ циент затухания силы звука, определяемый выраже¬ нием Jx=Joe~aX- Этот коэффициент, следовательно, вдвое превосходит определенный нами и используемый всюду в дальнейшем коэффициент затухания амплитуды коле¬ баний. Указанное обстоятельство нужно иметь в виду, чтобы избежать возможных ошибок.
26 Глава I. Звуковое поле Jx в двух точках х± и х2, то коэффициент зату¬ хания или Размерность коэффициента затухания а есть см_1; нередко его измеряют также в непер!см. Как известно, непер есть мера отношения двух величин одинаковой размерности, причем одному неперу соответствует отношение, равное е, где е=2,718 есть основание натуральных логариф¬ мов. Следовательно, 1/а определяет длину отрезка в см, на котором амплитуда колебаний падает в е раз. В литературе можно встретить также выражение коэффициента затухания в децибелах на метр (<дб!м)\ поскольку 1 непер равен 8,686 дб, перевод непер/см в дб/м осу¬ ществляется умножением на 868,6. Иногда оказывается удобным оценивать за¬ тухание звука безразмерным коэффициентом за¬ тухания а*, определяемым из выражений В этом случае 1/а* или 1/2д* определяет выра¬ женную в долях длины волны длину отрезка, на котором амплитуда колебаний или сила звука уменьшается в е раз. Коэффициенты а и а* связа¬ ны между собой соотношением
Глава II ИЗЛУЧЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА 1. МЕХАНИЧЕСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ Ультразвуковые колебания в воздухе, как показал еще в 1899 г. Кёниг [1095], можно полу¬ чать при помощи очень небольших камертонов, длина вилки которых составляет лишь несколь¬ ко миллиметров; частота таких колебаний до¬ стигает 90 кгц. Согласно данным Мельде [1341], ударяя по круглым стальным пластинкам тол¬ щиной 10—12 мм, закрепленным в центре, мы возбуждаем колебания, частота которых зави¬ сит от диаметра пластинки и достигает 35 кгц (при диаметре, равном 35 мм). Ультразвук с ча¬ стотой до 30 кгц можно получить, возбуждая продольные колебания в стальных струнах. Как известно, стальная струна, имеющая длину 50 см, колеблется с частотой 5000 гц. Укорочение струны до 10 см приводит, таким образом, к колебаниям с частотой 25 кгц, которые лежат уже за пределами слышимого диапазона. Такого рода колебания струн используются в специальном монохорде, предложенном Шульце [1891] и применяемом в практике отолярингологии для определения верхнего предела слышимости уха. Однако колебания, возбуждаемые всеми упомяну¬ тыми выше способами, быстро затухают и обла¬ дают столь малой энергией, что о практическом их использовании не может быть и речи. 1. Свисток Гальтона Большое значение имеет описанный Эдель- маном [548] свисток Гальтона1), позволяющий получать постоянные по амплитуде и частоте колебания в диапазоне до 40 кгц. Конструкция такого свистка показана на фиг. 9. Воздушный поток через мундштук А подводится к кольце¬ образной щели С, по выходе из которой он попа¬ дает на острое цилиндрическое лезвйе D. При этом на лезвии возникают периодические завих- х) Inquiries into Human Faculty, 1883, p. 375. рения, возбуждающие колебания воздушного объема V (принцип губного свистка). Величину объема V можно изменять при помощи барабана Е с микрометрическим винтом и подвижного Фиг. 9. Св«сток Гальтона. а—внешний вид, б—про ольный разрез. поршня S (переменная длина объема I мм). Вто¬ рой микрометрический винт В позволяет регули¬ ровать ширину зазора между С и D и таким обра¬ зом добиваться необходимой частоты завихре¬ ний; эта частота в первом приближении равна
28 Глава II. Излучение ультразвука u!d—отношению скорости воздушного потока и к ширине зазора d. Независимая регулировка объема свистка и ширины зазора отнимает много времени; поэтому Эдельман создал свистки, в ко¬ торых при установке определенного объема (т. е. высоты тона) автоматически устанавливается необходимая ширина зазора. Частота излучаемого свистком звука опреде¬ ляется выражением где X—длина волны, I—длина объема свистка V в мм и k—постоянная, зависящая от давления воздушного потока. Так, например, для свистка Эдельмана k= 7,3 6,2 4,7 при р = 22 51 300 мм рт. ст. Фигурирующая в предыдущей формуле скорость звука с зависит от температуры t и выражается следующим образом: с = 331800 ]/1 + 0,00307/ мм/сек. Поскольку частота, как мы видим, зависит от давления воздушного потока, работа со свистком Гальтона требует известной осторожности; тем не менее при тщательно поддерживаемом посто¬ янстве давления свисток Гальтона служит хоро¬ шим эталоном высоких частот и благодаря про¬ стоте конструкции широко применяется и теперь [516, 826, 1841, 1890]. В последнее время в акустической лаборато¬ рии Пенсильванского государственного коллед¬ жа были проведены обширные исследования прин¬ ципа действия и мощности таких свистков; ре¬ зультаты этой работы изложены в обстоятельном отчете [2278] (см. также [1445, 1446, 3669, 3670]). Согласно ^приведенным в этом отчете данным, ультразвуковые свистки могут работать на часто¬ тах до 55 кгц при мощности в несколько ватт. Мощный ультразвуковой свисток построил недавно Левавассер [4839]; в его приборе поток воздуха возбуждает собственные колебания в тороидальном резонаторе, поперечное сечение которого определяет частоту звука. Такой сви¬ сток можно представить себе как тело вращения, образуемое при вращении обычного губного свистка. Устройство этого нового свистка изо¬ бражено на фиг. 9а. Сжатый воздух, продувае¬ мый через патрубок 1, далее сквозь кольцевую щель 2 попадает на кольцевое лезвие 5; при этом в тороидальном резонаторе 3 возбуждаются собственные колебания; с резонатором 3 связан второй резонатор 4, колебания которого излу¬ чаются через рупор 6. Частота излучаемого свист¬ ком звука зависит от поперечного сечения резо¬ натора 3, а мощность излучения—от длины этого резонатора, т. е. от диаметра самого свистка. В силу осевой симметрии свистка все его детали могут быть изготовлены на токарном станке. Согласно измерениям Гавро, [4729], акустиче¬ ская мощность такого свистка может составлять несколько сот ватт при к. п. д. от 8 до 10%. Фиг. 9а. Мощный свисток Лева¬ вассер а. Описание свистка Гальтона, работающего на частоте 50 кгц и предназначенного для облу¬ чения жидкостей, можно найти в патентной заявке Хорсли [3056]. Свисток Гальтона для демонстрационных целей описан Майером [1335]. Поскольку собаки слышат более высокие звуки, чем человек, в Англии были изготовлены не¬ большие ультразвуковые свистки, предназначен¬ ные для дрессировки полицейских и охотничьих собак (см. также [1190]). 2. Газоструйный излучатель Для получения сравнительно большой зву¬ ковой мощности в воздухе, доходящей до 50 вт, Гартман [784—798] построил газоструйный из¬ лучатель, принцип действия которого основан на следующем явлении. При продувании через сопло D (фиг. 10) потока воздуха, находящегося под избыточным давлением, превышающим 0,9 атм, т. е. со скоростью, превышающей ско¬ рость распространения звука, воздушный поток перед соплом, как это впервые показали Мах и
§ L Механические излучатели 29 Салхер [1271], приобретает периодическую струк¬ туру (на фиг. 10 показано пунктиром).Если при помощи трубки Пито измерить давление в воз¬ душном потоке на различных расстояниях от вы¬ ходного отверстия сопла и отложить его на гра¬ фике, то мы получим изображенную на фиг. 10 Фиг. 10. Принцип действия газо струйного излучателя Гартмана. кривую К. Периодическое распределение давле¬ ния совершенно отчетливо видно на фиг. 11, на которой изображена фотография воздушного потока, полученная теневым методом (см. гл. III, Фиг. 11. Распределение давления в воз¬ душном потоке, продуваемом со сверхзву¬ ковой скоростью (по Гартману). Фотография получена теневым методом. § 4, п. 1). Периодичность проявляется здесь в виде повторяющихся светлых участков; послед¬ ние соответствуют тем точкам, в окрестностях которых меняется оптический показатель пре¬ ломления. Согласно Прандтлю1), периодиче¬ ское распределение давлений обусловлено тем, что скорость потока превосходит скорость ра¬ спространения звука в том газе, из которого со- х) L. Prandtl, Phys. Zs., 5, 599 (1904); 8, 23 (1907). стоит поток. Участки, на которых давление воз¬ растает, обозначенные на фиг. 10 ахЪх, а2Ь2 и т. д., являются неустойчивыми; помещая сюда объем Н, работающий как резонатор, мы получаем воз¬ можность излучения в окружающую среду зву¬ ковых волн. При этом возникают своего рода релаксационные колебания, в ходе которых воз¬ дух периодически поступает под избыточным давлением в резонатор, а затем из него вытал¬ кивается. Процесс периодического наполнения полости резонатора очень хорошо виден на моменталь¬ ных фотографиях, приведенных на фиг. 12 и полу¬ ченных также теневым методом. За время нара¬ стания давления в расположенном справа резо¬ наторе (фиг. 12, а) поток газа, исходящий из нахо¬ дящегося слева сопла, почти достигает отверстия резонатора. Фиг. 12, б соответствует тому момен¬ ту времени, когда давление в резонаторе начи¬ нает падать; при этом из него выходит поток воз¬ духа; два направленных в противоположные сто¬ роны потока воздуха встречаются в непосред¬ ственной близости от отверстия резонатора, бла¬ годаря чему здесь возникает возмущение, кото¬ рое, как это видно из фиг. 12, в и 12, г, постепенно Фиг. 12. К вопросу о принципе действия газоструй¬ ного излучателя Гартмана. перемещается к середине расстояния между соплом и резонатором. Из фиг. 12, г видно, что столкновение двух воздушных потоков происхо¬ дит в зоне, ограниченной фронтами двух волн Римана. На самом деле, как показал Гартман, речь здесь может идти о фронте только одной волны Римана, причем фронт этот, при располо¬ жении отверстия резонатора в неустойчивой области потока, периодически в такт с колебани¬ ями объема резонатора перемещается в направ¬
30 Глава II. Излучение ультразвука лении воздушного потока и обратно. Фронт волны Римана характеризуется скачкообразным изменением давления, а следовательно, и плот¬ ности воздуха в очень тонком слое; поэтому при соответствующем освещении его можно сделать видимым, что и показано на фиг. 13, а, относя¬ щейся к тому случаю, когда резонатор находит¬ ся вне области неустойчивости. Перемещая резо¬ натор в область неустойчивости, мы видим, как светлая линия, обозначающая фронт волны Рима¬ на, расширяется и превращается в полоску (фиг. 13, б и в). Это объясняется тем, что фронт При l=d Х=5,2/; длине 1=1 мм соответствует в этом случае длина волны Х=5,2 мм, т. е. часто¬ та /, равная приблизительно 63 кгц. Фиг. 14. Осциллограмма колеба¬ ний воздуха в газоструйном излу¬ чателе. Внешний вид и продольный разрез акусти¬ ческого излучателя Гартмана современной кон¬ струкции показаны на фиг. 15. Правильная установка расположенного в верхней части коль¬ цеобразной скобы сменного резонатора достигает¬ ся путем вращения всей скобы; стальная трубка Фиг. 13. Фронт вол¬ ны Римана перед газоструйным излу¬ чателем. а—в отсутствие колеба¬ ний, б и €—при колеба¬ ниях. волны Римана следует за быстрыми колебаниями воздуха в резонаторе. Если проицировать свет¬ лую полоску через горизонтально расположен¬ ную щель на кинопленку, движущуюся в на¬ правлении, перпендикулярном щели, а значит и направлению колебаний фронта, то мы получим на пленке осциллограмму колебаний воздуха в резонаторе (фиг. 14). При помощи такой осцил¬ лограммы можно вычислить максимальные ско¬ рость и ускорение колеблющихся частиц воздуха. Как было сказано выше, частота колебаний воздуха, а значит и частота излучаемых звуковых волн определяются размерами полости резо¬ натора. Если длина полости равна /, а диаметр ее, равный обычно диаметру сопла, равен d, то, со¬ гласно Гельмгольцу, длину волны X с достаточно хорошим приближением можно вычислить по формуле X = 4(/ + 0,3d). Фиг. 15. Газоструйный излучатель. а—продольный разрез, б—внешний вид. с соплом, закрепленная при помощи двух гаек, остается при этом неподвижной. Положение ре¬ зонатора отсчитывается по нанесенной в нижней части этой стальной трубки шкале. Обычна используется только первая область неустойчи¬
§ 1. Механические излучатели 31 вости (участока1Ь1 на фиг. 10). Для этой области справедливы приводимые ниже уравнения. Как указывают Еллот и Савори 13958, 4496], настройку свистка можно облегчить, располагая в центре резонатора тонкий штифт, доходящий до самой оси сопла; при настройке свистка штифт перемещается в сопле. Воздушный поток, исхо¬ дящий из кольцеобразного отверстия сопла, оказывается более стабильным. Увеличивая расстояние между резонатором и соплом по сравнению с расстоянием, соответ¬ ствующим минимальной длине волны, можно до некоторой степени увеличить длину волны, причем это увеличение в процентах определяется формулой где р—избыточное давление воздушного потока в атмосферах. Отдаваемая излучателем акустическая мощ¬ ность Wa в первом приближении равна где d—диаметр резонатора в миллиметрах. Коэффициент полезного действия излучателя определяется формулой Нетрудно видеть, что избыточному давлению 2,5 атм соответствует к. п. д. 5%. Данные газоструйных излучателей различной величины по измерениям Гартмана [790, 794] приведены в табл. 2, где через We обозначена потребляемая мощность, а через Wa—излучаемая акустическая мощность. Таблица 2 ДАННЫЕ ГАЗОСТРУЙНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ Для расчета размеров и мощности газоструй¬ ных излучателей Гартман [790, 794] приводит следующие 8 формул: где /макс.—максимальная достижимая в первой области неустойчивости частота, ^=[(/макс.— —/мин.)//мак J ‘ 100—относительный диапазон изменения частоты, выраженный в процентах, а±—расстояние от сопла до начала первой области неустойчивости, (а2—аг)/ d—участок первой области неустойчивости, в пределах которого излучаемая мощность остается прибли¬ зительно постоянной, d—диаметр сопла и резона¬ тора, р—избыточное давление в воздушном потоке (кг/см2), Wa— общая акустическая мощ¬ ность, We—мощность, необходимая для под¬ держания воздушного потока, у\—к. п. д., V—объем воздуха, потребляемый излучателем в 1 мин. Для практического использования Гартман дает номограммы, приведенные на фиг. 16. . Рассчитаем в качестве примера газоструйный излучатель на частоту fMaKс.=24 ООО гц при диапазоне регулировки 20%. По номограмме I находим сначала d=0,25 см; согласно номограм¬ ме II, р=3,19 атм, т. е., округляя, 3,2 атм. Исходя из этих величин, по номограмме III находим 0^= 1,21, т. е. ах=0,3^; тогда, соглас¬ но номограмме IV, (а2—a^ld—0,5, т. е. а2— =0,125 см; согласно номограмме V, WJd2=4A5, откуда Wa=27,8 вт; используя номограмму VI, находим WJd2—11500, т. е. №е=718 вт; согласно номограмме VII, у\=3,9% и, наконец, согласно номограмме VIII, Vld2=3,6, откуда V==0,225 м3/мин. Исчерпывающее описание всех технических подробностей, а также результаты многочислен¬ ных опытов, проведенных с подобными излуча¬ телями, можно найти в монографии Гартмана
32 Глава II* Излучение ультразвука [790]. Не считая описанных в п. 4 этого пара¬ графа ультразвуковых сирен, газоструйные из¬ лучатели являются единственными источниками звука, позволяющими при сравнительно простой гл. I, § 2). Для этой цели стеклянная колба с облучаемой жидкостью помещается в фокусе эллипсоида таким образом, что попадающие в колбу звуковые волны многократно отражают- Фиг. 16. Номограммы для расчета газоструйного излучателя. конструкции получать в воздухе и других газах большую акустическую мощность. Частота колебаний, создаваемых газоструй¬ ными излучателями в воздухе, может достигать 120 кгц; при использовании водорода, скорость распространения звука в котором в 4 раза боль¬ ше, чем в воздухе, можно получить колебания с частотой до 500 кгц. Излучатель, помещенный в фокусе парабо¬ лического зеркала, дает очень сильное излучение в направлении оси зеркала. Особенно сильная концентрация звуковой энергии достигается, со¬ гласно опытам Гертца и Визнера [3009, 3960], при установке излучателя в одном из фокусов Эллипсоида вращения (фиг. 17). При этом интен¬ сивность звука в другом фокусе настолько вели¬ ка, что помещенная здесь вата воспламеняется1). Согласно Шаафсу [3960], такое устройство позволяет эффективно передавать звуковую энер¬ гию из воздуха в жидкость, что в обычных усло¬ виях затруднительно вследствие значительной разницы в акустических сопротивлениях (см. х) Подробно о концентрации звуковой энергии см. [5170], а также [5205].— Прим. ред. ся от ее внутренних стенок так же, как световые волны в абсолютно черном теле (фиг. 17). Если, например, в колбе налита вода, то в ней мгновен¬ но образуется белый туман и возникает характер¬ ный взрывной шум, обусловленный кавитацией (см. гл. VI, § 7). Фиг. 17. Фокусировка излучаемой свист¬ ком звуковой энергии при помощи эллип¬ соида вращения. Недавно Пальме [3716] отметил ряд моментов, важных для обеспечения наивысшего к. п. д. газоструйного излучателя, и внес в его конструк¬ цию некоторые улучшения. Он считает, что диа¬ метр резонатора целесообразно несколько уве¬ личивать по сравнению с диаметром отверстия
§ 1. Механические излучатели 33 сопла, ибо при оптимальной установке резона¬ тор располагается в том месте воздушного пото¬ ка, где диаметр его несколько превосходит диа¬ метр сопла (см. фиг. 10); при таком увеличенном резонаторе энергия потока используется лучше. Чтобы воздух мог беспрепятственно обтекать резонатор, Пальме счи¬ тает целесообразным при¬ давать наружной поверх¬ ности резонатора форму линий тока в воздушном потоке. Конструкция ре¬ зонатора должна, далее, допускать непрерывное изменение его глубины, так как при заданной час¬ тоте наивыгоднейшая глу¬ бина резонатора зависит от давления, с которым воздух продувается через сопло. Наконец, для луч¬ шей фокусировки звука при расположении излу¬ чателя в фокусе парабо¬ лического зеркала Паль¬ ме помещает у отверстий сопла и резонатора изо¬ гнутые круглые шайбы (фиг. 18), благодаря которым звуковая энергия излучается к отража¬ телю только в радиальных направлениях. Даль¬ нейшие подробности можно найти в указанной выше оригинальной работе. Фиг. 19. Теневое изображение звуковых волн, генерируемых потоком воздуха, вырывающим¬ ся из сопла. Клинг и Крабол [3276, 3278] недавно уста¬ новили, что и в отсутствие резонатора вырываю¬ щийся из сопла воздушный поток, наталкиваясь на препятствие (например, на плоскую пластинку) и даже без него, способен возбуждать весьма интенсивные колебания, частота которых до¬ ходит до 400 кгц. Скорость воздушного потока 3 Л. Бергман может при этом варьировать в широких преде¬ лах и вовсе не должна, как в генераторе Гарт¬ мана, превосходить скорость звука. На фиг. 19 изображена полученная Клингом и Гийу [3279] теневым методом фотография стоячих волн, воз¬ буждаемых при продувании воздуха под давле¬ нием 2,9 атм через 2-миллиметровое- сопло; стоячая волна образуется здесь благодаря отра¬ жению от рефлектора. Причиной возникновения звука в таком устройстве следует считать завих¬ рения, возникающие в ближайшей окрестности воздушного потока при выходе его из сопла. Частота возбуждаемых таким образом колеба¬ ний зависит от диаметра сопла и давления воздуха, причем она падает с увеличением диа¬ метра сопла и давления. Устанавливая перед соплом рефлектор и перемещая его относительно сопла, мы получаем возможность в небольших пределах изменять частоту. Эти опыты описаны в работе [3276]. Попутно следует отметить, что Крюз и Хай- мас [469] продували смесь воздуха с водяным паром и угольной пылью через стеклянную труб¬ ку диаметром 4,5 мм под избыточным давлением 600 мм рт. ст. и наблюдали в воздушном столбе высокочастотные колебания, проявлявшиеся в образовании колец угольной пыли. Местом воз¬ никновения колебаний (частота которых состав¬ ляет приблизительно 150 кгц) считается вход¬ ное отверстие трубки. Практического значения этот опыт, однако, не имеет. Большим недостатком всех описанных выше свистков и газоструйных излучателей является тот факт, что звуковое поле возникает здесь в газовом потоке; в ряде случаев это обстоятель¬ ство оказывается неудобным или даже вовсе исключает возможность использования таких излучателей. Для многих целей мощное зву¬ ковое поле необходимо отделить от потока газа, чтобы оно могло воздействовать на другие газы или жидкости. Эрет и Ганеман [549] поставили опыты, в которых колебания воздуха в полости резонатора излучателя Гартмана возбуждали настроенную на ту же частоту механическую ко¬ лебательную систему. Такой источник звука, будучи отделен от потока газа, способен излучать звук в произвольную среду. На фиг. 20 схематически изображены две конструкции таких излучателей, построенных Эретом и Ганеманом. Колебательной системой здесь служит круглая диафрагма М, образую¬ щая заднюю стенку резонатора Я; собственная частота ее колебаний совпадает с частотой излу¬ чаемого звука. Диафрагма М составляет одно целое с крепежным кольцом R и расположенным Фиг. 18. Газоструй- ■ный излучатель, снаб¬ женный дисками для обеспечения направ¬ ленного излучения.
34 Глава II. Излучение ультразвука в ее центре объемным резонатором Н (фиг. 20, б). Однако, как показали эксперименты, в диафраг¬ ме возбуждаются интенсивные колебания и в том случае, когда она неплотно прилегает к резона¬ тору. Это привело к созданию конструкции, по¬ казанной на фиг. 20, а, где резонатор Н вы¬ полнен в виде открытого с обоих концов цилинд¬ ра, расположенного на малом расстоянии от центра диафрагмы. Преимуществом такой кон¬ струкции является возможность легкой смены каждой из деталей, что особенно ценно в силу Фиг. 20. Плоские аэродинамические излучатели Эрета и Гаиемаиа. необходимости точной настройки резонатора на собственную частоту колебаний диафрагмы. Частота f основного колебания закрепленной круглой диафрагмы диаметром 1)£и толщиной d определяется выоажением (47) где Е—модуль упругости в дин!см21), р—плот¬ ность и с—коэффициент Пуассона материала диафрагмы. Свои первые опыты Эрет и Ганеман прово¬ дили на частоте 500(3 гщ при этом они достигли силы звука порядка 1 вт/см;2, амплитуда дав¬ ления перед колеблющейся диафрагмой была *) Модуль упругости в технике задается обычно в кг/мм2) для пересчета в дин/см2 эту величину нужно умножить на 98 100 000. равна приблизительно 2,5 атм1). При заполнении объема над диафрагмой водой в ней появлялся фонтан высотой 1 см подобно тому, как это имеет место при использовании магнитострикционных и пьезоэлектрических излучателей (см. гл. III, § 1); при этом в воде легко образовывалась мас¬ ляная или ртутная эмульсия (см. также гл. VI, § 5, п. 1). По утверждению исследователей, нет ни¬ каких препятствий к использованию таких излу¬ чателей в собственно ультразвуковом диапазоне; однако в настоящее время нет эксперименталь¬ ных данных по этому вопросу. Аналогичное устройство, служащее для облучения при помощи газоструйных излучателей малых объемов жид¬ кости, описал также Гартман [793]. Брюкман [4617] поместил недавно ультразву¬ ковой свисток Гартмана в центр настраиваемого цилиндрического резонатора, одна из торцевых стенок которого, будучи сделана достаточно тонкой, излучала звук в окружающую среду; потери мощности не превосходили при этом 20%. 3. Жидкостный свисток Часто бывает необходимо, возбуждать ультра¬ звуковые колебания в жидкостях; поэтому умест¬ но поставить вопрос о том, могут ли описанные выше излучатели—свисток Гальтона и газо¬ струйный излучатель—применяться не в возду¬ хе, а в жидкостях. Для газоструйного излучателя ответ на этот вопрос, к сожалению, отрицателен, ибо невозможно пропускать жидкость со сверх¬ звуковой скоростью, т. е. со скоростью выше 1500 м/сек. Свисток Гальтона, напротив, может, по крайней мере на низких частотах, работать и в жидкостях, однако к. п. д. его при этом очень мал; на более высоких частотах свисток совсем не может работать. Причина заключается в том, что лежащий в основе работы свистка в воз¬ духе принцип возбуждения колебаний в полом объемном резонаторе нельзя без всяких изме¬ нений перенести на свисток, работающий в жидко¬ сти. Для • получения в резонаторе мощной стоя¬ чей волны, которая в свою очередь модули¬ ровала бы продуваемый через свисток поток, необходимо, чтобы звуковые волны полностью отражались от стенок резонатора. Но коэффици¬ ент отражения зависит от отношения волновых сопротивлений среды, заполняющей резонатор, и металла, из которого он изготовлен (см. гл. I, х) Это справедливо для воды; для газов же ампли¬ туда давления при заданной силе звука будет значи¬ тельно меньше; так, например, в воздухе при той же силе звука 1 вт/см2 амплитуда давления составляет 30 г/см2 [см. формулу (166)j.— Прим. ред.
§ 1. Механические излучатели 35 §2). На границе воздух—металл отношение это составляет 1 : 300 ООО, что соответствует коэффи¬ циенту отражения, равному 99,99%. На гра¬ нице же жидкость—металл отношение волно¬ вых сопротивлений составляет лишь 1 : 26, что соответствует коэффициенту отражения, равному всего 86%. Эта величина относится к резонато¬ рам с очень толстыми стенками; в практически выполнимых конструкциях коэффициент отра¬ жения оказывается еще меньшим. Поэтому в жид¬ кости резонансное действие полого объема ока¬ зывается слабым и свисток работает плохо или совсем не работает. Яновский и Польман [987] указали другой путь построения жидкостного свистка. Известно, что если воздух продувать через щель, перед которой расположено лезвие, то на правой и ле¬ вой сторонах лезвия будут попеременно обра¬ зовываться завихрения, которые вызовут перио¬ дические изменения давления, распространяю¬ щиеся со скоростью звука; достигнув щели, они промодулируют продуваемый через нее поток воздуха. При соответствующем расстоянии меж¬ ду щелью и лезвием это устройство будет излу¬ чать незатухающие звуковые колебания, частота которых связана с расстоянием между щелью и лезвием d и скоростью продувания через щель воздуха и соотношением f=u/d. Яновский и Польман помещают в жидкости выполненное в виде щели сопло D и снабженную лезвиями прямоугольную пластинку Р (фиг. 21). Через Ф и г. 21. Принцип действия жидкостного свистка. сопло D прокачивается поток жидкости, и в пла¬ стинке Р возбуждаются собственные колебания. Пластинка крепится в точках /С, в которых имеются узлы колебаний. При правильном выборе скорости потока жидкости и и расстояния между соплом и пластинкой d последняя ока¬ зывается настроенной в резонанс и в ней воз¬ буждаются весьма сильные колебания; такой жидкостный свисток эффективно излучает звук в окружающую жидкость. Собственную частоту колебаний пластинки можно в первом приближении вычислить по формуле для обычных, т. е. не заточенных на кон¬ цах, прямоугольных пластинок: где I—длина пластинки, d—ее толщина, Е— модуль упругости в дан!см2 и р—плотность ма¬ териала пластинки1). Свисток описанной конструкции изображен на фиг. 22. Его можно погружать в подлежащую Фиг. 22. Внешний вид жидкостного свистка. облучению жидкость через сравнительно малые отверстия. В левой части фиг. 22 отчетливо видна пластинка Р с лезвием S, расположенная перед соплом D; справа видны штуцер Л, через который подводится прокачиваемая через сопло жидкость, и орган настройки В, при помощи которого изменяется расстояние между лезвием и соплом. Если свисток погрузить в воду и про¬ пускать через него воду же, например из водо¬ провода, то при освещении его в темноте в момент точной настройки совершенно отчетливо видно образующееся вокруг пластинки облачко тумана, которое мгновенно исчезает при сильном демп¬ фировании пластинки. Образование тумана служит верным признаком того, что между пластинкой и соплом имеются большие звуковые давления, приводящие к разрыву жидкости и образованию пузырьков (кавитация—см. гл. VI, § 7). По данным Яновского и Польмана, такого рода жидкостные свистки способны излучать колебания с частотой 4—32 кгц. Потребляемая свистком мощность W связана с давлением р (атм) и объемом прокачиваемой через сопло жидкости V (см3) формулой W = 981 • 10p3V эрг/сек = 981 • 10“4pV 'em. О применении жидкостного свистка для изго¬ товления эмульсий см. гл. VI, § 5, п. 1. Практи¬ х) Поправка на заточенные концы рассчитана в работе [5193].—Прим. ред.
36 Глава II. Излучение ультразвука ческие данные об использовании таких жидкост¬ ных свистков, к сожалению, отсутствуют. Из¬ вестным недостатком их является то обстоя¬ тельство, что лезвие свистка оказывается под воздействием возникающих в жидкости кави¬ тационных сил и постепенно разрушается. В одной из патентных заявок Венк [4098] пред¬ ложил вместо пластинки располагать перед соплом натянутую проволоку. Регулируя при помощи подвижного зажима длину, а также на¬ тяжение проволоки, можно в широких пределах менять ее собственную частоту, а следовательно, и частоту излучаемых свистком колебаний. Одна¬ ко мощность свистка при этом падает (см. [2521]). 4. Ультразвуковые сирены В 1934 г. Такеучи и Сато [2040] опубликовали краткое сообщение об опытах по использованию сирен в качестве источников ультразвука; вслед Фиг. 23. Внешний вид ультра¬ звуковой сирены. за этим в США был разработан ряд сравнительно мощных сирен, способных работать и в ультра¬ звуковом диапазоне. Так, например, Аллен и Рудник [101] построили сирену, работающую на частотах до 34 кгц. Внешний вид этой сирены изображен на фиг. 23, а продольный разрез ее верхней части—на фиг. 24; на статоре S, обра¬ зующем верхнюю крышку и имеющем толщину 1,25 см, по окружности диаметром \Ъ см нане¬ сены 100 конических отверстий О. Диаметр этих отверстий составляет 4,78 мм в верхней насти и 2,39 мм в нижней. Непосредственно под статором расположен насаженный на ось мотора ротор R. Он представляет собой дюралю¬ миниевый диск, утончающийся от центра к пери¬ ферии, по краю которого расположены 100 отвер¬ стий. Через отверстия ротора и статора снизу продувается сжатый воздух. Он поступает через патрубок L в кольцеобразную камеру К и далее через кольцеобразную щель А в отверстия О. При вращении ротора над статором образуются звуковые волны, частота которых зависит от чис¬ ла оборотов двигателя. В диапазоне частот 3— 19 кгц при давлении сжатого воздуха 0,2 атм сирена развивает акустическую мощность 84— А К Фиг. 24. Продольный разрез верхней части ультразвуковой сирены. 176 вт, что соответствует к. п. д. 17—34%. При повышении давления до 2 атм акустическая мощ¬ ность возрастает до 2 кет, к. п. д.—до 20%. Сила звука в свободном поле достигает при этом, согласно данным измерений, 180 дб, т. е. 100 вт/см2. Чтобы дать представление о такой мощности, укажем, что в узлах, созданных си¬ реной стоячих волн, могут висеть, не падая, до семи стеклянных шариков диаметром 2 см каж¬ дый. Внесенный в звуковое поле сирены клочок ваты сгорает в течение 6 сек. На фиг. 25 представлена характеристика на¬ правленности такой сирены; она обусловлена Фиг. 25. Характеристика направлен¬ ности ультразвуковой сирены, изображен¬ ной на фиг. 23. интерференцией между полями излучения отдель¬ ных отверстий. Более 90% всей мощности изл ,
§ 1. Механические излучатели 37 чается в угле ±40° относительно оси сирены. Добавление экспоненциального рупора увели¬ чивает излучаемую мощность приблизительно на 10%. О другой, еще более мощной сирене, построен¬ ной фирмой «Ультрасоник Корпорейшн» (США), сообщает Портер [1633]. Разрез этой весьма мощной сирены показан на фиг. 26. Фиг. 26. Ультразвуковая сирена фирмы «Ультра¬ соник Корпорейшн». Сжатый воздух, подводимый через патрубок В, приводит в действие турбину Т, а воздух, поступающий в патрубок Л, через множество радиальных отверстий, высверленных в роторе R, проходит в имеющие форму воронок отвер¬ стия статора S. Образую¬ щиеся в этих отверстиях звуковые волны отража¬ ются рефлектором Н и из¬ лучаются в виде направлен¬ ного пучка параллельных лучей. Частота излучае¬ мого звука меняется в за¬ висимости от числа оборо¬ тов от 1 до 200 кгц. В диа¬ пазоне 8—10 Кгц сирена развивает акустическую мощность до 35 кет. При этом на площади в 1000 см2 сила звука достигает 10 вт/см2. Коэффициент полезного действия этой сирены колеблется от 50 до 70%. Данных относительно мощностей, развиваемых сиреной на более высоких частотах, еще не имеется. В зависимости от типа приданного си¬ рене рефлектора звук может либо излучаться Фиг. 27. Ультразву¬ ковая сирена фирмы «Ультрасоник Корпо¬ рейшн». в виде параллельного пучка, либо фокусировать^ ся на поверхности жидкости, подаваемой из расположенной на оси сирены кольцеобразной форсунки (см. [909, 3671]). Недавно фирма «Ультрасоник Корпорейшн» выпустила меньшую сирену (модель U4), рас¬ считанную на диапазон частот 500—22 000 гц (фиг. 27). Мощность ее составляет 300 вт на низких частотах и 200 вт на более высоких; это соответствует силе звука 1 —6 вт/см2. Сирена приводится в действие от электродвигателя (мощ¬ ностью 1,5 л. с.) с большим числом оборотов. Сирена, работающая в диапазоне частот до 50 кгц и обеспечивающая акустическую мощность 200 вт, построена также Лимоновым [3771, 3772]. Для обеспечения высокого к. п. д. сирены зазор между ротором и статором у края отверстий должен быть возможно меньшим. Тиде и Фохт [2347] достигают этого при помощи приспособ¬ ления, смещающего ротор при вращении в осе¬ вом направлении и прижимающего его к статору* Удачная конструкция рупора для ультразвуков вых сирен описана в патенте Тиде [2346]1). 5. Ультразвуковой излучатель Гольцмана Как известно, звуковые колебания можно цо- лучить, возбуждая упругие продольные собг Ф и г. 28. Излучатель Гольцмана. ственные колебания в металлических или стек¬ лянных стержнях; основная собственная ча: стота упругих колебаний укрепленного посере¬ г) Соображения о теории и расчете сирен даны в работе Карновского [5190].—Прим. ред.
38 Глава II. Излучение ультразвука дине стержня длиной I равна где Е—модуль упругости в дин/см2, а р—плот¬ ность материала стержня в г/см3. Гольцман [898] предложил метод непрерыв¬ ного возбуждения в таком стержне интенсивных упругих колебаний при помощи механического приспособления (фиг. 28); свободный конец стер¬ жня излучает при этом звуковые волны. Стерж¬ нем S служит стеклянная трубка толщиной от 6 до 8 мм, укрепленйая в центре и заканчивающаяся с одной стороны стеклянным шаром. По большим шкивам Л и Л' и четырем маленьким роликам а' и а', укрепленным на общей плате, ходят бес¬ конечные ремни из мягкой кожи, покрытые с на¬ ружной стороны шелком. Между роликами а и а' находятся еще по два ролика, которые под действием пружин прижимают ремни к стеклян¬ ной трубке; при скольжении вдоль нее рем¬ ней в трубке возбуждаются интенсивные продоль¬ ные колебания. Используя трубку длиной 7,5 см, Гольцман получал при помощи такого приспо¬ собления ультразвук с частотой около 33 кгц при мощности, в 100—150 раз превосходящей мощность обычного свистка Гальтона. § 2. ТЕРМИЧЕСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ Термические излучатели в настоящее время не применяются; мы вкратце остановимся на них лишь из соображений полноты изложения. Альт- берг [103] получал звуковые колебания с часто¬ той до 300 кгц от искрового разряда в зазоре, питаемого от демпфированного колебательного контура. Такие искровые разряды излучают, конечно, широкий спектр; для выделения какой- нибудь одной частоты приходится применять специальные средства—например, диффракцион- ную решетку [1405]. Амплитуда колебаний, излучаемых такими источниками, крайне непо¬ стоянна и зависит от различных факторов, неко¬ торые из которых невозможно контролировать. Излучение таких искровых источников исполь¬ зуется теперь только в немногих исследованиях по распространению звука, в архитектурной акустике при испытании моделей [1464] и при исследованиях передачи звука в музыкальных инструментах [622, 624]. Недавно Фрюнгель [2832] исследовал меха¬ нический к. п. д. искры, получаемой при разряде конденсатора в воде; такой излучатель приме¬ нялся для получения ударных звуковых волн большой интенсивности. Оказалось, что к. п. д., рассчитанный относительно электрической мощ¬ ности, заряжающей конденсатор, составляет при¬ близительно 1%. Поскольку длительность разряда не превосходит 1 мксек., мгновенная мощность такого устройства достигает 105 вт. Возможно, что путем периодического разряда конденсатора удастся таким способом возбуждать в жидко¬ стях периодические затухающие колебания весьма большой интенсивности. Руст и Друбба [4986] применили недавно искровой разряд в воде в качестве импульсного излучателя в эхолоте. Более устойчивые ультразвуковые колебания можно получить от дуги постоянного тока при наложении на нее дополнительной переменной разности потенциалов. Благодаря переменному току происходит периодическое изменение теп¬ лового режима дуги, что приводит к периодиче¬ скому изменению ее объема. Если переменный ток по величине превосходит постоянный, то возникают звуковые колебания удвоенной часто¬ ты. Вместо наложения на дугу переменной раз¬ ности потенциалов от постороннего источника можно, конечно, использовать ее как генератор [528]. Таким методом Дикман [510] получил при помощи дугового генератора, работающего в светильном газе, звуковые колебания с часто¬ той до 780 кгц. Частотой колебательного контура легко управлять, изменяя его емкость; поэтому такие излучатели способны работать в широком диапазоне частот, что, к сожалению, для боль¬ шинства излучателей других типов невоз¬ можно. Используя переменный ток от ламповых генераторов, Палеологос [1496] получил при по¬ мощи дуги в воздухе колебания с частотой до 2000 кгц. Клейн .[4799, 4800] построил термический ультразвуковой излучатель, в котором звуковые волны возбуждаются при помощи высокочастот¬ ного газового разряда, поддерживаемого в горле рупора. Такой «ионофон»1) развивает силу звука порядка 70—80 дб, т. е. 10~9—10-8 вт/см2; сле¬ довательно, его можно использовать для изме¬ рительных целей, а также в качестве дополни¬ тельного высокочастотного излучателя в гром¬ коговорителях. 1) Поставщик: фирма «Одакс» в Монтрейле (Сена, Франция).
§ 3. Электродинамические и электростатические излучатели 39 § 3. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ В описываемых ниже излучателях звука аку¬ стическая энергия получается за счет преобразо- Фиг. 29. Электродинами¬ ческий излучатель Пинча. вания электрической энергии переменного тока. Обычные электроакустические преобразователи, ные системы обладают слишком низкой резо¬ нансной частотой, существенное повышение ко¬ торой невозможно по техническим соображениям. В тех же немногих случаях, когда такое повыше¬ ние оказывается возможным,, как, например, в ленточных телефонах, оно сопровождается сильным уменьшением к. п. д. электроакустиче¬ ского преобразования. Так, например, Мюль- верт [1385] сконструировал ленточный телефон, излучающий колебания с частотой до 200 кгц\ однако акустическая мощность этого телефона не превосходит 0,02 вт [1554, 1842]. Пинчу [1603] принадлежит патентная заявка на электромагнитный излучатель ультразвука, в котором подвижной проводник колеблется в за¬ зоре, пронизываемом переменным магнитным полем. Пример такого рода конструкции изобра¬ жен на фиг. 29. В воздушные зазоры четырех подковообразных магнитов Мх—Л14, набранных из пластин и возбуждаемых переменным током, обтекающим кольцевую катушку S, входит цилин¬ дрическое тело К у выполненное из хорошего про¬ водника и закрытое сверху плоской круглой мембраной Р, излучающей звуковые колебания. Практического применения этот излучатель пока еще не нашел. Аналогичное устройство описано в американском патенте Тернера [2085]. Излучатель, работающий на аналогичном принципе и излучающий заметную мощность в Ф и г. 30. Электродинамический излучатель Клэра. используемые в слышимом диапазоне (телефоны, диапазоне до 40 кгц, описан Клэром [444]. Про¬ громкоговорители), в ультразвуковом диапа- дольный разрез этого электродинамического излу- зоне применяться не могут, так как их подвиж- чателя представлен на фиг. 30, а. Колебательной
40 Глава II. Излучение ультразвука системой служит здесь массивный дюралюминие¬ вый цилиндр Z, который при помощи привинчен¬ ного к нему тонкого кольца укреплен своей сред¬ ней частью в корпусе G. К нижней части цилин¬ дра привинчено кольцо R, входящее в кольцевую щель электромагнита Е. Последний возбуждает¬ ся постоянным током, обтекающим обмотку W. Кольцо R образует короткозамкнутую вторич¬ ную обмотку трансформатора, первичная обмот¬ ка С которого, содержащая 20—30 витков, кре¬ пится неподвижно с наружной или внутренней стороны кольца R в непосредственной близости от него. Если частота тока, обтекающего обмотку С, совпадает с собственной частотой продольных колебаний стержня Z, то в кольце возникают значительные индукционные токи той же частоты и оно втягивается в зазор магнита или выходит из него. Таким образом, в цилиндре Z возбуж¬ даются интенсивные продольные колебания и его верхняя поверхность излучает звуковые волны. Для уменьшения вихревых токов в материале магнита его керн и верхний флянец снабжаются радиальными прорезями. Резонансная характеристика такого устрой¬ ства чрезвычайно остра—логарифмический дек¬ ремент затухания не превосходит 10~4; поэтому Клэр применяет в своем приборе принцип само¬ возбуждения. Для этой цели на керне электро¬ магнита укреплена изолированная от него метал¬ лическая пластинка М, присоединенная к экра¬ нированному проводнику L. Пластинка М и ниж¬ няя поверхность цилиндра Z образуют конденса¬ тор, емкость которого периодически меняется в такт с колебаниями цилиндра. Если подать на этот конденсатор поляризующее постоянное на¬ пряженке и включить его на вход мощного усили¬ теля, выход которого включен на обмотку элект¬ ромагнита, то при правильном подборе фазовых соотношений между входным и выходным напря¬ жениями в системе возбуждаются мощные соб¬ ственные колебания; для правильного подбора фазы в схему усилителя введен фазовращатель. В цилиндре, диаметр которого по порядку величины равен его длине, под действием попе¬ речных сжатий возбуждаются также радиальные колебания. При жестком креплении по средней линии эти колебания приводят к сильному ослаб¬ лению основных колебаний. Чтобы избежать это¬ го ослабления, необходимо укреплять цилиндр в резиновых прокладках или, согласно [2278], подвешивать на мягких пружинах. Дальней¬ шие сведения о конструкции таких электродина¬ мических излучателей и необходимых для их воз¬ буждения электрических устройств можно найти в отчете акустической лаборатории Пенсиль¬ ванского государственного колледжа ([2278], стр. 44 и далее). Еще более высокий к. п. д. можно получить при креплении цилиндра в центре тяжести. В этом случае для обеспечения наилучших условий возбуждения диаметр цилиндра d и длина его I должны удовлетворять соотноше¬ нию d!l=2kh, где k—один из корней функции Бесселя первого порядка. Первым двум корням, таким образом, отвечают отношения dll, равные соответственно 1,178 и 3,393. Схема такого крепления изображена на фиг. 30, б. Цилиндр Z крепится в центре тяже¬ сти к стержню S, выступающему из керна элект¬ ромагнита. В такой конструкции Клэр на ча¬ стоте /=17 ООО гц и при d= 15,2 см и 1=13 см получил к. п. д., равный 30%; ширина резо¬ нансной, кривой А/при излучении в воздух состав¬ ляла при этом приблизительно 1 гц. В своей пер¬ вой работе Клэр указывает, что к. п. д. такого электродинамического излучателя можно допол¬ нительно повысить, если выполнить вибратор из материала с малым механическим демпфиро¬ ванием, например из латуни; короткозамкнутое кольцо R в этом случае для уменьшения элект-. рических потерь должно быть выполнено из меди или серебра, т. е. из материала с высокой про¬ водимостью. КанакиГавро [2603] применяли та¬ кие электродинамические излучатели для получе¬ ния в воздухе плоских волн на частотах до 75 кгц. Эти исследователи возбуждали таким же обра¬ зом и цилиндры с вогнутыми торцевыми поверх¬ ностями. Центр кривизны такой вогнутой поверх¬ ности представляет собой практически точечный излучатель большой мощности1). Джакомини и Бароне2), пользуясь электро¬ динамическим принципом, следующим образом возбуждали продольные колебания в стержнях из изоляционных материалов (стекло, керамика и т. п.) (фиг. 31, а). На заштрихованные части поверхности стержня S, укрепленного посере¬ дине, наносится хорошо проводящее покрытие, например распыленный алюминий. По этой обкладке пропускается переменный ток I. Если затем внести переднюю часть стержня в маг¬ нитное поле Я, то при правильной ориентации поля на обтекаемую током I торцевую поверх¬ ность стержня действует сила /С, направленная вдоль стержня. При совпадении частоты тока / и собственной частоты механических колебаний х) См. также [5188].—Прим. ред. 2) Согласно докладу на Международном электро¬ акустическом конгрессе в Голландии в июне 1953 г.
§ 3. Электродинамические и электростатические излучатели 41 стержня, равной в последнем воз¬ буждаются интенсивные продольные колебания. В стержне могут возбуждаться колебания как основной частоты (&=1), так и нечетных высших порядков (/s—3, 5, ...); нетрудно понять, что, будучи возбужден, такой стержень излучает звуковые волны. Если выполнить аналогичный стержень с круглым поперечным сечением и ориентировать его согласно фиг. 31, б, то благодаря взаимо- Ф и г. 31. Устройство для электро¬ динамического возбуждения в стерж¬ нях продольных (а) и крутильных (б) колебаний. действию магнитного поля и токов, текущих по обкладке в направлении оси стержня, воз¬ никнет сила К, которая возбудит в стержне крутильные колебания частоты ((х—модуль кручения). Повернув магнитное по- 'ле на 90°, можно в том же стержне возбудить продольные колебания. Это дает возможность по экспериментально найденным значениям ча¬ стот ft и ft определять коэффициент поперечного сжатия с (см. гл. V, § 1, п. 1). Согласно формуле (297), 0=^—1, откуда Для возбуждения ультразвуковых колебаний использовался также электростатический прин¬ цип. Так, например, Винсент [2097] для воз¬ буждения продольных колебаний в закреплен¬ ном посередине металлическом стержне помещал на небольшом расстоянии от его плоской торце¬ вой поверхности металлическую пластинку. Если к получающемуся таким образом кон¬ денсатору подвести переменное напряжение, час¬ тота которого вдвое меньше собственной частоты колебаний стержня, то под действием электро¬ статических сил в стержне возбуждаются колеба¬ ния. Иде [3096] улучшил такое устройство, вве¬ дя в конденсатор тонкую слюдяную прокладку, что позволило, не опасаясь пробоя, существен¬ но повысить напряжение. Банкрофт и Джейкобс [2380] преобразовали устройство Винсента в при¬ бор с самовозбуждением; они поместили электро¬ ды у обоих концов стержня и включили один из конденсаторов на вход, а другой на выход уси¬ лителя. При соответствующей полярности в стер¬ жне возникают продольные собственные коле¬ бания. Электростатический ультразвуковой излучатель, построенный аналогично конден¬ саторному микрофону, описал Зеллом [4057]. На тонкую бумажную или из другого диэлект¬ рика фольгу, толщина которой не превосходит нескольких микрон, наносится проводящее по¬ крытие, и фольга с небольшим натяжением укрепляется на металлическом электроде. Зна¬ чительные силы притяжения, возникающие при наложении диэлектрика на электрод, устраняют¬ ся тем, что поверхность электрода делается негладкой (на ней наносятся канавки глубиной и шириной в 0,5 мм). Такой излучатель рабо¬ тает как поршневая диафрагма; он практически не обладает собственными частотами и может использоваться в диапазоне до нескольких сот килогерц. Согласно Мейеру [3553], круглый излучатель такой конструкции, имеющий диа¬ метр 85 мм, при поляризующем напряжении 200 в и переменном напряжении 10 в на частоте 50 кгц на оси, на расстоянии 1 м развивает зву¬ ковое давление порядка 20 микробар (см. также [4014 а]). В этой связи нужно упомянуть две неболь¬ шие работы Фалькенхагена и Миза [2766, 2767], в которых рассматривается вопрос об ультразву¬ ковых излучателях, использующих электрострик- цию. Вследствие электрической поляризации молекул объем материала может меняться под действием электрического поля. Изменение объ¬ ема может быть вызвано также и изменением раз¬ режения материала, обусловленным ориентирую¬ щей поляризацией. Относительное изменение объема в обоих случаях пропорционально квад¬ рату напряженности электрического поля:
42 Глава II. ^ Излучение ультразвука где а—постоянная электрострикции. Если’] на постоянное электрическое поле Е0 наложить пе¬ ременное поле Ел sin со/, то Помимо квадратичного эффекта с удвоенной час¬ тотой, возникает, как мы видим, также и линей¬ ный эффект на частоте подведенного сигнала. Фалькенхаген и Миз наблюдали оба эти эффекта в m-ксилоле, о-ксилоле и толуоле и использо¬ вали их для излучения ультразвука. Сведения о достигаемых таким способом интенсивностях зву¬ ка в настоящее время, к сожалению, отсутствуют. Описанный метод, по-видимому, может найти при¬ менение только для измерительных целей; пре¬ имущество его состоит в том, что он допускает непрерывное изменение частоты излучаемых ко¬ лебаний (см. также работу Руста [3914]). § 4. МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ В большинстве описанных выше излучателей интенсивные колебания возбуждаются лишь при настройке колебательной системы в резонанс с частотой питающего тока. Это условие обяза¬ тельно должно выполняться и в наиболее распро¬ страненных в настоящее время электрических излучателях, в которых упругие механические колебания твердых тел возбуждаются при помо¬ щи ламповых генераторов, способных работать в любом диапазоне вплоть до самых высоких ча¬ стот. Такое возбуждение оказывается особенно простым при использовании двух давно извест¬ ных физических явлений—эффекта магнитострик- ции и пьезоэлектрического эффекта. Мы рас¬ смотрим сначала метод магнитострикции. 1. Эффект магнитострикции Поместим стержень или трубку из ферромаг¬ нитного материала в направленное вдоль него магнитное поле. При этом длина стержня изме¬ нится, причем независимо от направления маг¬ нитного поля, но в зависимости от материала стержня, способа его обработки, величины пред¬ варительного намагничивания и температуры стержень может как удлиниться, так и укоротить¬ ся. Это явление называют магнитострикцией, или, по имени открывшего его ученого, эффектом Джоуля [1009]. Получающиеся за счет магнито¬ стрикции деформации сравнительно малы—от¬ носительное изменение длины имеет величину по¬ рядка 10-6 и поддается наблюдению и измере¬ нию только при помощи микроскопа или оптиче¬ ского рычага (см., например, [899, 1263, 1264]). Электрический метод точного измерения как статических, так и динамических удлинений магнитострикционных стержней описан Куком [2648]. Зависимость деформации некоторых ма¬ териалов от величины магнитного поля пред¬ ставлена графиками фиг. 32, а. Только для стержней из никеля и отожженного кобальта (кривая Со) наблюдается плавный ход кривых: с увеличением магнитного поля эти стержни испытывают возрастающее укорочение, посте¬ пенно достигающее насыщения. Кривые, харак¬ теризующие другие материалы, обладают экстремальной точкой, после которой знак де¬ формации меняется на обратный. Кривые, отно¬ сящиеся к литому и отожженному кобальту, Фиг. 32. Кривые магнитострикцион- ной деформации. а—для железа, никеля и кобальта, б—для железо-никелевых сплавов. По оси абсцисс отложена напряженность магнитного поля в эрстедах. характеризуют влияние способа обработки ма¬ териала на его магнитострикционные свойства. Заслуживает внимания поведение сплавов. Так, например, на фиг. 32,6 показана зависи¬ мость деформации от величины магнитного поля для железо-никелевых сплавов. С увеличением со¬
§ 4. Магнитострикционные излучатели' 43 держания никеля эффект магнитострикции убы¬ вает. В сплаве, содержащем 80% никеля, он со¬ всем отсутствует. Более богатые никелем сплавы претерпевают при магнитострикции уже не удлинение, а укорочение. Экспериментальным и теоретическим исследованиям явления магни¬ тострикции посвящено много работ [899, 1263, 1264, 1308, 1325, 1326, 1927, 2098]. Эффект магнитострикции зависит от темпера¬ туры. С повышением температуры он убывает и в точке Кюри исчезает вовсе. Как и большинство физических явлений, эффект магнитострикции обратим (Маттеучи, 1858 г., и Виллари, 1865г.). При растяжении намагниченного никелевого стержня его намагниченность уменьшается, а при сжатии в продольном направлении, напротив, возрастает. При упругих деформациях стержня в надетой на него обмотке индуцируется э. д. с. Наряду с описанной выше продольной маг- нитострикцией в ферромагнитных материалах наблюдается также объемная магнитострикция, т. е. изменение объема материала при намагничи¬ вании; это изменение может быть как положи¬ тельным, так и отрицательным. Объемная магни¬ тострикция проявляется гораздо слабее, чем продольная, но зато в отличие от последней при ней отсутствует эффект насыщения, т. е. с уве¬ личением магнитного поля изменение объема не уменьшается, а продолжает нарастать по линейному закону. Объемная магнитострикция, как и продольная, обратима. С молекулярно-кинетической точки зрения явление магнитострикции можно объяснить сле¬ дующим образом: ферромагнетизм обусловлен существованием элементарных магнитных дипо¬ лей, которые у ферромагнетиков существенно от¬ личаются от диполей неферромагнитных материа¬ лов. Как и все металлы, ферромагнетики состоят из малых однородных кристаллов, которые рас¬ положены очень плотно и кристаллографические оси которых ориентированы в пространстве беспо¬ рядочно. Отдельные кристаллы объединяются да¬ лее в так называемые домены (области Вейсса); каждый домен состоит из множества кристаллов и образует элементарный диполь. В каждом домене атомные магнитные моменты ориентирован^ в одном направлении, совпадающем с так называе¬ мым «направлением легчайшего намагничивания» и соответствующем минимуму потенциальной энергии. Последняя складывается из энергии кри¬ сталла и, если в материале имеются упругие на¬ пряжения, из энергии этих напряжений. Энергия кристалла минимальна в направлениях его кри¬ сталлографических осей; в железе эти направле¬ ния совпадают стремя ребрами куба, в никеле— с четырьмя его диагоналями. Таким образом, магнитные моменты доменов могут быть ориенти¬ рованы для железа в шести, а для никеля в вось¬ ми направлениях; если материал не намагничен, то все эти направления встречаются одинаково часто и благодаря беспорядочной ориентации магнитных моментов отдельных доменов все они в среднем взаимно компенсируются. Намагничен¬ ность доменов зависит от температуры и ниже точки Кюри возникает спонтанно. Под действием внешнего магнитного поля бес¬ порядочно распределенные направления намагни¬ ченности меняются в результате смещения гра¬ ниц между доменами и большинство доменов ори¬ ентируется в тех из направлений легчайшего намагничивания, которые образуют наимень¬ ший угол с направлением внешнего магнитного поля. При дальнейшем увеличении поля магнит¬ ные моменты доменов поворачиваются в на¬ правлении внешнего поля. Одновременно с таким спонтанным намагничиванием доменов при тем¬ пературе ниже точки Кюри возникает также спон¬ танная деформация кристаллической решетки. Так, например, у никеля постоянная кристал¬ лической решетки в направлении спонтанного на¬ магничивания несколько меньше, чем в перпен¬ дикулярном направлении. Поэтому при изме¬ нении ориентации магнитных моментов в отдель¬ ных доменах, изменяется и кристаллическая ре¬ шетка в них. Множество таких микроскопических деформаций, направленных в одну сторону, приводит к макроскопическому эффекту—изме¬ нению длины, которое и представляет собой явление магнитострикции. Без дальнейших объяснений понятно, что, наоборот, при механической деформации ферро¬ магнетика возникает спонтанная деформация кристаллических решеток в доменах и, следо¬ вательно, меняется их спонтанная намагничен¬ ность; таким образом, у предварительно намаг¬ ниченного ферромагнетика под действием ме¬ ханических деформаций меняется степень на¬ магниченности. Пусть S—упругое напряжение в ферромаг¬ нетике, s—упругая деформация, В—индукция, Я—напряженность возбуждающего магнитного поля. Тогда явление магнитострикции можно представить следующими соотношениями: S = f(B,s) и H = f'(B,s). Полные дифференциалы S и Н можно записать в виде
44 Глава II. Излучение ультразвука и обозначить Здесь у и 8—константы, определяющие прямой и обратный магнитострикционные эффекты, [а—магнитная проницаемость, Е—модуль упру¬ гости. Исходя из термодинамических соотноше¬ ний, можно показать, что прямой и обратный магнитострикционные эффекты связаны соот¬ ношением вытекающим из рассмотрения явления гистере¬ зиса. Таким образом, С учетом последнего равенства уравнения (50) приводятся к виду (прямой магнитострикционный эффект). (51) 's (обратный магнитострик¬ ционный эффект). (52) Эти уравнения описывают поведение ферромаг¬ нетика в магнитном поле и при механических деформациях. Из уравнения (51) для преобра¬ зования магнитной энергии в механическую полу¬ чаем (зажатый стержень), (51а) или (свободный стержень). (516) Для преобразования механической энергии в магнитную, согласно уравнению (52), получаем или Е. «упругие, магнитные и магнитострикционные эффекты в ферромагнетике можно представить в виде следующей схемы: Обе горизонтальные строчки в этой схеме опи¬ сывают упругие и магнитные соотношения в ма¬ териале, а вертикальные столбцы и диагонали— явления магнитострикции. В японской литературе (см., например,. [3256, 3258, 3259]) в качестве магнитострикцион- ной константы используется иногда величина Г, определяемая соотношением где S—упругое напряжение, а /—намагничен¬ ность. Если учесть, что I =*Н (х—магнитная восприимчивость) и что Н и В связаны соотно¬ шением В/Н = =4 тех, то соотношение (53) можно переписать в виде Следовательно, Значения хГ для некоторых магнитострикцион- ных материалов приведены в табл. 3, где для каж¬ дого материала указаны также относительное удлинение МП, наивыгоднейшая напряженность, подмагничивающего поля Я0 и действующая маг¬ нитная проницаемость (л. Кроме того, в табл. 3- приведены значения плотности р, модуля упру¬ гости Е и удельного электрического сопротив¬ ления рэл.. 2. Магнитострикционный вибратор Если поместить никелевый стержень в пере¬ менное магнитное поле, то под действием перио¬ дического намагничивания он будет периоди¬ чески изменять длину. Легко видеть, что в силу независимости деформации от направления поля в отсутствие подмагничивания частота колеба¬ ний стержня будет вдвое больше частоты изме¬ нения магнитного поля. Однако для получения возможно больших механических деформаций це¬ лесообразно ввести постоянное подмагничивание с тем, чтобы работать на наиболее крутом участ¬ ке кривой деформации. Если постоянная состав¬ ляющая магнитного поля не меньше, чем ампли¬ туда переменной составляющей, то, помимо прочего, отпадает необходимость изменять знак магнитного поля; достаточно менять лишь его величину. Деформация стержня происходит в этом случае в такт с изменением поля. В случае настройки частоты возбуждающего поля в ре¬ зонанс с собственной частотой упругих колеба¬ ний стержня амплитуда его колебаний оказывает-
§ 4. Магнитострикционные излучатели 45 Таблица 3 ВАЖНЕЙШИЕ КОНСТАНТЫ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Материал Состав Никель .... Альфер. . . . Гиперник . . . Пермаллой 40 . Сплав NF (аль- сифер) . . . Железо-кобаль- товый сплав •Электролити¬ ческое желе¬ зо Гиперко . . . Пермендюр . * Эти цифры относятся к пермендюровым пластинкам толщиной 0,1 мм, связанным в одно целое клеем-цементом. ся максимальной и концы стержня излучают зву¬ ковые колебания. Собственную частоту стержня при возбуждении в нем колебаний основного типа можно найти из формулы (49). Помимо ко¬ лебаний основной частоты, в стержнях и труб¬ ках можно при соответствующем их креплении возбуждать и колебания на высших гармониках; правда, амплитуда их всегда будет меньше, чем амплитуда основного колебания. Собственные частоты ffс стержня длиной I см определяются формулой (55) где Е—модуль упругости в дин!см*, р—плотность материала стержня в г/см3 и k=\, 2, 3,...— порядок колебания. Здесь, как и в дальней¬ шем, основные колебания рассматриваются как колебания первого порядка. Таким образом, при последняя формула совпадает с формулой (49). Величина fj является характерной для данного материала константой и называется коэф¬ фициентом колебаний. Для никеля 243 600; отсюда вытекает, что собственная частота основ¬ ных колебаний никелевого стержня, имеющего длину 10 см, равна 24,3 кгц. Амплитуда колебаний магнитострикционных излучателей при возбуждении на основной ча¬ стоте имеет величину порядка 10'4/, где I—длина стержня. Наивысшая частота, на которой еще удается возбудить сравнительно интенсивные ко¬ лебания, составляет приблизительно 60 кгц. При этом длина возбуждаемого на основной частоте никелевого стержня оказывается равной всего 4 см. Возбуждение колебаний основного типа в более коротких стержнях наталкивается на трудности, и приходится прибегать к возбужде¬ нию колебаний высших порядков, несмотря на связанное с этим уменьшение мощности. Одна¬ ко Винсенту [2099] удалось при помощи магни- тострикции возбуждать в никелевых стержнях колебания основного типа с частотой вплоть до 1280 кгц (1=1,9 мм) (см. также [4808]). Магнитострикционпое удлинение, (Л//I). 1 0-6 Напряженность подмагни- чивающего поля Но, эрсте< Магнитострикционная кон¬ станта '/.Г, 104 дин/см^Х Хэрстед Магнитострикционная эффективность */.Г2 1010 ед CGS Действующая магнитная проницаемость |л, (при поле Н) Электрическое сопротив¬ ление оэл> 10-6 ом-см Модуль упругости Е, 1011 дин/см* Плотность р, г/смЪ Коэффициент связи k
46 Глава II. Излучение ультразвука Пирс [1589, 1591] предложил для возбужде¬ ния на высоких частотах стержни особой формы, обладающие при колебаниях высших порядков более высоким к. п. д. Для стержней и трубок магнитострикцион- ных излучателей пригодны лишь те материалы, которые, помимо сильно выраженного магнито- стрикционного эффекта, обладают и большой механической прочностью на разрыв. Особенно хорошо зарекомендовали себя чистый никель и Фиг. 33. Номограмма для расчета продольных магнитострикционных вибраторов. различные никелевые сплавы. Пирс рекоменду¬ ет применять сплав, содержащий 36% никеля и 64% железа (инвар), и так называемый монель, представляющий собой сплав никеля и меди (68% никеля, 28% меди и небольшие примеси железа, кремния, марганца и углерода). Мож¬ но также применять хромо-никелево-железный сплав цекас (Cekas)’ содержащий 59,9% никеля, 11,2% хрома, 26,9% железа и 2% марганца, а также никелевую сталь индилатан (Indilatans), состав которой близок к инвару. Чтобы избежать необходимости применения дополнительных ис¬ точников тока, для подмагничивания исполь¬ зуются, особенно в магнитострикционных при¬ емниках звука, материалы с большой остаточ¬ ной индукцией. Так, например, Кемп [405] при¬ меняет сплав пермендюр 2V, содержащий 2% ванадия, 49% железа и 49% кобальта. Недавно Суссман и Эрлих [4198] нашли, что для магнитострикционных излучателей с ус¬ пехом можно применять поставляемый фирмой «Вестингауз электрик корпорейшн» сплав ги- перко, содержащий железо, 34,5—35,5% кобаль¬ та и 0,4—0,5% хрома (см. также [2441, 4219]). Механические параметры некоторых матери¬ алов, значение которых необходимо для расчета собственных частот стержней, приведены в табл. 4. Таблица 4 ПЛОТНОСТЬ Р, МОДУЛЬ УПРУГОСТИ Е И КОЭФФИЦИЕНТ КОЛЕБАНИЙ til РАЗЛИЧНЫХ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Материал г/см% Е, 1011 дин/см.% hi Никель (твердый) . . . 8,88 22,63 252 400 Никель (мягкий) . . . 8,86 19,62 235 300 8,9 15,75 210 800 8,1 14,22 209 500 Цекас 8,4 18,54 234 900 Никелево-цинковый фер¬ рит 4,7 12,5 258 000 На фиг. 33 приведена заимствованная из работы Койла [458] номограмма для расчета собствен¬ ных частот магнитострикционных вибраторов, длиной 30—300 мм. На практике параметры мате¬ риалов сильно меняются, особенно в зависимо¬ сти от технологии изготовления; поэтому значе¬ ния, приведенные в табл. 3 и 4, а также получае¬ мые из номограммы, следует рассматривать как ориентировочные. Поведение ферромагнитных стержней в пере¬ менном магнитном поле исследовал в динами¬ ческом режиме Блэк [290]. При заданных размерах стержня собствен¬ ную частоту можно существенно понизить, изго¬ товляя его в виде тонкостенной- никелевой трубки, заполненной материалом с малой ско¬ ростью распространения звука, например свин¬ цом. Стержни из двух металлов, один из кото¬ рых образует сердцевину стержня, а другой— его оболочку, изготавливаемые из металлов с противоположным температурным коэффи¬ циентом собственной частоты, позволяют замет¬ ■ Нержавеющая сталь Сталь (/% углерода) Пермендюр Никель (твердый) Никель (мягкий) Цекас Моиель Инвар Гиперник
§ 4. Магнитострикционные излучатели 47 но уменьшить зависимость собственной частоты вибратора в целом от температуры [1589]. Согласно данным Кунце [1155], в качестве магнитострикционных вибраторов можно при¬ менять и неферромагнитные, например изоля¬ ционные, материалы, если на изготовленные из Фиг. 34. Стержневой магнитострикционный вибратор (а) и пластины, из которых он со¬ ставлен (б). вые токи. Пластины перед сборкой отжигаются; при этом на них образуется оксидный слой, обес¬ печивающий изоляцию их друг от друга. Кроме того, благодаря отжигу сужается гистерезисная петля, т. е. уменьшаются потери на гистерезис. На фиг. 34,а показан внешний вид стержне¬ вого вибратора, а на фиг. 34,6—форма его пла¬ стин. Расположенная на обоих кернах обмотка выполнена так, что магнитное поле замыкается целиком по сердечнику. Благодаря этому даже при малых токах удается получить интенсивное намагничивание и, следовательно, особенно хо¬ рошие условия возбуждения. Пластины связаны в пакет при помощи укрепленных на концах бандажей из пропаянных между собой медных проволок. Можно также склеивать пластины [2597]L На фиг. 35 показана конструкция магнито- стрикционного вибратора с большой излучающей поверхностью, предназначенного для гидроаку¬ стических целей. Он представляет собой пакет, набранный из пластин, имеющих ряд продоль¬ ных прорезей, в которые, как это показано на фиг. 35, а, укладывается возбуждающая обмот¬ ка. Излучающая поверхность изображенного виб¬ ратора равна 10 х20 см2. Такого рода вибраторы выпускаются в настоящее время на частоты от них стержни наносить покр&тия из ферромаг¬ нитного материала (например, никеля) или если набирать вибратор из пластин, покрытых с одной или с обеих сторон тонким слоем ферромагнит¬ ного материала. В последнем случае сводятся к минимуму потери в вибраторе за счет вихре¬ вых токов. В целях уменьшения потерь на вихревые токи и связанного с этим нагрева вибратора, приводящего к изменению его собственной ча¬ стоты, в мощных стержневых магнитострикцион¬ ных вибраторах целесообразно применять тонко¬ стенные трубки, снабженные продольными про¬ резями и для лучшего излучения закрытые с одного торца пластинкой. Применение трубок имеет, однако, тот недостаток, что вследствие малого поперечного сечения в них быстро на¬ ступает магнитное насыщение. Такие вибраторы в настоящее время еще при¬ меняются при научных исследованиях; однако в технике находит все более широкое распростра¬ нение другой способ построения мощных магни¬ тострикционных вибраторов. Их изготовляют на¬ подобие трансформаторных сердечников из от¬ дельных пластин толщиной 0,1—0,3 мм. При том значительно уменьшаются потери на вихре¬ Фиг. 35. Конструкция магнитострикционного излу¬ чателя. а—схематическое изображение, б—внешний вид излучателя фирмы «Атлас-Верке». 20 до 200 кгц. При частоте 200 кгц длина вибрато¬ ра в направлении колебаний не превосходит 1 см. Эта частота является предельной для мощ¬ ных излучателей, работающих на магнитострик- ционном принципе. Возбуждение колебаний на более высоких частотах связано с заметным па¬ дением к. п. д., поэтому практического приме¬ нения оно пока не находит. Теоретические исследования, касающиеся рас¬ чета вибраторов, набранных из пластин, можно
48 Глава II. Излучение ультразвука найти в работе Кемпа [404] и в очень обстоятель¬ ной работе Кикучи и Фукушима [3259]. При колебаниях основного типа, которые бла¬ годаря получаемому при них довольно большому к. п. д. одни только и имеют практическое зна¬ чение, частицы вибратора колеблются нормально по отношению к некоторой узловой плоскости, проходящей через середину стержня. Частота определяется при этом профилем вибратора и константами его материала. Для вибратора типа, изображенного на фиг. 36, основная частота определяется формулой где b и h—размеры вибратора (см. фиг! 36). (Вывод этой формулы можно найти в работе [817].) Таким образом, собственная частота у такого вибратора несколько ниже, чем у стержня равной длины. Всю конструкцию можно рассматривать как три отдельных стержня, нагруженные на обоих концах дополнитель¬ ными массами. Для ви¬ братора, составленно¬ го из пластин твердо¬ го никеля при b =h = = 10 см, основная час¬ тота колебаний, согла¬ сно приведенной выше формуле, оказывается равной 20,2 кгц. В последнее время в качестве магнитострик¬ ционных вибраторов с успехом используются ферриты, применяемые в технике высоких частот в качестве магнитных сердечников. Такие прес¬ сованные материалы обладают высоким электри¬ ческим сопротивлением; поэтому потери на вих¬ ревые токи в них практически отсутствуют и их можно применять на высоких частотах. К этому нужно добавить, что в этих керамических мате¬ риалах модуль упругости зависит от темпера¬ туры гораздо меньше, чем в металлах. Следую¬ щее достоинство таких материалов состоит в том, что из них можно прессовать вибраторы любой формы. Исследование ферритовых виб¬ раторов выполнено Вейссом [4375] и Сикстусом [5029]. Значения упругих констант для никеле¬ во-цинкового феррита приведены в табл. 4. К сожалению, механическая прочность феррито¬ вых вибраторов меньше, чем обычных металличе¬ ских; поэтому в мощных вибраторах их, по-види¬ мому, применять нельзя (см. также [4673, 4978]). Для уменьшения длины стержней, исполь¬ зуемых на низких частотах, их иногда утяжеля¬ ют, укрепляя на концах толстые металлические пластины. Так, например, поступает Куяма [1158], применяя такие вибраторы в качестве приемников звука. Собственную частоту такого вибратора, со¬ гласно Релею [1690], можно вычислить по фор¬ муле где Е—модуль упругости!материала стержня в дин/см2, г—радиус, а I—длина стержня в см, т—масса стержня, а М—масса каждой из металлических плас¬ тин в г. Собственные частоты двух вибра¬ торов такого типа, из¬ готовленных из ни¬ келя, имеющих раз¬ меры г =1 мм, 1 = 9 мм и снабженных 3-мил¬ лиметровыми круглы¬ ми пластинами диа¬ метром 10 и 15 мм, рав¬ ны соответственно 35,8 и 22,9 кгц. При такой конструкции обмотка удобно рас¬ полагается между пла¬ стинами. Излучение звука происходит в направлении, нормальном по отношению к торцевым поверх¬ ностям вибратора; поэтому, придавая этим поверхностям соответствующую криволинейную форму, можно получить эффект фокусировки и тем самым заметно повысить интенсивность звука1). Такого рода вибратор, рассчитанный на частоту 175 кгц и предназначенный в основном для медицинских целей, изображен на фиг. 37. Иногда необходимо заставить магнитострик- ционный вибратор излучать звук в жидкости только в одном направлении; для этого на проти¬ воположном его конце создают воздушную по¬ душку. Звуковая энергия отражается от такой подушки, причем фаза колебаний при отраже¬ нии изменяется на 180° и отраженные колебания х) О применении вогнутых излучателей для фоку¬ сировки ультразвука см. подробнее на стр. 90.— Прим. ред. Фиг. 36. К расчету соб¬ ственных колебаний магни- тострикционного вибратора. Ф и г. 37. Магнитострик- дионный вибратор с вогну¬ той излучающей поверх¬ ностью.
§ 4. Магнитострикционные излучатели 49 достигают излучающей поверхности в нужной фазе. Благодаря этому излучаемая мощность увеличивается в четыре раза. В качестве воз¬ душной подушки хорошо зарекомендовала себя пористая резина толщиной от % до 1 см. При работе в жидкостях вибраторов, соста¬ вленных из отдельных пластин, жидкость посте¬ пенно проникает в ничтожные зазоры между пластинами, что приводит к возрастанию потерь на трение. Для устранения этого недостатка в последнее время изготовляют вибраторы, на торцевые поверхности которых нанесен тонкий металлический слой, тщательно отполированный. Такие вибраторы, изготовляемые фирмой «Атлас- Верке» в Бремене, имеют более высокий к. п. д. (см. п. 4 настоящего параграфа). Описанные выше магнитострикционные стерж¬ ни и закрытые по концам пластинами трубки при возбуждении в них продольных колебаний излучают звук своими торцевыми поверхно¬ стями. Однако иногда, например в гидроаку¬ стике, встает вопрос о равномерном излучении звука во всех направлениях в некоторой пло¬ скости или о придании излучателю особой диаграммы направленности. Ненаправленное излучение можно получить, выполняя вибратор в виде кольца и возбуждая в нем при помощи магнитострикции радиальные колебания, при которых средняя линия кольца образует окруж¬ ность периодически меняющегося радиуса, а по¬ перечные сечения колеблются без вращения1). При этом наружная поверхность кольца излу¬ чает звук по радиусам. Собственные частоты колеблющегося таким образом кольца опреде¬ ляются формулой (58) где г—средний радиус кольца, Е—модуль упру¬ гости, р—плотность материала кольца и с— скорость распространения звука в нем. Как видно из формулы (58), собственная частота кольца из заданного материала зависит только от его радиуса2). Такие кольцеобразные вибраторы впервые в техцике гидроакустики применил Гер диен [693] и позднее Вуд, Смит х) Такая конструкция позволяет получить нена¬ правленное излучение лишь в одной плоскости, а именно в плоскости кольца.—Прим. ред. 2) Это справедливо лишь в том случае, если кольцо можно рассматривать как свернутый стержень, т. е. если длина вблны в кольце много меньше, чем размеры его поперечного сечения. Учет толщины кольца см. в работе Бакенса [5179].—Прим. ред. 4 Л. Бергман иМак-Гичи[2171]. Кемп[405] описывает радиаль¬ ный магнитострикционный вибратор мощностью 100 e/п, работающий на частоте 25 кгц. Кольце¬ вой вибратор можно возбуждать при помощи надетой на него тороидальной обмотки. Чтобы получить эффективное излучение во внешнее пространство, нужно все кольцо с наложенной на него обмоткой заполнить соответствующей массой. Кемп [405] использует для этой цели полимеризованную смолу синварен 675. Еще лучше снабдить кольцеобразные пластины мно¬ жеством отверстий и уложить в них возбуждаю¬ щую обмотку, как это показано на фиг. 38. В зависимости от того, проходит ли обмотка Фиг. 38. Конструкция кольце¬ образного магнитострикционного вибратора. по внутренней или наружной поверхности коль¬ ца, вибратор излучает звук во внешнее или внутреннее пространство. Неизлучающую по¬ верхность покрывают в качестве воздушной по¬ душки пористой резиной. При излучении звука во внутреннее пространство кольца здесь до¬ стигаются весьма большие интенсивности звука. На фиг. 39 показано, каким образом можно при помощи конического отражателя получить от кольцевого вибратора, излучающего своей внешней или внутренней поверхностями, парал¬ лельный пучок, ориентированный перпендику¬ лярно к плоскости кольца (см., например, [2367, 3258, 4222]). Вопрос о влиянии отверстий для обмоток, а также слоя клея между отдельными пластинами, на собственную частоту кольцевых вибраторов рассмотрен в работе Кикучи и Фукушима [3259]. Согласно Кальмайеру [1011], для понижения собственной частоты вибратора при заданном радиусе или уменьшения радиуса при заданной частоте можно наружную или внутреннюю по¬ верхность кольца или и ту и другую выполнить зубчатыми, как это показано на фиг. 40; при этом
50 Глава II. Излучение ультразвука колеблющаяся масса возрастает без изменения упругости. Для уменьшения потерь на вихре¬ вые токи такие вибраторы набирают из отдель¬ ных, изолированных друг от друга пластин. При Фиг. 39. Разрез кольцеобразных магнитострикцион¬ ных вибраторов, предназначенных для направленного излучения. а—конструкция, использующая радиальное излучение во внеш¬ нее пространство, б—конструкция, использующая излучение во внутреннее пространство. такой конструкции возбуждающую обмотку мож¬ но укладывать в пазы кольца. Кальмайер опи¬ сывает далее [1012] магнитострикционный вибра¬ тор (фиг. 41), излучающую поверхность которого образуют торцы продольно колеблющихся зуб¬ цов Sv S2 и т. д., расположенных на внутреннем теле К, рассматриваемом в данном случае как жесткое. Обмотка наносится так, чтобы магнит¬ ный поток, пронизывающий соседние зубцы, Фиг. 40. Кольцеобразный магниго- стрикционный вибратор. был направлен в противоположные стороны, что облегчает замыкание магнитных силовых линий. Придавая поверхности, образованной торцами зубцов, различную форму, можно варьировать диаграмму направленности. Этого можно также достигнуть, возбуждая отдельные зубцы со сдвигом фаз по отношению друг к другу. Во всех описанных выше магнитострикцион¬ ных вибраторах использовалась только продоль¬ ная магнитострикция. Согласно новому пред¬ ложению Руста [3918], для излучения звука мож¬ но применять и объемную магнитострикцию. Так, например, можно вводить в жидкость ферромагнетик в порошкообразной форме, при этом требуется лишь, чтобы для уменьшения потерь на вихревые токи жидкость являлась хорошим диэлектриком и чтобы, кроме того, она не вступала в химическую реакцию с фер¬ ромагнетиком. С другой стороны, для обеспе¬ чения более сильной связи между частицами и жидкостью и повышения проницаемости це¬ лесообразно примешивать к изоляционному маслу поляризующиеся (дипольные) примеси, увеличивающие адсорбцию на граничных по¬ верхностях. В качестве ферромагнетика хорошо Фиг. 41. Обмотка кольцеоб¬ разного магнитострикционного вибратора. зарекомендовало себя порошкообразное карбо¬ нильное железо. Количественные данные об объемной магнитострикции некоторых других ферромагнитных порошков можно найти в рабо¬ те [3930]; значение dVIV при напряженности поля 2500 эрстед лежит в пределах между + 16 и—65-10"6. Продольный разрез ультразвукового излу¬ чателя, использующего объемную магнито¬ стрикцию, изображен на фиг. 42. В сосуде помещается смесь изолирующего масла и карбо¬ нильного железа; в эту смесь утоплена возбу¬ ждающая обмотка, причем таким образом, чтобы магнитные силовые линии пронизывали возмож¬ но большее число частиц железа. Для выхода звуковых волн в соответствующем месте сосуда имеется окно, выполненное из металлической фольги или из пластинки толщиной &Х/2; в последнем случае пропускание звука макси¬ мально для колебаний с длиной волны X. Недостатком излучателей, использующих объемную магнитострикцию, является потреб-»
§ 4. Магнитострикционные излучатели 51 ность в больших напряженностях магнитного поля. Поэтому они находят применение только при импульсном излучении ультразвука. В этом случае требуемые кратковременные, но весьма большие напряженности поля удается сравни¬ тельно легко получить путем разряда конден¬ саторов на возбуждающую обмотку. Поскольку такой излучатель не обладает собственными частотами, процессы установления и затухания Фиг. 42. Излучение звука при помощи объемной магнитострик¬ ции. колебаний, затрудняющие реализацию импульс¬ ных резонансных вибраторов, здесь никакой роли не играют. Руст и Пильц [3930] показали недавно, что в тонкостенных полых шарах продольный магни¬ тострикционный эффект может привести к лю¬ бопытному объемному эффекту. Если намагни¬ тить полый шар, то магнитные силовые линии, пронизывающие его стенки, соединяют два про¬ тивоположных полюса по дугам больших кру¬ гов; при этом в силу продольной магнитострик¬ ции меняется радиус шара. Пусть обусловлен¬ ное продольной магнитострикцией удлинение материала шара есть £ ==Д///; тогда при намагни¬ чивании длина окружности шара U увеличи¬ вается на AU—W, а радиус его—на AR^R. Объем шара становится при это]м равным Изменение объема составляет, следовательно, AV’r=4'jui?3£, а объемный эффект, т. е. относи¬ тельное изменение объема, ДУ/У=3£. Итак, даже при небольшой напряженности поля имеет место значительное изменение объема. Пробле¬ матичным является только вопрос об изготовле¬ нии небольших и с целью уменьшения потерь на вихревые токи тонкостенных полых шаров из ферромагнитных материалов. Т еория магнитострикционного вибратора^ Стержень длины I и поперечного сечения Fr в котором периодическая сила К возбуждает продольные колебания, можно представить себе в виде двух масс т, соединенных гибкой связью. Уравнение движения такой системы записывает¬ ся в виде (59) где х—удлинение, обусловленное силой Кг г—коэффициент трения, Е—модуль упругости, EF/1—так называемая жесткость стержня* Вы¬ нуждающая сила обусловлена прямым магни- тострикционным эффектом; она, следовательно, связана с индукцией магнитного поля выраже¬ нием (51а) K = tFB. Возбуждаемая в стержне магнитная индукция складывается из двух частей: из индукции B{eiwtt обусловленной переменным током i, и из индук¬ ции ВтУ обусловленной обратным магнитострик- ционным эффектом. Для последней, согласно (52а) и с учетом (50а), мы можем написать Тогда уравнение (59) примет вид или, иначе, Интегрируя последнее уравнение, получаем где для сокращения положено Е—а вре¬ менной множитель e}'wt опущен. Выведенная формула получена из рассмотре¬ ния механической колебательной системы, кото¬ рую образует магнитострикционный вибратор. Обратимся теперь к электрическому контуру, образованному обмоткой вибратора с помещен¬ ным в ней стержнем, и применим к этому кон¬ туру закон Ома, Мы, очевидно, можем 4*
52 Глава II. Излучение ультразвука написать где и—переменное напряжение, развиваемое источником, питающим вибратор, i—ток, обте¬ кающий обмотку, L—индуктивность обмотки, R—ее активное сопротивление, Ф—поток, обу¬ словленный обратным воздействием колеблю¬ щегося стержня на обмотку. Если стержень зажат и механические колебания в нем отсут¬ ствуют, то поток Ф равен нулю. Таким образом, можно считать, что поток Ф пропорционален индукции Вт, обусловленной обратным магнито- стрикционным эффектом. Если обозначить коэф¬ фициент пропорциональности через k, то напря¬ жение и', индуцируемое в обмотке за счет коле¬ баний стержня, с учетом (60) будет равно Заменяя dxldt согласно выражению (61), по¬ лучим Учитывая, что В{=Ы, где с—константа, зави¬ сящая, во-первых, от формы и числа витков обмотки и, во-вторых, от проницаемости мате¬ риала стержня, можем переписать последнее выражение в виде (бза) (бзб) где Z =]/ г2 + [та)—(ьПЫ)]2—полное механи¬ ческое сопротивление вибратора. Нетрудно заметить, что сумма квадратов X В W с учетом (63а) равна (64) .Это уравнение окружности радиуса А12г, про¬ ходящей через начало координат. Следовательно, если отложить по оси абсцисс W, а по оси орди¬ нат X, то мы получим указанную окружность. К значениям активного и реактивного сопро¬ тивлений, относящимся к самому вибратору, нужно прибавить величины, характеризующие возбуждающую обмотку, и полная электриче¬ ская эквивалентная схема магнитострикционного вибратора будет иметь вид, изображенный на фиг. 43. Собственно вибратор характеризуется на этой схеме величинами Lm, Cm, Rm к Rs, являющимися электрическими аналогами массы т, упругости £, сопротивления трения г, и акустического сопротивления излучения rs. Фиг. 43. Электрическая эквива¬ лентная схема магнитострикцион¬ ного вибратора. Параллельно всем этим величинам включены соединенные последовательно индуктивность возбуждающей обмотки Ьэл. и омическое сопро¬ тивление 7?Эл., обусловленное потерями в обмот¬ ке, гистерезисом и потерями на вихревые токи. Если измерить результирующие активное и реактивное сопротивления магнитострикцион¬ ного вибратора при разных частотах и нанести эти значения на график в прямоугольной системе координат, то мы получим диаграмму сопро¬ тивлений, изображенную на фиг. 44. При очень низких частотах сопротивление вибратора мало и чисто активно: оно определяется здесь в основ¬ ном величиной #эл.. С повышением частоты гра¬ фик поднимается за счет влияния Ьэл.\ на ча¬ стоте порядка 85 кгц начинает сказываться влияние механической колебательной системы и далее кривая описывает окружность, о кото¬ рой шла речь выше; диаметр этой окружности тем больше, чем меньше затухание в вибраторе. По такой диаграмме легко определить как эле¬ ктрические, так и механические параметры виб¬ ратора. Вышеизложенные соображения почерпнуты из работ Пирса [1589, 1591] и Баттерворта и Смита [397]. Дальнейшие подробности можно найти в работах Фреймана [645] и Ланге и Майерса [1175]. По вопросу о электрической эквивалентной схеме магнитострикционного виб¬ Величина t Л/{г+/[тсо—(eFhl)]} называется комплексным сопротивлением движения магни- тострикционного вибратора. Она составляется из активного сопротивления W и реактивного сопротивления X, причем
§ 4. Магнитострикционные излучатели 53 ратора следует также сослаться на книгу Фи¬ шера «Основы электроакустики» [2798] и работу Скудржика [4108]1). Наклонное расположение диаметра окруж¬ ности на диаграмме сопротивлений фиг. 44 обусловлено потерями на гистерезис и вихре¬ вые токи в материале вибратора. Так же как Активное сопротивление, ом Фиг. 44. Диаграмма сопроти¬ влений магнитострикдионного вибратора. в трансформаторе с разомкнутой вторичной обмоткой, потери на гистерезис растут пропор¬ ционально частоте, а потери на вихревые токи— пропорционально квадрату частоты; таким обра¬ зом, общие потери на единицу объема вибра¬ тора п можно представить в виде n = nh + nw = khf + kwf2, (65) где tih и nw—соответственно потери на гисте¬ резис и вихревые токи в 1 смг материала вибра¬ тора. Коэффициенты kh и kw легко определить графически из кривой, на которой отложены значения n/f в функции частоты f. Согласно Штейнкампу [4171], для никеля йЛ=4,8-10"4, &ш=5,2-10~6; при этом частота в формуле (65) должна быть выражена в килогерцах. Потери на гистерезис можно уменьшить только соответствующим выбором материала. Особенно хорошими в этом отношении являются железо-никелевые сплавы, содержащие от 40 до 70% никеля. Так, например, в сплаве гипер- ник (50% Ni, 50% Fe) потери на гистерезис *) См. также работы Гутина [5185, 5186] и Харке- вича [5120, 5272J. —Прим. ред. составляют лишь 4% от потерь в чистом никеле. Теоретическое исследование магнитного и упру¬ гого гистерезиса можно найти в работе Кикучи и Шимицу [3260]. Для уменьшения потерь на вихревые токи имеется два пути: во-первых, повышение элек¬ трического сопротивления материала вибратора и, во-вторых, изготовление вибратора из воз¬ можно более тонких пластин. О последнем спо¬ собе мы уже говорили выше. Целесообразно принимать толщину пластин равной глубине проникновения переменного магнитного поля в материал, из которого выполняется вибратор. Глубина проникновения de, определяющая, на каком удалении от поверхности напряженность переменного магнитного поля падает в е раз, зависит от удельного электрического сопро¬ тивления рэл., магнитной проницаемости р и ча¬ стоты f и определяется формулой /: Ф и г. 45. Зависимость глубины проникновения пере¬ менного магнитного поля в ферромагнитный материал от частоты. зоне частот, в котором обычно работают магни¬ тострикционные вибраторы, наивыгоднейшая толщина пластин составляет от 0,2 до 0,05 мм. Таким образом, можно определить граничную частоту /гР., при которой глубина проникнове: ния равна толщине пластин d. Согласно фор¬ муле (66), Зависимость de от частоты для никеля, гиперника и пермендюра графически изобра¬ жена на фиг. 45. Легко видеть, что; в диапа-
54 Глава II. Излучение ультразвука Помимо рассмотренных макроскопических вихревых токов, вследствие вращения вектора намагниченности и смещения границ доменов в ближайшей их окрестности возникают микро¬ скопические вихревые токи, которые, конечно, также ослабляют магнитострикционный эффект. Простой расчет показывает, что эти токи, зави¬ сящие от глубины проникновения переменного магнитного поля в домены, могут сказываться лишь при частотах порядка нескольких мега¬ герц и выше; поэтому при более низких часто¬ тах, на которых только и работают магнито¬ стрикционные вибраторы, микроскопическими вихревыми токами можно полностью пренебречь. 3. Конструкции магнитострикционных излучателей Возбуждение стержней и трубок можно осуществлять различными способами. Пирс [1589, 1591, 1595], построивший один из пер¬ вых магнитострикцион¬ ных излучателей, приме¬ нил схему с самовозбуж¬ дением на электронной лампе, изображенную на фиг. 46. На правую часть укрепленного посередине между двух лезвий стер¬ жня S одета обмотка Llf образующая совместно с емкостью С колебатель¬ ный контур, включен¬ ный в анодную цепь лам¬ пы R. На левом конце стержня расположена об¬ мотка L2, присоединенная своими концами к сет¬ ке и катоду лампы. Внутренний диаметр обеих обмоток достаточно велик для того, чтобы стер¬ жень мог свободно перемещаться в продольном направлении. Самовозбуждение в этой схеме про¬ исходит за счет обратного магнитострикцион- ного эффекта, состоящего в том, что при упругих деформациях стержня меняется его намагничен¬ ность, благодаря чему в обмотке L2 индуци¬ руется э. д. с., управляющая через сетку лампы ее анодным током. Возникновение колебаний регистрируется по показаниям включенного в схему миллиамперметра А, измеряющего анодный ток. Источником подмагничивания в таком устройстве служит постоянная составляю¬ щая анодного тока или расположенный вблизи стержня постоянный магнит. Теорию магнитострикционного генератора можно найти у Пирса [1589, 1591], Фреймана Фиг. 46. Схема маг¬ нитострикционного из¬ лучателя Пирса. [645], Баттерворта и Смита [397], а также у Пирса и Нойса [1595]. Наглядные результаты можно получить, если пренебречь самовозбуждением колебаний в стержне. Рассмотрим схему фиг. 47. На оси обмотки расположен один конец никелевой трубки N, покоящейся на двух опорных лезвиях и S2, помещенных в узлы колебаний; таким образом, низшей частотой, на которой может ко¬ лебаться трубка, является собственная частота Фиг. 47. Схема магнитострикционного излучателя с дополнительным подмагни- чиванием и индикаторным контуром. колебаний второго порядка. Обмотка Ь± и ем¬ кость С образуют колебательный контур, при¬ соединенный к электронной лампе R по трех¬ точечной схеме. Поскольку в такой схеме обмот¬ ка обтекается только переменным током, но не постоянной составляющей анодного тока, здесь необходимо постороннее подмагничивание; для этой цели служит обмотка L2. Для обнаружения колебаний служит специальный индикаторный контур, состоящий из одетой на другой конец стержня обмотки L3 и включенных обычным образом детектора D и прибора постоянного тока А. Для устранения непосредственной связи индикаторного и генераторного контуров мож¬ но, согласно Гибеи Блехшмидту [708], включить в индикаторный контур вспомогательную обмот¬ ку L', которая компенсировала бы взаимную индукцию между обмотками Lx и L3. По данным Шмида и Еттера [1867], относи¬ тельные измерения продольных колебаний та¬ кого магнитострикционного вибратора можно производить при помощи двух надетых на стержень небольших измерительных обмоток, намотанных в противоположных направлениях и соединенных последовательно; они присоеди¬ няются ко входу усилителя, выход которого включен на выпрямитель и гальванометр. На из¬ мерительные обмотки надета еще одна обмотка, по которой протекает постоянный ток, под- магничивающий конец вибратора. При коле¬
§ 4. Магнитострикционные излучатели 55 баниях вибратора он действует как магнит и индуцирует в измерительных обмотках на¬ пряжения, которые в силу противоположных направлений намотки складываются. Посто¬ ронние же магнитные наводки, например от ге¬ нератора, индуцируют в обеих измерительных обмотках э. д. с. одного знака, компенсирующие друг друга. Очень чувствительный метод обнаружения колебаний магнитострикционных вибраторов, Фиг. 48. Конструкция магнитострикционного виб¬ ратора с отдельным подмагничиванием. основанный на использовании падающей части резонансной кривой колебательного контура, описан Симоном [ 1936]. На фиг. 48 изображена конструкция магнито¬ стрикционного излучателя, предложенная Са¬ лисбери и Портером [1790]; подмагничивание используемой в качестве вибратора никелевой трубки R осуществляется здесь при помощи специального электромагнита. Трубка проходит своей нижней половиной через отверстия в обоих плоских полюсных наконечниках Р электромаг¬ нита, возбуждаемого обмоткой S2. Благодаря такой конструкции существенно уменьшается сопротивление магнитной цепи и возрастает к. п. д. Служащая для возбуждения трубки R обмотка S19 обтекаемая током высокой частоты, помещается между полюсными наконечниками и заключена в выполненный из изоляционного материала корпус G, в котором для отвода тепла циркулирует масло. Для уменьшения высоко¬ частотного магнитного потока через электро¬ магнит и потерь на вихревые токи полюсные наконечники покрыты листовой медью К. Аналогичный по конструкции магнитострик¬ ционный излучатель большой мощности, пред¬ назначенный для слышимого диапазона частот, описан Гейнсом [677, 678]. На фиг. 49 представлена схема, позволяющая одну и ту же обмотку использовать как для возбуждения, так и для подмагничивания маг¬ нитострикционного вибратора. С этой целью постоянное напряжение, служащее для подмаг¬ ничивания , подводится через дроссели D1 и D2, предохраняющие бата¬ рею В от высокочастот¬ ного тока, поступающе¬ го от лампового генера¬ тора. Для защиты гене¬ ратора высокой частоты от постоянного напря¬ жения служит конденса¬ тор С, который одновре¬ менно можно использо¬ вать для настройки ко¬ лебательного контура. В качестве примера на фиг. 50 изображен внешний вид ультразву¬ кового генератора NV54 фирмы «Атлас-Верке» в Бремене, отдающего на частотах 20—30 кгц мощ¬ ность 1,5 кет. Большие штурвалы на панели служат для настройки и регулировки мощности. Фиг. 50. Ультразвуковой генератор фирмы «Атлас-Верке», внешний вид. На фиг. 51 представлен внутренний вид прибо¬ ра. Слева вверху виден конденсатор настройки, В Фиг. 49. Схема вибра¬ тора, в котором катушка колебательного контура одновременно исполь¬ зуется и для подмагни¬ чивания.
56 Глава II. Излучение ультразвука справа—работающие по двухтактной схеме ге¬ нераторные лампы, а слева внизу—катушка индуктивности. Фиг. 51. Ультразвуковой гене¬ ратор фирмы «Атлас-Верке», внут¬ ренний вид. Принципиальная схема этого генератора приведена на фиг. 52. Генераторные лампы Фиг. 52. Принципиальная схема лампового генератора, предназначенного для питания маг¬ нитострикционного излучателя. включены по двухтактной схеме; каждая из них работает в течение полупериода колебаний с ча¬ стотой 50 гц и колебательный контур возбуж¬ дается попеременно то от одной, то от другой лампы. Таким образом, напряжение высокой частоты, питающее магнитострикционный вибра¬ тор, промодулировано по амплитуде с частотой 100 гц. Источником напряжения подмагничи- вания вибратора служит сухой выпрямитель, собранный по мостиковой схеме; отдаваемый им ток также промодулирован частотой 100 гц. Преимущество такой конструкции состоит в том, что она обеспечивает потребную мощность при сравнительно небольших размерах и низкой це¬ не. В большинстве же приборов, предназначен¬ ных для непрерывной работы, применяется, как правило, немодулированное напряжение вы¬ сокой частоты. Однако это требует построения высоковольтных выпрямителей и фильтров, что существенно удорожает генератор. О магнитострикционных излучателях для медицинских целей см. гл. VI, § 12, п. 1. Подробные сведения о конструкции большого магнитострикционного излучателя, работающего в диапазоне 7—50 кгц и потребляющего мощ¬ ность 2 кет, сообщают Салисбери и Портер [1790]. Меньший магнитострикционный излу¬ чатель, работающий в диапазоне 15—24 кгц и предназначенный для исследования диаграмм на¬ правленности рупоров, описан Голдманом [7211 (см. также [1995, 2324, 2831, 4106, 4257]). Поскольку в магнитострикционных вибрато¬ рах имеют место существенные потери на внутрен¬ нее трение, вихревые токи и гистерезис, они требуют для получения большой акустической мощности достаточно мощных генераторов высо¬ кой частоты. Однако ламповые генераторы доро¬ ги и сравнительно сложны. Поэтому Цширнт [2208] поставил опыты по возбуждению магни¬ тострикционных вибраторов от импульсных ду¬ говых генераторов. Дуговой генератор является простейшим устройством, позволяющим полу¬ чить значительную мощность колебаний высокой частоты при сравнительно высоком к. п. д.; недостатком его является малая стабильность как частоты, так и амплитуды. Как показано на фиг. 53, колебательный контур дугового гене¬ ратора состоит из последовательно соединенных возбуждающей обмотки вибратора S, емкости С и переменной индуктивности L. Настройка контура на собственную частоту механических колебаний вибратора осуществляется при помощи переменной индуктивности L. Дуга питается от сети постоянного тока (400—700 в) через регулировочное сопротивление Rx и дроссель Dv Для подмагничивания вибратора служит отдель¬ ный источник постоянного тока, включенный
§ 4. Магнитострикционные излучатели 57 через регулировочное сопротивление R2 и дрос¬ сели Dx и D2, которые совместно с емкостью С' предохраняют сеть постоянного тока от токов вы¬ сокой частоты. Опыты Цширнта показали, что Фиг. 53. Схема дугового генератора для питания магнитострикционного вибратора. стабильность дуговых генераторов вполне до¬ статочна для практического их использования в магнитострикционных излучателях, особенно в тех случаях, когда излучатель работает в жидкости и обладает поэтому значительным за¬ туханием. Если не стремиться к получению мак¬ симальной мощности, то стабильность дугового генератора можно повысить, отказавшись от применения поперечного магнитного поля и используя тонкие угли, не столь охлаждающие дугу; при этом дуга стабилизируется обратным воздействием на нее вибратора. По вопросу о практическом выполнении магнитострикционных вибраторов нужно ска¬ зать следующее. При желании использовать полученный от магнитострикционного вибратора ультразвук для проведения химических или биологических опытов в жидкости можно, согласно Остров¬ скому [1474], пропустить служащую вибра¬ тором запаянную сверху никелевую трубку R через резиновую пробку G (фиг. 54) снизу в соот¬ ветствующий сосуд Л, содержащий жидкость, на которую должен воздействовать ультразвук. Само собой разумеется, что резиновая пробка должна находиться в том месте трубки, где имеется узел колебаний. Нижняя половина трубки для уменьшения вихревых токов снаб¬ жена продольными разрезами и помещается в катушке высокой частоты S. Для отвода выделяющегося тепла можно во время работы охлаждать трубку снизу струей воды. Анало¬ гичное устройство описано Гейнсом [678]. На фиг. 55 представлен магнитострикцион- ный излучатель, который Шмид и Эрет [18651 использовали для получе¬ ния интенсивных колеба¬ ний в расплавленных метал¬ лах. Снабженная в своей нижней части разрезами никелевая трубка N поме¬ щается в стеклянном сосу¬ де М, через который течет вода, охлаждающая труб¬ ку; в средней части сосуда имеется сужение, на кото¬ ром находится бакелитовое тело В. Помимо ряда от¬ верстий для пропуска во¬ ды, это тело имеет еще цен¬ тральное отверстие, в кото¬ ром при помощи резинового кольца G крепится вибратор, причем крепле¬ ние приходится на такую его точку, где имеется Фиг. 54. Излуче¬ ние ультразвука маг- нитострикционным вибратором в жи¬ дкость. Фиг. 55. Магнитострик- ционный излучатель, пред¬ назначенный для облуче¬ ния расплавленных метал¬ лов. Фиг. 56. Конструкция составного магнито¬ стрикционного вибра¬ тора. узел колебаний. Снаружи на стеклянном сосуде намотаны катушки: S-,—служащая для подмаг- ничивания и обтекаемая постоянным током,
Б8 Глава II. Излучение ультразвука и S2—служащая для возбуждения и обтекаемая током высокой частоты. Содержащий жидкий металл стальной тигель Т при помощи фланца А припаян к верхнему концу никелевой трубки и находится в центре электрической печи. Часто по физическим или химическим сообра¬ жениям магнитострикционный вибратор нельзя непосредственно ввести в облучаемую ультра¬ звуком среду; поэтому Тиде [2056] предложил составной вибратор, в котором используется следующий принцип. Магнитострикционный вибратор М произволь¬ ной конструкции, возбу¬ ждаемый на основной ча¬ стоте, соединен с выпол¬ ненным из подходящего материала стержнем S, собственная частота ко¬ лебаний которого совпа¬ дает с частотой колеба¬ ний вибратора (фиг. 56). Для этой цели вибратор своей нижней частью входит в четырехуголь¬ ное углубление, сделан¬ ное в стержне, а середи¬ на вибратора и середина стержня жестко соеди¬ нены друг с другом ско¬ бой Н. Поскольку в середи¬ не вибратора и стержня имеют место узлы колебаний, обе эти точки неподвижны относительно друг друга. При воз¬ буждении в магнитострикционном вибраторе собственных колебаний он своей нижней торце¬ вой поверхностью воздействует на верхний торец стержня и тем самым возбуждает в нем колебания, находящиеся в противофазе по отно¬ шению к колебаниям вибратора; иными словами, удлинению вибратора соответствует укорочение стержня и наоборот. На фиг. 57 показана прак¬ тическая конструкция такого составного вибра¬ тора. На вибратор надет корпус, в который пропускается вода, отводящая тепло, выделяю¬ щееся при колебаниях вибратора, и одновремен¬ но охлаждающая стержень при погружении его в горячие жидкости. При помощи подобного вибратора можно облучать жидкости и расплав¬ ленные металлы, имеющие температуру до 700°, а также кислоты и щелочи. В тех случаях, когда от колеблющегося стержня, или трубки необходимо получить возможно большее излучение на большой пло¬ щади, можно, особенно на низких частотах, насадить на конец стержня или трубки алюми¬ ниевую пластину. Однако эта пластина должна быть достаточно толстой, ибо в противном случае на ней образуются узловые линии и она будет действо¬ вать как мембрана. В заключение остано¬ вимся на вибраторе, изо¬ браженном на фиг. 58, ко¬ торый предназначен для промышленных целей и за¬ ключен в кожух. Собствен¬ но вибратор, работающий на частоте 175 кгц, имеет форму полусферы диамет¬ ром 18 см; он установлен в сосуде, заполненном обез- гаженной водой и закры¬ том сверху тонкой латунной диафрагмой, слегка выгнутой внутрь. Благодаря такой форме диа¬ фрагмы возникающие в воде пузырьки газа отжимаются в стороны и не попадают в ультра¬ звуковой пучок. Магнитострикционный излучатель, работаю¬ щий на частоте 75 кгц в воздухе и предназначен¬ ный для исследований в области архитектурной акустики, описан Канаком и Гавро [2603]. О стержневом вибраторе из монель-металла, обладающем особо острой резонансной кривой и предназначенном для целей интерферометрии, сообщает Найт [3289]. 4. Мощность и коэффициент полезного действия магнитострикционного излучателя Основным преимуществом магнитострикцион- ных излучателей являются их простота и деше¬ визна. На низших ультразвуковых частотах маг¬ нитострикционные излучатели позволяют по¬ лучить значительную акустическую мощность, причем перегрузка их не приводит к опасности разрушения колебательной системы. Без риска повреждений магнитострикционные вибраторы развивают относительные амплитуды смещения порядка 10“4 *). Опасность разрыва стержня *) Руст и Байлитис [4985] недавно высказали пред¬ положение, что в силу остаточных явлений при возбу¬ ждении колебаний играет роль только разность между деформациями насыщения и остаточной. Поэтому они предлагают в вибраторах кубической формы вводить дополнительное поперечное поле как постоянное, так и переменное. Это должно привести к тому, что в тече¬ ние половины периода колебаний векторы намагничен¬ Ф и г. 57. Внешний вид составного магниго- стрикционного вибрато¬ ра фирмы «Атлас-Верке». Фиг. 58. Магнито¬ стрикционный вибра¬ тор на 175 кгцу вы¬ полненный в форме полусферы.
§ 4. Магнитострикционные излучатели 59 появляется лишь при амплитудах порядка 5-10-4 и больше [677, 678]. Для никелевого стержня длиной 10 см, т. е. при частоте 24 кгц, допустимая амплитуда колебаний составляет, таким образом, 10-3 см, что соответствует при работе в воде мощности примерно 17 вт/см2 (рас¬ чет производится по формулам, приведенным в § 5, п. 5 настоящей главы). В настоящее время при помощи магнистострикционных излучателей получены мощности от 7 до 10 вт!смг. Теорети¬ ческое исследование зависимости мощности маг- нитострикционного вибратора от его формы и способа возбуждения выполнено Лесли [3423]. Дополнительное преимущество магнитострик- ционных излучателей состоит в том, что в проти¬ воположность описываемым ниже пьезоэлектри¬ ческим излучателям они требуют для своей работы сравнительно низких напряжений, что устраняет трудности с обеспечением необходимой изоляции. Что касается электроакустического к. п. д. магнитострикционного излучателя г\эа, то нужно иметь в виду, что этот последний слагается из двух частей—из электромеханического к. п. д. т|эм и механикоакустического к. п. д. т]ма. Пер¬ вый из них определяет, какая часть подводимой электрической энергии преобразуется в механи¬ ческую, второй—какая часть энергии, преобра¬ зованной в механическую форму, излучается в виде акустической энергии. К сожалению, часть механической энергии расходуется на меха¬ нический гистерезис в колеблющемся материале, на трение в местах соединения и в деталях креп¬ ления. Таким образом, (68) Оба частных к. п. д. т]эм и т]ма можно экспери¬ ментально определить следующим способом, предложенным Ганеманом и Гехтом [768]. Возьмем резонансные кривые мощности, потреб¬ ляемой данным вибратором: одну—относящуюся к излучению в данной среде, и другую—относя¬ щуюся к излучению теоретически в вакууме, а практически, с достаточной степенью точности, в воздухе, где коэффициент излучения весьма мал (о чем мы подробнее скажем в § 5, п. 5 на¬ стоящей главы). Две такие резонансные кривые, относящиеся к вибратору, изображенному на фиг. 35 и работающему на частоте 20 кгц в воде и в воздухе, показаны на фиг. 59. По оси абсцисс ности доменов будут поворачиваться на 90° по отноше¬ нию к направлению колебаний и остаточная деформа¬ ция будет устранена; амплитуда колебаний вибратора должна при этом вырасти в 4 раза. Данные по практи¬ ческой реализации этой идеи пока отсутствуют. отложена частота f, а по оси ординат—мощ¬ ность, потребляемая вибратором от источника электрической энергии при одинаковом напря¬ жении на излучателе. При заторможенном Фиг. 59. Резонансные кривые магнитострикцион¬ ного вибратора. вибраторе мы получаем кривую A BCD, показы¬ вающую, что и в этом режиме вибратор потреб¬ ляет от источника электрической энергии не¬ которую мощность. Причиной этого служат поте¬ ри в меди, железе и диэлектрике, возрастающие с частотой. При колебаниях вибратора в воде мы получаем резонансную кривую AED с мак¬ симумом при резонансной частоте /вод. Разность ординат резонансной кривой AED и кривой потерь ABCD определяет энергию, преобразо¬ ванную в механическую форму; поэтому отноше¬ ние ЕВ : EF определяет электромеханический к. п. д. т]эм. Исходя из ширины резонансной кри¬ вой на уровне, составляющем половину мак¬ симальной высоты, можем далее по известной формуле найти логарифмический декремент затухания колебаний. Он учитывает общее затухание вибратора—как возникающее за счет излучения, так и обусловленное потерями. Обратимся теперь ко второй резонансной кри¬ вой AGD, соответствующей работе вибратора в среде, где излучение мало. Эта кривая зна¬ чительно более остра, чем первая, следова¬
60 Глава II. Излучение ультразвука тельно, затухание здесь гораздо меньше. В силу отсутствия излучения электромеханический к. п. д., определяемый отношением GC : GH, гораздо больше, чем в предыдущем случае. Вычисленный из этой кривой декремент затуха¬ ния евозд. обусловлен лишь затуханием, связан¬ ным с наличием потерь. Зная 0ВОд. и бВОЗд., мы можем по формуле (70) найти механикоакустический к. п. д. Таким образом, согласно выражению (68), мы полу¬ чаем для искомого электроакустического к. п. д. сЬоомулу (71) В табл. 5 приведены заимствованные из работы Штейнкампа [4171] декременты затуха¬ ний бвод. и бвозд. для шести различных вибра¬ торов, работающих в диапазоне 20—500 кгц, а также вычисленные по этим декрементам значения к. п. д. Кроме того, в табл. 5 ука¬ заны значения тока при резонансе Jpe3., напря¬ жения на вибраторе £/рез., электрической мощ¬ ности Wpe3. и сдвига фаз у между U и J\ все эти данные получены при работе излучателей в воде. Таким образом, к. п. д. магнитострикцион¬ ного вибратора пропорционален квадрату маг- нитострикционной константы у. Заменяя, со¬ гласно выражению (54а), 4тсу величиной Г и, согласно (546), ^—величиной хГ, получаем Таблица 5 ДЕКРЕМЕНТЫ ЗАТУХАНИЯ, КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАЗЛИЧНЫХ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫХ ВИБРАТОРОВ 1',кгц ^рез., 6 ^рез., а ^рез., вт COS Ср 0ВОД. 0ВОЗД. ^эм, % *)ма, % ^эа, % 20 150 7,0 720 0,68 0,131 0,031 73 76 55 80 24 2,42 42 0,72 0,065 0,014 57 79 45 133 18 5,5 77 0,78 0,060 0,021 55 65 36 174 15 5,43 66 0,81 0,047 0,023 53 53 28 230 21 4,50 71 0,75 0,046 0,023 38 50 19 500 21 1,10 22,8 0,99 0,141 0,074 16 48 8 Как видно из таблицы, даже на частоте 200 кгц магнитострикционные вибраторы обла¬ дают еще приемлемым к. п. д.1). Коэффициент х) Согласно частному сообщению Тиде (фирма «Атлас-Верке» в Бремене), приведенные в табл. 5 зна¬ чения к. п. д. несколько завышены, ибо Штейнкамп измерял 0возд. в воздухе при сухом вибраторе. В п. 2 настоящего параграфа указывалось, что при неидеально защищенной поверхности вибратора вода проникает в зазоры между отдельными вибраторами'; при этом возрастает внутреннее трение и, следовательно, вели¬ чина бвозд.. Величину *Г2 в японской литературе называют эффективностью вибратора. Значения k и осГ2 для наиболее употребительных материалов при¬ ведены в табл. 3. При многих применениях и особенно в тех¬ нике гидроакустики важную роль играет острота резонансной кривой (механическая добротность) Q. Обозначим резонансную частоту вибратора /0, а нижнюю и верхнюю частоты, на которых излучаемая мощность падает до половины полезного действия магнитострикционного излу¬ чателя можно определять также при помощи так называемого коэффициента связи k. Вели¬ чина к? непосредственно дает отношение гене¬ рируемой в вибраторе механической энергии и подведенной к нему магнитной энергии. Как известно, механическая энергия в. единице объема вибратора составляет ^ Es2 (Е—модуль упругости, s—упругая деформация); магнитная же энергия в единице объема определяется выражением B2/8^. Следовательно, по опре¬ делению, Согласно формуле (516), s= —vB/E, и мы получаем для к? выражение
§ 4. Магнитострикционные излучатели 61 максимальной, через f± и f2. Тогда где б—декремент затухания, т—действующая масса, г—сопротивление нагрузки. В простей¬ шем случае стержневого вибратора с прямо¬ угольным поперечным сечением F, возбуждае¬ мого колебаниями основной частоты (/=Х/2), масса т равна половине общей массы вибра¬ тора. Если вибратор одним своим концом излу¬ чает энергию в жидкость с акустическим сопро¬ тивлением рс, то r=Fpc. Выражение (74) при¬ нимает тогда вид где —акустическое сопротивление мате¬ риала вибратора. При излучении в воде Q по по¬ рядку величины равно 40. Кемп [404] показал, что Q можно уменьшить, придавая вибратору соответствующую форму (см. также [2596]). Кемп и Вертц [2597] описывают конструкцию излучателя, предназначенного для работы в воде, у которого при частоте 84 кгц Q= 6. Согласно Найту [3289], максимальное значение Q для стержневого вибратора из монель-металла, по¬ строенного для целей интерферометрии и рабо¬ тающего в воздухе, при соответствующей кон¬ струкции креплений достигает 38 ООО. Наряду с указанными выше достоинствами магнитострикционным вибраторам свойственны также некоторые недостатки: ограниченный сверху частотный диапазон, сравнительно силь¬ ная зависимость собственной частоты от тем¬ пературы, относительно широкая резонансная кривая. Причиной этого последнего недостатка наряду с механическими потерями в вибраторе является зависимость модуля упругости ферро-^ магнитных материалов от намагниченности (так называемый АЕ-эффект), Влияние намагниченности на модуль упру¬ гости колеблющихся продольно стержней было детально исследовано Гибе и Блехшмидтом [708] (см. также [900, 1102, 4096, 4097]). Зави¬ симость АЕ от магнитного поля для различных сортов никеля представлена на фиг. 60. Через АЕ здесь обозначено отношение (Е—£Мин.)/£мин., где £мин.—модуль упругости при минимальной индукции Вмин., а Е—модуль упругости при индукции В. Как видно из графиков, при ма¬ лых значениях индукции АЕ меняется очень сильно и лишь с увеличением индукции стре¬ мится к постоянной величине. Наибольшие зна¬ чения АЕ для никеля колеблются в зависимости от сорта от 0,007 до 0,132. К этому еще нужно добавить, что А£-эффект носит гистерезисный ха¬ рактер, который тем больше выражен у никеля, Фиг. 60. Зависимость АЕ от маг¬ нитного поля для различных сортов никеля. А—мягкий никель, В—никель средней твердости, С—твердый никель. По оси абсцисс отложена напряженность магнитно¬ го поля в эрстедах. чем он'тверже. На фиг. 61 показаны резонансные кривые колеблющихся продольно стержней из Фиг. 61. Резонансные кривые стержней из никеля и из сплава цекас. А—мягкий никель (8=1,85*10-2), В—никель средней твердости (0=9,4-10-3),С—твердый никель (0 = 4,2* 10-*), D—сплав цекас (0 = 5,3*10-4). различных сортов никеля и из сплава цекас. По оси абсцисс на графике отложена настройка
62 Глава IL Излучение ультразвука электрического колебательного контура, выра¬ женная в относительных изменениях емкости (С—Срез.)/Срез.(Срез.—емкость контура при резо¬ нансе). Чем тверже материал и, следовательно, чем меньше выражен в нем А.Е-эффект, тем мень¬ ше и логарифмический декремент затухания 0. Для различных сортов никеля его значения ле¬ жат в пределах от 1,85* 10“2 до 4,2-10_3. Особен¬ но малым Д£-эффектом и затуханием обладает упоминавшийся выше в п. 2 сплав цекас. По¬ этому магнитострикционные излучатели, пред¬ назначенные для работы в воздухе, где демпфи¬ рование за счет излучения мало, выполняют преимущественно из сплава цекас, декремент затухания для которого значительно меньше, чем для никеля (см. также работу Нодтведта [4897]). § 5. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ Второй метод преобразования электрических колебаний высокой частоты в интенсивные меха¬ нические колебания связан с использованием пьезоэлектрического эффекта. Именно этот метод нашел в настоящее время наиболее широкое применение при излучении ультразвуковых ко¬ лебаний, и только он позволяет излучать коле¬ бания наивысших из освоенных в настоящее время частот. 1. Пьезоэлектрический эффект В 1880 г. братья Кюри [471] открыли, что при растяжении и сжатии в определенных направлениях некоторых кристаллов, на их по¬ верхностях возникают электрические заряды. Это многократно наблюдавшееся явление было названо пьезоэлектрическим эффектом. Уже первые опыты показали, что возникающий при деформации кристалла заряд пропорционален сжатию или растяжению кристалла. Знак за¬ ряда зависит от вида деформации и при пере¬ ходе от сжатия к растяжению меняется на обрат¬ ный. Пьезоэлектрический эффект был обнаружен у кристаллов турмалина, кварца, цинковой об¬ манки, хлората натрия, винной кислоты, крем¬ некислого гальмея, тростникового сахара, сегнетовой соли; как показывают новейшие исследования [710], он присущ также многим другим кристаллам, принадлежащим к самым различным классам. Таким образом, пьезо¬ электрический эффект не связан с каким-нибудь определенным классом кристаллов. Общим при¬ знаком, объединяющим все известные до сих пор пьезокристаллы, является наличие у них одной или нескольких полярных осей (направле¬ ний) или отсутствие центра симметрии. Под полярной осью (направлением) в кристаллогра¬ фии понимают некоторую проведенную через кристалл линию, оба конца которой неравно¬ ценны, т. е. невзаимозаменяемы. Иными сло¬ вами, при повороте кристалла на 180° вокруг любой оси, нормальной к полярной, его новое очертание не совпадает с его очертанием до по¬ ворота. Рассмотрим это более подробно на примере кристалла кварца, нашедшего в настоящее вре¬ мя наиболее широкое применение. Кристалл кварца изображен на фиг. 62. Srot кристалл, относящийся к тригональной системе, имеет три двузначные полярные оси, обозначенные I Фиг. 62. Кристалл кварца. на фиг. 62 Хи Х2 и Х3. Каждая из них соединяет противоположные, но не равнозначные ребра шестигранной призмы. Неравнозначность этих ребер следует из того, что у одного из каждой пары ребер имеются маленькие грани, обозна¬ ченные на фиг. 62 буквами а и 6, в то время как у другого ребра данной пары эти грани отсутст¬ вуют. Четвертая ось Z трехзначна и не является полярной, ибо при вращении на 180° вокруг лю¬
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 63 бой из трех осей X кристалл совмещается со своим прежним положением. Поскольку в опти¬ ческом смысле ось Z является осью симметрии, ее называют оптической осью. Полярные оси или направления опознаются не только по внешней форме кристалла; по своим физическим и химическим свойствам передний и задний кон¬ цы полярной оси также совершенно различны. Так, например, фигуры травления и скорость процесса травления на обоих концах полярной оси совершенно различны. Пьезоэлектрический эффект также может служить признаком поляр¬ ности оси. При механическом воздействии на кристалл (сжатии или растяжении) на концах полярной оси, т. е. на перпендикулярных к оси гранях, возникают противоположные электри¬ ческие заряды, причем вовсе не обязательно, чтобы механическое воздействие было напра¬ влено именно вдоль данной полярной оси; необ¬ ходимо лишь, чтобы имелась направленная вдоль нее составляющая сжатия или растяжения. Глубокое рассмотрение пьезоэлектрического эффекта с точки зрения молекулярной теории увело бы нас слишком далеко1). Чтобы в какой-то мере понять возникновение пьезоэлектрического эффекта, рассмотрим чисто качественное объяснение этого явления, данное Мейснером [1337]. Химическая формула квар¬ ца имеет вид Si02, и мы в первом приближении можем себе представить атомы кремния и кисло¬ рода расположенными в шестигранных ячейках, как это показано на фиг. 63, где изображен вид такой ячейки в направлении оптической оси. Большие круги соответствуют атомам кремния, а меньшие—атомам кислорода. При этом предпо¬ лагается, что атомы кремния расположены по спирали, направление вращения которой зависит от того, имеем ли мы дело с оптически правым или левым кварцем. На фиг. 63, где показан левый кварц, атом кремния 3 лежит несколько глубже, чем атом 2, а этот последний—глубже, чем атом 1. Расположение атомов кислорода понятно теперь без дальнейших объяснений. Согласно Брэггу, каждый атом кремния имеет четыре единичных положительных заряда, а каждый атом кислорода—два отрицательных; структура ячейки, изображенной на фиг. 63, такова, что заряды отдельных атомов взаимно уравновешиваются, так что ячейка в целом электрически нейтральна. Если для упрощения *) См., например, Geiger und Scheel, Handbuch der Physik, Bd. 24, 1, Berlin, 1927, а также превосходную монографию Кэди [402] (см. перевод: У. Кэди, Пьезоэлектричество и его практические применения, М., 1949). каждую пару атомов кислорода, расположенную над или под атомами кремния, рассматривать как один атом кислорода с четырьмя зарядами,, то мы получим ячейку, показанную на фиг. 64, а\ Если подвергнуть такую ячейку сжатию в на¬ правлении полярной оси Хг, как это показано на фиг. 64, б, то атом кремния 1 вклинится между атомами кислорода 2 и 6, а атом кислорода 4 между атомами кремния 3 и 5. Вследствие этого на поверхности А появится отрицатель¬ ный, а на поверхности В положительный заряды. Фиг. 63. Структура кристалла кварца в направлении оптической, оси. Это явление в дальнейшем называется продоль¬ ным пьезоэлектрическим эффектом. Подверг^ нем теперь нашу ячейку сжатию в направлении, перпендикулярном к оси Хх (фиг. 64, в); тогда атом кремния 3 и атом кислорода 2У а также атом кремния 5 и атом кислорода 6 сместятся внутрь на одинаковую величину, и на электродах С и D заряды не появятся. На поверхностях же А и Bf т. е. на концах полярной оси Х1У вновь появятся заряды, однако противополож¬ ных по отношению к изображённым на фиг. 64, б знаков, так как атом кремния 1 и атом кисло¬ рода 4 смещены теперь наружу. В этом случае говорят о поперечном пьезоэлектрическом эф¬ фекте. Из рассмотренной модели видно также, что при замене сжатия растяжением знаки за¬ рядов меняются на обратные и что при меха¬ ническом воздействии в направлении оси Z, т. е. перпендикулярно к плоскости рисунка, несимметричное смещение несущих заряды ча¬ стиц отсутствует вовсе. Согласно предыдущему, максимальные элект¬ рические заряды, обусловленные механичен ским воздействием, возникают на концах поляр¬ ной оси; поэтому при изготовлении пластинок
64 Глава II. Излучение ультразвука Фиг, 64. К теории пьезоэлектричества. <и стержней для пьезоэлектрических опытов их обычно вырезают из кристаллов таким обра¬ зом, чтобы пара плоскостей была перпендику¬ лярна к полярной оси, называемой также электрической или пьезо-осью. На фиг. 65 Фиг. 65. Вырезание пьезо¬ кварцевых пластинок и стер¬ жней. схематически показано, как из кристалла квар¬ ца вырезаются прямоугольная и круглая пла¬ стинки; при таком методе вырезания получаются пластинки с так называемым срезом X. У прямо¬ угольной пластинки ребро d параллельно поляр¬ ной оси X, ребро b—оптической оси Z, а третье, ориентированное по длине пластинки, ребро I— третьей координатной оси У, которую в большин¬ стве случаев называют механической осью. Фиг. 66. Ориентация осей в пьезо¬ электрической кварцевой пластинке. Ориентированной таким образом пластинке кварца, которая изображена на фиг. 66, свой¬ ственны следующие частные эффекты: 1. При сжатии в направлении оси X на обеих нормальных к ней поверхностях Ы возни¬ кают соответственно положительный и отрица¬ тельный электрические заряды (прямой продоль¬ ный пьезоэлектрический эффект). 2. При растяжении в направлении оси У на поверхностях Ы возникают заряды тех же знаков (прямой поперечный пьезоэлектрический эффект). 3. При растяжении в случае 1 и сжатии в случае 2 заряды на поверхностях Ы меняют свои знаки на обратные. 4. Сжатие и растяжение в направлении оси Z не вызывает пьезоэлектрического эффекта. Пьезоэлектрический эффект обратим. Обрат¬ ный пьезоэлектрический эффект был на основе
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 65 термодинамических соображений предсказан Лимппманом [1211] в 1881 г. Несколько позднее братья Кюри [472] открыли его в кварце. Обратный пьезоэлектрический эффект проявляет¬ ся следующим образом: внесение пьезоэлектри¬ ческого кристалла в электрическое поле, силовые линии которого совпадают с направлением пьезоэлектрической оси кристалла, вызывает сжатие или растяжение этого последнего. Так, например, кристалл растягивается в том случае, когда на нормальных к его электрической оси поверхностях появляются заряды, совпадающие по знакам с теми, которые возникают на тех же поверхностях при прямом пьезоэлектрическом эффекте под действием сжатия, направленного вдоль той же электрической оси. Здесь разли¬ чают два частных эффекта, которые в примене¬ нии к пластинке, изображенной на фиг. 66, можно описать следующим образом: 1. Положительный заряд на псверхности Ы и отрицательный на противопсложной ей по¬ верхности вызывают растяжение кристалла в направлении оси X (обратный продольный пьезо¬ электрический эффект). 2. Положительный заряд на поверхности Ы и отрицательный на противоположной ей по¬ верхности вызывают сжатие стержня в направ¬ лении оси У (обратный поперечный пьезо¬ электрический эффект). При перемене знаков заряда на обратные направления деформаций меняются, естественно, на обратные. Нетрудно видеть аналогию, существующую между пьезоэлектрическими явлениями и магни- тострикцией. Обратный пьезоэлектрический эф¬ фект соответствует прямому магнитострикцион- ному, а прямой пьезоэлектрический—обратному магнитострикционному. Однако зависимости, связывающие поле с деформациями и наоборот, при пьезоэлектрических явлениях значительно проще, чем подчас очень сложные зависимости, связывающие те же величины при явлениях магнитострикции. Обратный пьезоэлектрический эффект также можно объяснить при помощи схем, изображен¬ ных на фиг. 64. Если, например, нанести на перпендикулярные к оси Хг поверхности А и В заряды указанных на фиг. 64 знаков, то атом кремния 1 и атом кислорода 4 притягиваются к поверхностям, а атомы кислорода 2 и 6 и атомы кремния 3 и 5, напротив, отталкиваются, так что кристалл в целом растягивается в направ¬ лении оси Хг и сжимается в перпендикулярном к ней направлении. Как впервые показал Фохт [2104], прямой ^ Л. Бергман и обратный пьезоэлектрические эффекты под¬ даются расчету, если наряду с упругими пара¬ метрами кристалла ввести в рассмотрение еще некоторые его пьезоэлектрические параметры. В основу дальнейших выводов мы положим кристалл, имеющий форму параллелепипеда, ребра которого параллельны прямоугольным осям координат X, У, Z, причем в соответствии с фиг. 65 будем считать, что ось X совпадает с полярной, а ось Z—с оптической осями кварца. Введем следующие обозначения: Ех, Еу, Ег — составляющие вектора напряжен¬ ности электрического поля, Рх, Ру, Рг — составляющие вектора электриче¬ ской поляризации, Хх, Yy, Zz, Yz, Zx, Xy — составляющие тензора упругого напряжения, Хх> Уу> Zz> Угу гх' ху~ составляющие тензора упругой деформации, chh- модули упругости, ) shk — постоянные гибкости, | eik — пьезоэлектрические \ и ___ и i константы, [ • ~ ^ "~~9 ’ о' “ ’ dik — пьезоэлектрические I ’ » • модули J Существуют два тензорных равенства, а имен¬ но: Тензор деформации = d-тензор х вектор напряженности электрического поля, Тензор напряжения = с-тензор х тензор деформации, которые в координатной форме можно запи¬ сать следующим образом: (75) (76) Кроме того, пьезоэлектрические модули aih9 пьезоэлектрические константы eik, модули упру¬ гости chh и постоянные гибкости shk связаны
66 Глава II. Излучение ультразвука (75в) где U—разность потенциалов, приложенная к противоположным граням Ы. Нетрудно ви¬ деть, что механическая деформация кристалла за счет продольного эффекта не зависит от раз¬ меров кристалла, а только от приложенного напряжения; механическое же удлинение или укорочение вдоль оси У, обусловленное попе¬ речным эффектом, тем больше, чем больше отношение длины бруска в направлении оси У к его толщине в направлении оси X. В каче¬ стве численного примера укажем, что напря¬ жению 3000 в, приложенному в направлении оси X, соответствует независимо от размеров кристалла, растяжение или сжатие ох=: =6,9-10“7 см. Поперечный же эффект 6у при том же напряжении и при размерах бруска 1=5 см и d=0,5 см в 10 раз больше. Вслед¬ ствие малости деформаций обратный пьезоэлект¬ рический эффект может быть обнаружен лишь при помощи очень чувствительных приборов (рычажная передача, зеркальный отсчет). Модули упругости chh и постоянные гиб¬ кости shk кварца с учетом соотношений chk=ckh и shk=skh удовлетворяют следующим схемам: причем, согласно Мэзону [2255], их численные значения (при адиабатических условиях) равны: Модуль Юнга Е, соответствующий растяжению или сжатию кристалла в произвольном напра1 влении, находится по заданным значениям shk из уравнения где а, р, у—направляющие косинусы по отно¬ шению к осям X, У и Z. Таким образом, в на¬ правлении оптической оси а в направлении оси X между собой соотношениями Для интересующего нас сейчас кристалла кварца так что система уравнений (75а) принимает вид Согласно Кэди [402], пьезоэлектрические модули кварца равны Первые два уравнения системы (756) опре¬ деляют соответственно упомянутые выше об¬ ратные продольный и поперечный пьезоэлект¬ рические эффекты, ибо, как это непосред¬ ственно следует из вида уравнений, напра¬ вленное вдоль оси X электрическое поле Ех вызывает деформацию кристалла в направле¬ нии осей X и У. Абсолютные изменения длины кварца в направлениях осей X и У мы полу¬ чим, умножая величины хх и уу на соответ¬ ствующие размеры кварца d и /:
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 67 (79) В общем виде эту зависимость между со¬ ставляющими упругого напряжения и напря¬ женности электрического поля можно, исходя из уравнений (75) и (76), записать в виде тен¬ зорного равенства Тензор упругого напряжения = ^-тензор х X с-тензор х вектор напряженности электрического поля. Введем новый тензор, определяемый как про¬ изведение d-тензора на с-тензор: d-тензор х с-тензор = е-тензор. (80) Тогда Тензор упругого напряжения = е-тензор X вектор напряженности электрического поля, (81) или, в координатной форме, где eik —введенные выше пьезоэлектрические константы. Для кварца (81а) R так что уравнения (81а) для кварца прини¬ мают вид (816) По данным Кэди [402], численные значения пьезоэлектрических констант кварца равны е1Х — 5,2 • 104 ,см~1/2 • г1/2 • сек*1, ^14=1,2-104 см~1/2-г1/2-сек~1. Таким образом, электрическому полю, имею¬ щему напряженность 3000 в!см, т. е. 10 еди¬ ниц CGSE, и направленному вдоль оси X, со¬ ответствует механическое давление Хх=5,2-105 дин!см2, = 0,53 атм. Если уравнения (75а) и (756) описывают зависимость между приложенным к кристаллу электрическим полем и обусловленными им деформациями, то смысл уравнений (81а) и (816) в том, что они связывают приложенное электри¬ ческое поле с вызванными им упругими напря¬ жениями. Эти напряжения обусловлены силами, которые возникают под действием электрических зарядов кристаллической решетки и благодаря особой пространственной структуре кристалла не компенсируются, а, наоборот, создают упру¬ гие напряжения также и в направлении перпен¬ дикулярных к оси X осей У и Z. Деформации, вызываемые этими напряжениями, зависят от .приложенных к кварцу внешних сил, т. е. при наличии связи его с другой средой—от ее упру¬ гих свойств. По аналогии с приведенными выше расчета¬ ми, относящимися к обратному пьезоэлектриче¬ скому эффекту, можно рассчитать и прямой пьезо¬ электрический эффект. В этом случае нужно воспользоваться равенством Вектор поляризации = е-тензор х тензор деформацйи, (82) которое в координатной форме при подста¬ новке относящихся к кварцу значений пьезо¬ электрических констант е принимает вид 'а) Как известно из теории упругости, Тензор деформации = s-тензор х тензор напряжения = тензор напряжения: с-тензор. Переходя, согласно последнему равенству, в выражении (82) от тензора деформации к тен¬ зору напряжения и используя выражение (80),. получаем Вектор поляризации = d-тензор х X тензор напряжения, (83) 5* С учетом приведенных выше значений модулей упругости выражения (76а) для интересующих нас в первую очередь составляющих в направ¬ лениях осей X и У принимают вид Подставляя сюда значения, определяемые выра¬ жениями (756), получаем
68 Глава II. Излучение ультразвука или в координатной форме, применительно к кварцу (83а) По аналогии с изображенной в § 4, п. 1 настоящей главы схемой магнитострикционного эффекта можно изобразить следующую схему пьезоэлектрического эффекта, полностью опи¬ сывающую упругие, электрические и пьезо¬ электрические процессы в кристалле: Верхняя строка описывает здесь упругие про¬ цессы в кристалле, т. е. соответствует уравне¬ нию (76), а нижняя строка описывает чисто электрические процессы. Вертикальные столбцы, а также диагонали описывают пьезоэлектриче¬ ские процессы, причем левый столбец соответ¬ ствует уравнению (75), правый—уравнению (83), а диагонали—уравнениям (81) и (82). Обозначим поверхности, перпендикулярные к осям X и У, соответственно через Fx и Fy для свободных электрических зарядов Qx и Qy, возникающих за счет прямого пьезоэлектриче¬ ского эффекта на этих поверхностях при ме¬ ханической деформации кристалла, получим вы¬ ражения (84) Если к кварцу приложено напряжение Хх или Yy, ориентированное вдоль одной из осей X или У. то (85а) (856) где Gx и Gy—силы, a d и /—размеры кварца соответственно вдоль осей X и У. Выражение (85а) характеризует продольный, а выражение (856)—поперечный прямые пьезо¬ электрические эффекты. Если в первом случае возникающие на поверхностях кристалла сво¬ бодные заряды не зависят от его размеров, то при поперечном пьезоэлектрическом эффекте это не так. Чтобы дать представление о чи¬ сленной величине прямого пьезоэлектрического эффекта, укажем, что ггри силе, равной 1 кг, за счет продольного эффекта появляется сво¬ бодный заряд, составляющий 0,069 единиц CGSE. Следовательно, если электроды, нанесенные на поверхности Ы кристалла, присоединить к эле¬ ктрометру (например, однонитевому), емкость С которого, включая емкости электродов, состав¬ ляет около 5 см, то электрометр покажет на¬ пряжение U=QX/C= 1,38- Ю'а единиц CGSE или 300-1,38* 10_2=4,14 в. Если же к кристал¬ лу, имеющему 1=5, d=y2 и b = 1 см, прило¬ жить силу 1 кг, направленную вдоль оси У, т. е. вдоль кристалла, то, согласно выражению (856), свободный заряд на электродах окажется в 10 раз большим, чем в случае продольного пьезоэлектрического эффекта. Изложенные выше выводы и уравнения справедливы лишь в первом приближении. Как показал в своих исследованиях Ни Ци-жэ [2073], механические деформации, возникающие в кристалле под действием приложенного к нему напряжения, вызывают за счет прямого пьезо¬ электрического эффекта появление на поверх¬ ностях кристалла противонапряжения, умень¬ шающего действие приложенного напряжения. Поэтому механическая деформация кристалла, обусловленная подачей на него электрического напряжения, возрастает с напряжением не по линейному закону, а стремится к некоторому пределу, которого и достигает при напряже¬ нии 160 кв. Приведенные выше формулы с до¬ статочной степенью точности применимы при напряжениях до 2,5 кв; при напряжении по¬ рядка 25 кв истинная деформация оказывается приблизительно на 30% меньше рассчитанной по этим формулам. Выражение (85а) можно несколько преобра¬ зовать; заметим, прежде всего, что Qx/FxXx=dn, и перепишем это выражение в виде где е—диэлектрическая постоянная кристалла, a d—его толщина в направлении оси X. Здесь Fxe/4tizd—не что иное, как статическая емкость кристалла. Следовательно, Величину g называют пьезоэлектрической кон¬ стантой давления; она определяет электриче¬ ское напряжение холостого хода, возникающее на кристалле при сжатии (или растяжении)
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 69 его заданным давлением. Для кварца (s=4,5) Умножая обе части выражения (86) на соот¬ ветствующий модуль упругости сп и учитывая (76а), получаем величину h называют пьезоэлектрической кон¬ стантой деформации; она определяет электри¬ ческое напряжение холостого хода, возника¬ ющее при заданной механической деформации кристалла. Для кварца hn= 19-10-8• 86• 1010= 1,63* 105 см~1/2-г1/2*сек~1. До сих пор мы выражали все пьезоэлектри¬ ческие и упругие величины в системе CGS, т. е. электрические величины—в единицах CGSE, а механические—в дин/см2 или см%!дин. Пересчет всех приведенных выше величин в практическую систему единиц осуществляется по следующим формулам: При температурах до 200° С пьезоэлектриче¬ ский эффект в кварце практически не зависит от температуры. При более высоких температу¬ рах пьезоэлектрический эффект медленно убы¬ вает, и при 576° С нормальный а-кварц переходит в так называемый Р-кварц—кристалл гексаго¬ нальной структуры, в котором пьезоэлектри¬ ческий эффект отсутствует. При понижении температуры кварц восстанав¬ ливает свою первоначальную структуру, причем здесь наблю- дается^ своего рода гистерезис: кристалл восстанавливает свои первоначальные свойства при температуре, несколько более низкой, чем исходная [110, 123, 641, 1176]. Согласно исследованиям Ка- мерлинг-Оннеса и Бекмана, дове¬ денным до температуры —253° С, при температурах ниже 0°С пье¬ зоэлектрический эффект в квар¬ це меняется очень мало. Об этом же говорят новые работы Бэр- тона, Питта и Мак-Кинли [391] и Добберштайна [515]. Так, например, при температуре жидкого воздуха (—190°С) величина пьезоэлектрического модуля только на 1,3% меньше, чем при комнатной температуре, и лишь при понижении температуры до 4,2° К она падает на 12,4%. Переход кварца при очень низких температурах в не обладающую пьезоэлектрическим эффектом ^-модификацию, о котором сообщали некоторые авторы [641, 1470, 1606], не подтвердился [167]. Кроме кварца, в пьезоэлектрических излу¬ чателях применяется также турмалин (фиг. 67), принадлежащий, как и кварц, к тригональной системе кристаллов. По своей структуре турма¬ лин несколько проще, чем кварц; он имеет лишь одну, обладающую пьезоэлектрическим эффек¬ том, полярную ось, совпадающую с оптической осью Z. Поэтому турмалиновые пластинки вы¬ резают так, чтобы их поверхности были перпен¬ дикулярны к оптической оси. В этом случае постоянные имеют следую¬ щие значения: Фиг. 67. Кри¬ сталл турмали¬ на.
Глава II. Излучение ультразвука Для изготовления излучателей применялась, наконец, цинковая обманка ZnS (плотность 4,1 г/см3), относящаяся к кристаллам кубиче¬ ской (регулярной) системы [265]. Она обладает лишь одним пьезоэлектрическим модулем и соответствующей ему пьезоэлектрической кон¬ стантой Упругие постоянные цинковой обманки со¬ ставляют: cL1 = 9,42-1011 дин/см2 su= 1,94-10~12 см2/дин с2 з = 5,68-1011 » 523= -7,3-10"12 » 4,36.10й » s44 = 22,9-10”12 » Цинковая обманка имеет вполне достаточную прочность, но, к сожалению, большие и, что особенно важно, чистые кристаллы ее встре¬ чаются очень редко (см. также [4987]). Наряду с перечисленными природными кри¬ сталлами в технике ультразвука применяется также серия синтетических кристаллов. Это прежде всего кристаллы, которые в силу далеко идущей аналогии между их электрическими свойствами и магнитными свойствами ферромаг¬ нитных материалов объединяются под общим названием ферроэлектриков (сегнетоэлектри- ков). Отличительной особенностью всех таких кристаллов является исключительно сильная зависимость их диэлектрических постоянных от температуры и существование некоторой характерной температуры, так называемой точ¬ ки Кюри, при которой диэлектрическая постоян¬ ная принимает чрезвычайно большие значения. При температурах, превышающих точку Кюри, кристалл обладает обычными физическими свой¬ ствами, однако в самой точке Кюри он ведет себя неустойчиво: так, например, здесь нару¬ шается линейная зависимость между напря¬ женностью электрического поля и поляриза¬ цией. Одновременно возникает диэлектриче¬ ский гистерезис и как следствие—большие ди¬ электрические потери. Наряду с аномалией ди¬ электрической постоянной в точке Кюри резко возрастают также и пьезоэлектрические и упру¬ гие константы сегнетоэлектрических кристаллов. Причина указанных явлений состоит в том, что решетки таких кристаллов представляют собой совокупности диполей; с уменьшением тепловой энергии эти диполи оказываются неспособными принимать все статистически возможные поло¬ жения, распределенные в пространстве равно¬ мерно. Поэтому при температуре ниже точки Кюри сегнетоэлектрический кристалл состоит из спонтанно поляризованных областей, являю¬ щихся электрическими аналогами доменов в ферромагнетиках. Нетрудно понять, что пье¬ зоэлектрический эффект в таких кристаллах К L Фиг. 68. Кристалл сегнетовой соли. обусловлен преимущественной поляризацией, возникающей как бы ферроэлектрически. Даль¬ нейшие подробности можно найти в литературе [402, 2255, 2920, 4153, 4154]. Наиболее известным представителем кри¬ сталлов этого типа является сегнетова соль (двой¬ ная кислая калиево-натриевая соль винно¬ каменной кислоты, NaKC4H406+4H20), иногда для краткости обозначаемая KJNT. Этот отно¬ сящийся к ромбической системе кристалл изо¬ бражен на фиг. 68, где показан вид на него сверху (а) и спереди (б), а также форма кри¬ сталла, получаемая обычно при искусственном выращивании (б)1). Пьезоэлектрический эффект в сегнетовой со¬ ли описывается следующими уравнениями: У г =- = Xy~d3QEzj У =е Е 7 — р F X — р F * ' Jz х ^25 '-‘у’ у ^36 uz' Из этих уравнений вытекает, что под дей¬ ствием электрического поля, приложенного вдоль осей кристалла, в нем возникают только силы сдвига. х) Значительную роль в подробном изучении свойств сегнетовой соли, а также в создании стройной теории 5 сегнетоэлектричества сыграли исследования советских авторов: Курчатова и его школы, Шульвас-Сорокиной и др. Подробнее см. монографии Курчатова [5166J и Лепешинской [5168].—Прим. ред.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 71 приобрели некоторые другие сегнетоэлектриче- ские материалы. Таковы, например, принадле¬ жащие к тетрагональной системе дигидрофос¬ фат калия (КН2Р04) и дигидрофосфат аммония (NH4H2P04), а также при¬ надлежащие к моноклин¬ ной системе этиленди- аминтартрат (C6H14N206) и тартрат калия (вда+^о). В современной литерату¬ ре эти кристаллы крат¬ ко обозначаются KDP, ADP, EDT и DKT. Пер- х' вые три из этих кристал¬ лов обладают по сравне¬ нию с сегнетовой солью более высокой прочностью и, кроме того, не содер- ф и £'Dp9'HK&^CpaJIJIbI жат кристаллизационной ^ и j\ . воды1). На фиг. 69 изображена форма кристаллов ADP и KDP. Применительно к изображенным на фигуре осям пьезоэлектрические соотношения в этих кристаллах имеют вид Нетрудно видеть, что, как и в сегнетовой соли, под действием электрического поля здесь возникают только силы сдвига. Представляю¬ щие интерес константы этих кристаллов при¬ ведены в табл. 6 и 7. Фиг. 70. Кристаллы EDT (а) и DKT (б). константам она применяется с большим успехом {см. гл. III, § 3) х). Сравнительно недавно определенное значе¬ ние в качестве пьезоэлектрических кристаллов Форма кристаллов EDT и DKT изображена на фиг. 70. Принадлежа к моноклинной систе¬ ме, эти кристаллы обладают двумя взаимно перпендикулярными осями Ь и с и третьей осью а, которая с осью Ь образует прямой *) Соображения о применении сегнетовой соли со¬ держатся в работах Харкевича [5222] и Гутина 15183].—Прим. ред. *) О новых пьезоэлектрических кристаллах см. также работу Ананьева [5174].—Прим. ред. Согласно Мэзону [2255, 3497], пьезоэлек¬ трические, электрические и механические по¬ стоянные сегнетовой соли равны: Пьезоэлектрический модуль для сегнетовой соли приблизительно в 150 раз больше, чем для кварца или турмалина. Однако для изго¬ товления излучателей ультразвука сегнетова соль мало пригодна вследствие ее низкой ме¬ ханической прочности; в приемниках же ультра¬ звука благодаря высоким пьезоэлектрическим
72 Глава II. Излучение ультразвука Таблица 6 ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ И ПЛОТНОСТЬ СИНТЕТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ ПРИ 2 0° С (СОГЛАСНО МЭЗОНУ [1310, 2 2 55] И БЕХМАНУ (ДЛЯ EDT) [24 31]) Тип кристалла Таблица 7 ПОСТОЯННЫЕ ГИБКОСТИ СИНТЕТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ В 10-12 см%/дин (СОГЛАСНО МЭЗОНУ [1 310, 2255] И БЕХМАНУ (ДЛЯ ADP И EDT) [2431, 2432]) Тип кристалла угол, а с осью с—тупой. Применительно к пря¬ моугольной системе координат XYZ, в которой ось Y совпадает с осью b, а ось Z—с осью с, уравнения для кристаллов EDT и DKT имеют вид (90) Эти уравнения свидетельствуют о том, что под действием электрического поля в кристалле воз¬ никают силы сдвига и растягивающие силы. Наконец, в технике ультразвука применяется сульфат лития (Lib04'H20). Кристаллы суль¬ фата лития, для которых Шпитцер [4154] пред¬ лагает краткое обозначение LSH, также при¬ надлежат к кристаллам моноклинной системы; однако они не являются сегнетоэлектриками. Пьезоэлектрические и упругие константы кри¬ сталлов сульфата лития, пьезоэлектрический эффект в которых описывается уравнениями (90), также приведены в табл. 6 и 7. Во всех приведенных выше пьезоэлектриче¬ ских материалах речь шла о природных или синтетических единичных кристаллах, из кото¬ рых для применения в технике ультразвука вы¬ резаются соответствующим образом ориентиро¬ ванные пластинки или стержни1). В последнее время значительное распростра¬ нение при изготовлении ультразвуковых излу¬ чателей и приемников получил еще один мате¬ риал—титанат бария (ВаТЮ3). Этот материал относится к категории сегнетоэлектриков; точка Кюри для него лежит около 120° С. При более высоких температурах титанат бария кристал¬ лизуется в форме куба и кристаллы его имеют структуру, изображенную на фиг. 71. В вер¬ шинах куба располагаются атомы бария, в цент¬ рах граней куба—по одному атому кислорода, а в центре элементарной ячейки помещается атом титана, слегка смещенный в сторону одного из шести атомов кислорода. Благодаря такой асимметрии возможны 6 положений равновесия; при температурах выше точки Кюри, атомы тита¬ на равномерно занимают все эти 6 положений. При температуре ниже 120° С термическая энер¬ гия атомов титана оказывается недостаточной для преодоления имеющегося в центре элемен¬ х) Следует указать также на целую группу искус¬ ственных пьезоэлектриков, так называемых пьезоэлек¬ трических текстур, открытых Шубниковым [5173].— Прим. ред.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 73 тарной ячейки потенциального барьера. Поэтому 6 возможных положений равновесия уже не зани¬ маются равномерно и в кристалле возникает господствующее направление смещения атомов титана. Таким образом, создается дипольный мо¬ мент, и развивающиеся благодаря этому внут¬ ренние поля приводят к спонтанной деформации кристалла, в результате которой кристалл рас¬ тягивается в направлении той оси, по которой атомы титана приближаются к атомам кислорода. Фиг. 71. Структура кристалла титаната бария. Структура кристалла переходит в тетрагональ¬ ную и сегнетоэлектрическую [2255, 2319, 3134, 3135, 4135], и в кристалле, наподобие сегне- товой соли, при температуре ниже точки Кюри проявляются пьезоэлектрические свойства. Кристаллы титаната бария больших размеров до сих пор получить не удалось [2482]. Вместе с тем оказывается возможным изготовление кера¬ мики из титаната бария, т. е. поликристалли- ческих кусков произвольной формы. С этой целью очень тонко измельченный материал за¬ мешивается в жидкости, образуя суспензию, которая разбрызгивается на металлическую под¬ ложку, высушивается и снимается в форме пла¬ стинок. Отштампованные из таких пластинок заготовки обжигаются при температуре 1310— 1370° С, причем в процессе обжига температура должна поддерживаться постоянной с точностью до 2°. В полученных таким образом заготовках элементарные области, определяющие сегнето- электрические свойства материала, распределе¬ ны совершенно хаотически, и заготовки эти, хотя и обладающие исключительно высокой и не за¬ висящей от направления диэлектрической по¬ стоянной (порядка 1500), пьезоэлектрическими свойствами не обладают. Если, однако, подверг¬ нуть такую керамику воздействию электри¬ ческого поля* то элементарные области, направ¬ ление которых совпадает с направлением поля, растут за счет областей, направления которых оказываются неудачными, подобно тому, как это происходит в ферромагнетиках. Так, напри¬ мер, Даниельсон [2663] при помощи рентгено¬ структурного анализа смог показать, что при тем¬ пературе 85° С под действием электрического поля напряженностью 24 кв/см приблизительно 80% материала ориентируется так, что оси с микрокристаллов образуют с направлением поля угол менее 45°. Такая ориентация сохраняется и после пре¬ кращения действия электрического поля, и мы получаем материал, физические свойства кото¬ рого, хотя он и не является единым кристаллом,, в сильной мере зависят от направления. К сожа¬ лению, величина поляризующего напряжения ограничена прочностью керамики на пробой, со¬ ставляющей около 40 кв/см. При нагреве до 120° С электрическая поляризация исчезает; однако ее можно восстановить, вновь приложив к керамике поляризующее напряжение. Электрические и механические константы поляризованной керамики титаната бария имеют следующие значения1): dl5 = 750-10“8 см1/2-г~1^’Сек = 250* 10“12 м/вг d31= -235* 10"8 » = — 78-10“12 » d33 = 570-10~8 » = 190* 10“12 » ^15 = 71 • 105 см~1/2-г1/2-сек~1 = 23 кулон/ж2, е31 = е33 = 10* 105 » =3,3 » g16=5,7-10~8 см1/2 • 2-1/2 • сек = 0,017 в-м\ньютон г g31= -1,7* 10"8 » = — 0,0052 » £33 —3,78-10”8 » =0,0126 » /г15 = 54-103 см-1^2>г1^-сек~1= 1,62-109 в/м, h31= 16-Ю3 » = 0,48-109 » /гзз^Зб.Ю3 » =■ 10,5* 109 » Е — (95-ч- 110). 1010 дин/см2 = = (0,97 •— 1,12). 104 кг/мм2г р = (5,5-^-5,7) г/см3, е (в направлении, перпендикулярном к на¬ правлению постоянной поляризации) = 1000, ё (в направлении постоянной поляризации)= = 1700. Приведенные значения нужно рассматривать как грубо приближенные, ибо константы титаната бария сильно зависят от способа изготовления и обработки материала; так, например, Шмидт [3989], производя электрические измерения раз¬ личных вибраторов из титаната бария, получил х) Эти данные взяты из технического бюллетеня Е-102 фирмы «Браш Электронике Компани» (Клив¬ ленд, Огайо, США); при вычислении констант е по мо¬ дулям d, согласно формуле (77), упругие свойства тита¬ ната бария полагаются изотропными, т. е. принято ез1==езз-
74 Глава II. Излучение ультразвука следующие средние значения некоторых констант: Если представить себе кубик керамики из тита- ната бария и обозначить перпендикулярные к его граням оси х, у иг, то при электрической поляризации вдоль оси z будут иметь место сле¬ дующие пьезоэлектрические соотношения: Следовательно, наряду с растягивающими уси¬ лиями здесь могут возникать и силы сдвига. Важно отметить, что всякого рода примеси понижают температуру Кюри и только добав¬ ление от 4 до 8% РоТЮ3 несколько повышает температуру Кюри и увеличивает коэрцитивную силу 12255, 2528, 3135, 3505, 3760]. Одно из главных преимуществ керамики из титаната бария состоит в том, что такую керамику можно изготовлять любой формы и размера и поляризо¬ вать в любом требуемом направлении. Дальней¬ шие подробности о титанате бария можно найти в литературе 12319, 2372, 2420, 2532, 3510, 398911). Для полноты изложения следует остановиться на предложении Шиловского 12631, 2632], ко¬ торый в многочисленных патентах описывает способ ориентации при помощи электрического поля измельченных в порошок пьезоэлектриче¬ ских кристаллов, взвешенных в жидкой среде. Превращая затем жидкую среду в твердую путем .затвердевания расплава или путем полимериза¬ ции, можно получить твердое тело с пьезоэлект¬ рическими свойствами. Данные о практических результатах, которые дает такой способ, в на¬ стоящее время отсутствуют. В заключение на фиг. 72 еще раз приведены важнейшие пьезоэлектрические и механические параметры некоторых синтетических пьезоэлек¬ трических материалов по отношению к соответ¬ ствующим параметрам кварца при комнатной температуре2). Как видно из фиг. 72, наиболь¬ шим пьезоэлектрическим модулем обладает сег- нетова соль; далее следуют титанат бария, ди¬ гидрофосфат аммония, дигидрофосфат калия, г) I лавнейшие из многочисленных работ, посвя¬ щенных за последние годы титанату бария, изложены также в обзоре Ржанова [5198].—Прим. ред. 2) Данные, приведенные на фиг. 72, были проверены м дополнеяьь—Прим. ред. сульфат лития и кварц. Сульфат лития обладает наибольшей пьезоэлектрической константой де¬ формации h и очень малой диэлектрической постоянной. Поэтому он особенно пригоден для гидростатических приемников давления. Дальнейшие подробности о пьезоэлектричест¬ ве читатель может найти в монографиях Кэди Фиг. 72. Пьезоэлектрические, диэлектрические и ме¬ ханические постоянные некоторых синтетических пьезо¬ электрических кристаллов: пьезомодуль d, диэлектри¬ ческая постоянная е, пьезоэлектрическая константа давления g, модуль упругости с и пьезоэлектрическая константа деформации h. 1—сульфат лития (компонента 22); 2—кварц (11); 3—ADP, 45° Z-срез; 4—сегнетова соль, 45° Х-срез; 5—ADP (36), сдвиг; 6— сегнетова соль, Х-срез (14); 7—титанат бария (15), сдвиг; 8—ти¬ танат бария (33); 9—KDP (36), сдвиг. Показанные на фигуре вели¬ чины отложены в относительном масштабе, причем за единицу приняты постоянные кварца. Прямые линии не представляют со¬ бой графики, а просто соединяют отдельные величины, относя¬ щиеся к одному и тому же кристаллу, что должно облегчить читателю пользование фигурой.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 75 [402], Мэзона [2255], Шейбе [1846] и Вигуре [2096, 2271]; сводку упругих констант пьезо¬ электрических кристаллов приводит Хермон [2986]. 2. Колебания пьезокристалла Ланжевен [1177] в 1917 г. возбудил при помощи электрического поля вынужденные упру¬ гие колебания в кварцевых пластинках и тем самым впервые реализовал пьезоэлектрический излучатель ультразвука. В 1922 г. Кэди [399] предложил использовать кварцевые пластинки и стержни в качестве резонансных элементов в генераторах высокой частоты и разработал теорию таких пьезоэлектрических вибраторов; это позволило Пирсу [1588] в 1925 г. применить колеблющиеся на высокой частоте кварцевые пластинки как излучатели ультразвука в газах для целей измерения скорости звука. Мы рассмотрим основные свойства колеблющих¬ ся пьезокристаллов на примере кварца, по¬ скольку до последних лет в качестве пьезо¬ электрических излу¬ чателей звука приме¬ нялся почти исключи- Фиг. 73. Ориентация пьезо¬ кварцевой пластинки, рас¬ положенной между возбуж¬ дающими электродами. тельно этот кристалл. Приложим к кварцевой пластинке перемен¬ ное электрическое поле таким образом, чтобы направление поля совпадало с пьезоэлектриче¬ ской осью; мы можем это сделать, например, по¬ местив пластинку между обкладками конденса¬ тора, подключенного к источнику переменного тока (фиг. 73). В соответствии с фазой перемен¬ ного поля кварц будет попеременно сжиматься и растягиваться на одну и ту же величину. Иными словами, в такт с переменным полем в кварце возбудятся упругие колебания, амплиту¬ да которых достигнет максимума, когда частота электрического поля окажется равной собствен¬ ной частоте механических колебаний пластинки. Благодаря наличию продольного и попереч¬ ного обратных пьезоэлектрических эффектов возможны колебания двух типов: 1. Пластинка испытывает продольные упру- гир колебания в направлении оси X; такие колебания мы в дальнейшем будем называть «колебаниями по толщине». 2. Пластинка испытывает продольные упру¬ гие колебания в направлении оси У; мы будем называть их «колебаниями по длине». Если пренебречь поперечными колебаниями, обусловленными поперечным сжатием, т. е. счи¬ тать пластинку бесконечно большой, то соб¬ ственная частота основного колебания по тол¬ щине будет равна (91) где d—толщина пластинки в см, р—плотность в г!смг и сп—соответствующий данному типу и ориентации колебаний модуль упругости в дин!см2, 1208]. Для кварца р =2,65 г!см? и =86,05-1010 дин!см2 ( — 8773 кг/мм2 в техниче¬ ской системе единиц). Отсюда (91а) Колебаниям кварцевого стержня по длине при тех же условиях соответствует формула1) (92) где I—длина стержня в см (см. фиг. 73), а Еу= 78,7* 1010 дин!см* (=8023 кг!мм2). Следо¬ вательно, Формулы (91а) и (92а) определяют собст¬ венную частоту основных колебаний кварце¬ вой пластинки или стержня; они верны лишь в первом приближении, ибо в телах конечных размеров вследствие поперечного сжатия воз¬ буждаются колебания, ориентированные в дру¬ гих направлениях, которые, будучи связаны с основными колебаниями, приводят к изме¬ нению их собственной частоты. Эти вопросы подробно рассмотрены Гибе и Шейбе 1712] и Гибе и Блехшмидтом [709]. Колебания по тол¬ щине теоретически исследованы Кога [1104] и Бехманом 1208]. Как показывают опыты, впер¬ вые проведенные Хандом [947], для колебаний кварцевой пластинки по толщине справедлива формула г 2880 /П1<<Ч !а = -Гкгц, (916) х) Вообще скорости распространения волн сжатия в бесконечно большой пластинке с^ = \^си/р и в стер¬ жне с\ = УЕ/р связаны между собой соотношением где а—коэффициент Пуассона, равный для кварца 0,132. — Прим. ред.
Размеры кварца d,l и длины волн A<j03#, Хвод.,GM Ф и г. 74. Собственные частоты f кварцевых пластинок толщиной d и стержней длиной /, а также соответствующие этим частотам длины волн в воздухе ^Возд* и в воде ^-вод.* Сплошные линии характеризуют зависимость собственных частот f пластинок, колеблющихся по толщине, и стержней, колеблющихся по длине, соответственно от толщины d и длины I. Пунктирные и штрихпунктирные линии дают зависимость между длинами волн в воздухе А.В03д# и в воде АВОд и частотой. При пользовании кривыми, помеченными звездочками, значения, от¬ ложенные по оси абсцисс, нужно умножать на 0,1. Для значений d и /, меньших 0,1 (или 0,01) см, величины, отложенные по оси абсцисс, нужно умножать на 10-1 (или соответственно на 10-2), а величины, отложенные по оси ординат,—на 10 (или соответственно на 100). Для d и I, больших 1 (или 10) см, абсциссы умножаются на 10 (или на 100), а ординаты делятся на 10 (или на 100).
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 77 л для колебаний кварцевого стержня по дли¬ не— формула где d и / измеряются в мм. Как видно из формул, величины fdd и fLl явля¬ ются константами, характерными для колебаний данного направления; их называют коэффициен¬ тами колебаний. В случае резонанса частота колебаний f равна частоте колебаний электрического тока, т. е. /=/эл. =с/аэл., где С=3-108 м!сек, а Лэл.— длина волны электрических колебаний. Подставляя эти величины в формулы (916) ш (926), получаем отношения, которые называют волновыми коэффициентами. Формулы (916) и (926), а также (91 в) и (92в) позволяют по заданным размерам кварцевой пла¬ стинки или стержня найти частоту или длину волны электрических колебаний, при которой кварц возбуждается на собственной частоте. На фиг. 74 изображена зависимость собст¬ венной частоты / колеблющейся по толщине кварцевой пластинки толщиной d и колеблю¬ щегося по длине стержня длиной I соответ¬ ственно от d и /. Эти зависимости показаны сплошными линиями. Приведенные на этой же фигуре пунктирные и штрихпунктирные линии дают зависимость между длинами волн в воз¬ духе ХВ03д. и в воде Хвод., с одной стороны, и частотой /—с другой. Таким образом, эти графики позволяют найти размеры кварцевого излучателя, необходимого для возбуждения в данной среде волн заданной длины. Так, на¬ пример, мы видим, как это показано стрел¬ ками на графике, что собственная частота ко¬ леблющейся по толщине кварцевой пластинки толщиной 0,7 см составляет /=405 кгц\ этому в воздухе соответствует длина волны ХВОзд.= =0,086 см, а в воде- =0,37 см. Иногда бывает необходимо возбудить в твер¬ дых телах высокочастотные поперечные сдвиго¬ вые колебания. Это удается сделать при по¬ мощи кварцевых пластинок, ориентированных по оси У (см. фиг. 75, а). Согласно Кэди [403], электрическое поле, приложенное к поверхности пластинки перпендикулярно к ее электрической оси, возбуждает только деформацию сдвига ху 1см. также выражение (756)]. Будучи приклеена к твердому телу, такая пластинка возбуждает в нем сдвиговые колебания с частотами Если, следуя Файрстону и Фредерику [606], сделать размер такой пластинки вдоль оси X в 7 раз больше размера вдоль оси У и наложить ее на поверхность твердого тела через масляную пленку, то мы получим чистые поверхностные сдвиговые колебания, так называемые волны Релея (см. гл. V, § 1, п. 1), распространяющиеся по поверхности твердого тела в направлении оси X (фиг. 75, б). Фиг. 75. Ориентация пьезоэлек¬ трических кварцевых пластинок, предназначенных для получения поперечных волн (а) и так называе¬ мых волн Релея (б) в твердых телах. Наконец, в некоторых случаях, например при измерении вязкости жидкостей, возникает необходимость возбуждения в цилиндриче¬ ских стержнях чисто крутильных колебаний. Их можно реализовать, ориентируя кварцевый цилиндр согласно фиг. 76 и нанося на его бо¬ ковой поверхности две пары металлических электродов. Эти последние должны быть рас¬ положены так, чтобы линия, проходящая через два лежащие друг против друга и соединенные между собой электрода, образовывала с осями У и Z кристалла углы в 45°. При такой кон¬ струкции на кристалл воздействует два элек¬
73 Глава II. Излучение ультразвука трических поля, ориентированные параллельно оси Y и направленные в противоположные сто¬ роны; под действием этих полей в кристалле возникают деформации сдвига хуу приводящие к кручению стержня. Собственная частота таких крутильных колебаний определяется формулой (94) где I—длина стержня, а ц—крутильный модуль, равный модулю упругости ^66—(си ^12)/2* За¬ меняя c6Q в (94) его значением, приведенным в § 5, п.1 настоящей главы, по¬ (94а) Фиг. 76. Уст¬ ройство для воз¬ буждения кру¬ тильных колеба¬ ний в кварцевом цилиндре. Т еория пьезоэлектрическо¬ го вибратора. Во многих слу¬ чаях (см., например, гл. III, § 3) удобно колеблющуюся кварцевую пластинку заменить эквивалентной электрической схемой, состоящей из индук¬ тивности, емкости и активного сопротивления, и выразить параметры кварца через экви¬ валентные электрические па- парметры; Баттерворт [396] по¬ казал, что такая замена воз¬ можна для всякого колеблю¬ щегося упругого тела. В при¬ менении к кварцу соответст¬ вующие расчеты были проведены Кэди 1399], Дайком 1542], Даем [540], Жуостом [1008], Ва- танабе [2117] и Бехманом [208] *). При описании применений ультразвука мы неоднократно будем пользоваться этой эквивалентной, схемой; по¬ этому остановимся сейчас на ней более подроб¬ но, чтобы в дальнейшем просто ссылаться на приведенные здесь сведения (см. также [39]). Как известно, электрический заряд q0 заря¬ женного до напряжения U конденсатора Сг равен Однако если между обкладками конденсатора находится пьезоэлектрическая кварцевая пла¬ стинка, поверхности которой перпендикулярны *) Существенные результаты в области методики ■нженерного расчета пьезоэлектрических преобразо¬ вателей получены также Гутиным [5182, 5184, 5187], Русаковым [5209, 5210] и Харкевичем [5172, 5223, 5224]; кроме того, представляет интерес работа Кэди [51801.—Прим. ред. к ее оси X, то электрическое поле вызывает деформацию пластинки и вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта на ее поверхно¬ стях появляется заряд qly так что общий заряд конденсатора составляет причем q1 =d11P, где Р—полная сила, дей¬ ствующая на пластинку и обусловленная при¬ ложенным напряжением U. При изменении напряжения U во времени, т. е. когда u=U sin wt, через систему течет ток Это выражение показывает прежде всего, что кристалл кварца можно заменить парал¬ лельно соединенными конденсатором С19 емкость которого определяется размерами пластинки и ее диэлектрической постоянной s, и эквивалент¬ ной схемой, параметры которой, .зависящие от пьезоэлектрических и упругих констант квар¬ ца, подлежат еще определению. Для пластинки, масса которой равна 2М\ сила трения W и упругость G, находящейся под действием периодической силы p=Psino>£, урав¬ нение движения имеет вид dx Дифференцируя уравнение движения no i и заменяя в нем производные согласно послед¬ ним равенствам, мы приходим к уравнению Обратимся теперь к электрическому колеба¬ тельному контуру, состоящему из индуктивно¬ сти L, емкости С и активного сопротивлений R; ток, текущий в таком контуре под действием напряжения u=Usimty удовлетворяет иэ- известному дифференциальному уравнению В нашем случае P=aU и, следовательно, q^ad^U или с учетом выражения (75в) qx=ах. Дифференцируя последнее выражение по получаем
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 79» Таким образом, колеблющийся кварц можно заменить электрической эквивалентной схемой, изображенной на фиг. 77. Конденсатор Сг обозначает здесь чисто электрическую емкость самого кристалла кварца, а С2—емкость, вклю¬ ченную перед кварцем и обусловленную в основном зазором между поверхностями кварца и обкладками конденсатора. Если поверхности кварца металлизированы, то конденсатор С2 отсут¬ ствует. L Омическое сопротивле¬ ние R складывается из со- противления холостого хо¬ да R0, соответствующего совершенно ненагружен- С ной, т. е. неизлучающей пластинке, и собственно сопротивления излучения Rs (см. п. 5 настоящего параграфа). При ориен¬ тации кварца согласно фиг. 73 и при интересующих нас главным обра¬ зом колебаниях по толщине Фиг. 77. Электриче¬ ская эквивалентная схема пьезокварца. где eu=5,2-104 сек'1—определенная в п. 1 настоящего параграфа пьезоэлектриче¬ ская константа, 8=4,5—диэлектрическая по¬ стоянная кварца, w—расстояние между поверх¬ ностями кварца и обкладками конденсатора, т]—константа, определяющая внутренние меха¬ нические потери кварца (для нее Бехман [206] дает полученное экспериментальным путем зна¬ чение 0,25; см. также [762]); величина с опре¬ деляется следующим выражением: В правой части выражений для R0 и С фигу¬ рирует множитель 8/ А Смысл этого так назы¬ ваемого геометрического множителя состоит в сле¬ дующем. При резонансе распределение упру¬ гих напряжений в колеблющемся кристалле не является однородным и величина обуслов¬ ленной колебаниями механической емкости за¬ висит от распределения упругих напряжений; при колебаниях основного типа учет этого обстоя- тельства сводится в первом приближении к вве¬ дению множителя 8/тс2. Далее, электрическая емкость колеблющегося кристалла Сг отличается от емкости покоящегося кристалла, ибо при колебаниях в кристалле вследствие пьезоэлектрического эффекта возни¬ кают никуда не стекающие заряды, которые ослабляют диэлектрическое смещение. Это соот¬ ветствует уменьшению диэлектрической постоян¬ ной, которая при колебаниях кристалла опреде¬ ляется выражением Ниже в настоящем пункте мы увидим, что вели¬ чина 4Tud1*c11/s, являющаяся мерой обратного воздействия колебаний кристалла на величину его диэлектрической постоянной, равна так назы¬ ваемому коэффициенту электромеханической свя¬ зи для колеблющегося кристалла. По аналогии с известной формулой для лога¬ рифмического декремента затухания электри¬ ческого колебательного контура находим обусловленный внутренним трением декремент затухания колеблющегося кварца. В случае излучения звука к этому значению б прибавляется еще декремент затухания, связад- ный с излучением, который во много раз пре¬ восходит декремент затухания, обусловленный внутренним трением. Кварцевой пластинке площадью 10x10 см2 и толщиной 1 см при электродах, нанесенных с помощью металлизации (оу=0), соответствуют следующие значения эквивалентных электриче¬ Сравнивая коэффициенты этого уравнения с коэффициентами уравнения движения, нахо¬ дим где сп—модуль упругости в направлении оси X (см. § 5, п. 1 настоящей главы). В первом при¬ ближении с можно считать равным сп. Формулы (97) и (98) позволяют найти экви¬ валентные электрические параметры колеблю¬ щегося кристалла кварца:
80 Глава II. Излучение ультразвука ских параметров: При колебаниях кварцевых пластинок и стержней по длине имеют иместо аналогичные соотношения, которые мы здесь не приводим, поскольку в излучателях ультразвука этот тип колебаний почти не применяется. Колеблющийся кристалл представляет собой электромеханический преобразователь. При по¬ даче на кристалл электрического напряжения в нем запасается известное количество электри¬ ческой энергии, часть которой в силу пьезо¬ электрических свойств кристалла расходуется на создание в нем упругих напряжений и пере¬ ходит, следовательно, в механическую энер¬ гию упругих деформаций. Соотношение обеих этих энергий есть мера эффективности электро¬ механического преобразователя; эта величина, которую мы уже рассматривали выше приме¬ нительно к магнитострикционным вибраторам (см. § 4, п. 4 настоящей главы), называется коэф¬ фициентом электромеханической связи. Квадрат коэффициента электромеханической связи оп¬ ределяется как отношение генерируемой в кристалле механической энергии к запасаемой в нем электрической энергии. При колебаниях по толщине механическая энергия на единицу объема кристалла равна ^ cnxl, или, с учетом выражения (756), ^ c^d^El; электрическая энер¬ гия на единицу объема составляет еЕ1/8ъ. Следовательно, или (101а) Для кварца 6=0,10=10%. Коэффициент электромеханической связи связывает пьезоэлектрический модуль dn с упру¬ гими и диэлектрическими параметрами кристалла и, следовательно, представляет собой величину, наилучшим образом характеризующую кристалл как электромеханический преобразователь, т. е. как излучатель ультразвука. Рассмотрим эквивалентную электрическую схему пьезоэлектрического кристалла с элек¬ тродами, нанесенными путем металлизации (т. е. при С2—оо) (фиг. 77). Эта схема представляет собой параллельное соединение образованной кристаллом емкости Сг и соединенных после¬ довательно индуктивности L, емкости С и оми¬ ческого сопротивления R. Такая схема обладает, как известно, двумя резонансными частотами, а именно: частотой последовательного резонанса и частотой параллельного резонанса последнюю обычно называют частотой антире¬ зонанса. Частота зависит только от разме¬ ров кристалла, тогда как /U можно изменять путем подключения к кристаллу дополнитель¬ ных емкостей; с увеличением включенной па¬ раллельно дополнительной емкости частота анти¬ резонанса приближается к частоте последова¬ тельного резонанса. На фиг. 78 изображена Фиг. 78. Частотная характери¬ стика реактивного электрического сопротивления колеблющегося кри¬ сталла. частотная характеристика реактивного сопро¬ тивления кристалла кварца. Многочисленные способы измерения /д описывают Розенталь и Петерсон [3899]. Поскольку С всегда мала по сравнению с СЛ, частота /U мало отличается от Относительная разность этих двух частот приближенно определяется формулой Согласно выражениям (99), или, в первом приближении,
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 81 Для Сх из (99) с учетом (99а) вытекает формула Следовательно, Таким образом, измерение частот /U и f# по¬ зволяет простым образом определить коэффи¬ циент электромеханической связи. Отношение емкости последовательного ко¬ лебательного контура С, обусловленной меха¬ ническими свойствами кристалла, к параллель¬ ной емкости Си связанной с его электрическими параметрами, составляет, согласно выраже¬ нию (102а), Это отношение также определяется, следователь¬ но, коэффициентом электромеханической связи; чем отношение емкостей больше, тем коэффициент электромеханической связи k выше. Это и по¬ нятно; ведь энергия упругих деформаций, воз¬ никающих в кристалле при подаче на него по¬ стоянного напряжения U, составляет в электри¬ ческих единицах ~ CU2, а запасаемая в системе электрическая энергия равна ^ Сх U2. Фигури¬ рующий в правой части выражения (103) мно¬ житель (8/тс2)/(1—&2) обусловлен тем, что при колебаниях кристалла емкость С изменяется в соответствии с геометрическим множителем 8/и2 (см. выше), а диэлектрическая постоянная, определяющая С1У возрастает, согласно выраже¬ нию (99а), в (1—k2) раз. Более подробно вопрос о пьезоэлектрических кристаллах как электромеханических преобра¬ зователях рассматривается в работах [2592— 2594, 2797]1). Из приведенных выше соображений ясно, что колеблющийся кварц можно рассматривать как резонансный колебательный контур. При резо¬ нансе между частотой электрических колебаний и собственной частотой упругих колебаний квар¬ ца полное сопротивление эквивалентного контура равно его активному сопротивлению. Если кварц включен параллельно конденсатору электриче- *) Этот перечень следует дополнить существен¬ ными работами Андреева [5175, 5177J.—Прим. ред. б Л. Бергман ского колебательного контура, то при резонансе его сопротивление действует как дополнительное сопротивление потерь в конденсаторе. Поэтому, согласно Кэди [399], о возбуждении колебаний в кварце можно судить по падению тока в коле¬ бательном контуре, т. е. чисто электрическим путем. Нужно, однако, отметить, что в некото¬ рых случаях имеет место сильное излучение звука колеблющимся кварцем, а электрический эффект его настройки отсутствует (Пильмайер [1573, 1576], Шиффермюллер [1849]). Декремент затухания кварца измеряли Хиг- нер [821], Хайкин [420], Дайк и Хаген [543, 545] Фиг. 79. Резонансные кривые кварцевой пластинки, колеблющейся в жидкости и в воздухе. и Боссар и Буш [313]. Кроме того, Гоккель [715] провел измерения затухания кварца, тур¬ малина, сегнетовой соли и других пьзоэлектри- ческих кристаллов и нашел, что затухание в об¬ щем случае тем меньше, чем меньше скорость звука в данном материале, и сильно зависит от обработки поверхности кристалла; простое покрытие кристалла лаком увеличивает зату¬ хание. Кварцевые пластинки с полированными поверхностями обладают меньшим затуханием, чем такие же пластинки с матовой или травленой поверхностью [545]. Затухание кварцевых пла¬ стинок различной ориентации, колеблющихся в воздухе, исследовалось Бехманом 1206, 208]. Затухание кварцевых пластинок, колеблющих¬ ся в жидкости, было измерено Беккером [215] очень остроумным методом, на котором мы здесь останавливаться не можем. В этих условиях затухание кварца вследствие сильного излучения звука заметно возрастает. Примером может слу¬ жить фиг. 79, на которой изображена получен¬ ная Баумгардтом [189] резонансная кривая квар¬ ца, колеблющегося в бензоле и излучающего звук одной стороной. По оси ординат здесь отложено звуковое давление в барах. Пунктир¬
82 Глава II. Излучение ультразвука ная кривая относится к тому же кварцу, колеб¬ лющемуся в воздухе (ср. с фиг. 59). Обозначим энергию, отдаваемую кварцем в окружающую среду за один период колебаний, через Е\ а общую энергию колеблющегося квар¬ ца через Е. Тогда логарифмический декремент затухания можно представить в виде откуда в первом приближении получаем Согласно формуле (10), энергия Е' для квар¬ ца, излучающего звук обеими сторонами, равна где J—сила излучаемого звука, F—поверхность излучателя, р0с0—акустическое сопротивление окружающей среды, А'—амплитуда звуковой волны, f—частота. Величина Е (энергия упругих напряжений в кварце при максимальной дефор¬ мации) определяется выражением где рс—акустическое сопротивление кварца, а А—амплитуда его колебаний. Таким образом, Поскольку А'=А, декремент затухания квар¬ ца при двустороннем излучении звука оказы¬ вается равен Если Е'<Е, что, например, имеет место при излучении звука в газах, то вместо выражения (104) можно написать тогда выражение (105) принимает вид При одностороннем излучении величина 0 умень¬ шается вдвое. Таким образом, декремент затухания кварца зависит от отношения р0£0/рс, т. е. от отношения акустических сопротивлений жидкости и кварца. Чем больше р0с0, тем выше 0. В табл. 8 приведены значения р0с0/рс для раз¬ личных материалов и вычисленные значения декремента затухания кварца при двусторон¬ нем излучении звука. Для кварца приняты значения с =5760 м!сек, р=2,65 г/см3 и, следо¬ вательно, р^7=1,53 • 104. В последнем столбце даны некоторые значения 0, измеренные на опыте. Если учесть, что к потерям на излучение прибавляются и другие потери, которые при расчете не учитываются, то совпадение вычис¬ ленных и экспериментально полученных значе¬ ний 0 следует признать вполне удовлетвори¬ тельным. Таблица 8 ДАННЫЕ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЗНАЧЕНИЯ ДЕКРЕМЕНТА ЗАТУХАНИЯ КОЛЕБЛЮЩЕЙСЯ КВАРЦЕВОЙ ПЛАСТИНКИ Материал Р0. г/смЗ Со, м/сек РО^О рс 0ВЫЧ. ® эксп. Воздух .... 0,00129 334 2,9-10-5 1,2-10~4 1•10~4 Вода 1 1500 0,10 0,80 — Четыреххлори¬ стый углерод 1,59 928 0,1 0,80 0,79 Толуол .... 0,89 1320 0,077 0,48 0,48 Парафиновое масло . . . 0,876 1440 0,082 0,53 — Декремент затухания определяет добротность Q колеблющегося кварца: где fR—резонансная частота, a и f2—частоты, на которых сила излучаемого звука падает вдвое по сравнению с резонансной силой звука. Для кварца, работающего в воде на основной часто¬ те, при одностороннем излучении Q =16, тогда как при двустороннем излучении в воздухе Q=5,2-104. Неоднократно наблюдалось [189, 862, 881], что в кварцах, работающих в жидкостях, удается возбудить сравнительно сильные колеба¬ ния, а следовательно, получить вполне приемле¬ мое излучение и при небольшой расстройке отно¬ сительно резонанса; это обстоятельство дает воз¬ можность одним кварцем перекрывать некото¬ рый диапазон частот. В отличие от этого кварц, работающий в воздухе, обладает благодаря мало¬ му затуханию очень острой резонансной кривой; поэтому для получения заметной отдачи в этом случае требуется весьма точная настройка источ¬ ника возбуждающего напряжения на собствен¬ ную частоту кварца. Острая резонансная кривая обусловила многочисленные применения воз-
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 83 буждаемых на резонансной частоте кварцевых пластинок и стержней в технике высоких частот, где они используются как эталоны частоты, эле¬ менты подстройки ламповых генераторов и ста¬ билизаторы частоты колебательных контуров1). Нас интересует в первую очередь применение кварца в качестве излучателя звука. С этой целью используются колебания обоих типов. При продольных колебаниях кварцевого стерж¬ ня по длине, как и в магнитострикционных стерж¬ невых вибраторах, звук излучают торцевые по¬ верхности стержня. При колебаниях по толщине звуковые волны излучаются поверхностями пла¬ стинки в перпендикулярном к ним направле¬ нии. Колебания по толщине используют, как пра¬ вило, для получения ультразвуков с частотой выше 200 кгц у что соответствует кварцевой пла¬ стинке толщиной 13,6 мм. Более длинные ультра¬ звуковые волны получают при помощи коле¬ баний по длине, возбуждаемых в кварцевых стержнях; в этом случае, однако, невозможно обеспечить большие излучающие поверхности. Чтобы и на низких ультразвуковых частотах получить большую звуковую мощность при боль¬ шой излучающей поверхности, избегнув при этом необходимости применять очень толстые и по¬ тому дорогие стержни, можно, согласно Ланже- вену [1178], склеить между собой несколько одинаковой толщины кварцевых пластинок, по¬ местить их между стальными пластинами и воз¬ буждать в такой системе обычным образом коле¬ бания по толщине. Об этом мы подробнее ска¬ жем ниже. Наивысшая частота, которую способен излу¬ чать пьезокварц, составляет - приблизительно 50 ООО кгц. Кварцевая пластинка, рассчитанная на такую частоту и ориентированная перпенди¬ кулярно к оси Ху имеет толщину всего 0,054 мм и потому чрезвычайно хрупка. Кроме того, при сильном возбуждении пластинка разрушается вследствие электрического пробоя. Для получения при помощи пьезоэлектри¬ ческих кварцевых пластинок еще более высоких ультразвуковых частот остается только один путь: в пластинках с более низкой собственной частотой возбуждать колебания высших поряд¬ ков. Правда, отдаваемая пластинкой колеба¬ тельная мощность при этом уменьшается, но зато такой метод возбуждения позволяет без опасности пробоя увеличить электрическую мощ- х) Необычайно острая резонансная кривая обу¬ словлена не только малым затуханием кварца, но и свое¬ образным соотношением между его реактивными экви¬ валентными параметрами: индуктивность L очень велика, а емкость С мала.—Прим. ред. ность, подводимую к пластинке. Возбуждение в пластинках колебаний высших порядков осо¬ бенно удобно при использовании их для изме¬ рительных целей, которые, как правило, не тре¬ буют чрезмерно больших мощностей; дополни¬ тельное достоинство такого способа состоит в том, что он позволяет при помощи одной пла¬ стинки получить множество частот. Согласно Гибе и Блехшмидту [709], собственная частота колебаний k-vo порядка бесконечной плоско¬ параллельной пластинки равна где f—собственная частота основного колебания. Таким образом, колебания высших порядков следуют гармоническому закону. Гармониче¬ ский закон был экспериментально проверен Берг¬ маном [233] применительно к пластинкам конеч¬ ных, но больших по сравнению с толщиной размеров, в которых возбуждались колебания по толщине. В табл. 9 приведены собственные частоты колебаний высших порядков fk, полу¬ ченные при измерениях с кварцевой пластинкой, для которой /=6=19,96 мм и 9,99 мм, ориен¬ тированной как показано на фиг. / 66; в этой таблице приведены также частоты fk, вычислен¬ ные по гармоническому закону, и относительные отклонения частоты &f=(fh—fk)/fk- Отклонения от гармонического закона лежат в пределах ошибки измерений частоты. Таблица 9 ИЗМЕРЕННЫЕ (ffc) И ВЫЧИСЛЕННЫЕ (fk) СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНКИ КВАРЦА, ВОЗБУЖДАЕМОЙ ПО ТОЛЩИНЕ k fk. кгц f'k, кгц Af,°/00 k fk, кгц f’k. кгц Af,o/oo и 3 170 3 170 0.00 81 23 346 23343 +0,17 21 6 061 6 052 + 1,48 91 26 201 26 225 -0,92 31 8 926 8 934 -0,90 101 29 126 29 107 +0,65 41 11 816 11 816 0,00 111 32 051 31 988 + 1,97 51 14 713 14 697 + 1,09 165 47 544 47 550 -0,13 61 17 585 17 579 +0,34 179 51546 51 548 +0,74 71 20 422 20 461 -1,91 191 55 046 55042 +0,07 К тем же результатам пришел и Хаустауа [916], измерявший колебания высших порядков, вплоть до 500-го порядка в пластинках всевоз¬ можных размеров. Он нашел при этом, что ско¬ рость звука в кварце, вычисленная по размерам кристалла и его основной частоте, полученной 6,*-
84 Глава II. Излучение ультразвука из измерений частот колебаний высших порядков, изменяется от пластинки к пластинке; исчерпы¬ вающего объяснения этого явления не суще¬ ствует. Особенно сильно возбуждаются в кварце колебания нечетных порядков, что объясняется природой пьезоэлектрического возбуждения. На фиг. 80 показан разрез кварцевой пластинки в плоскости XZ и изображены распределение давлений и направление движения при возбуж¬ дении на основной частоте и на второй и третьей гармониках. Пунктирная линия в верхней части фигуры соответствует распределению давлений при возбуждении пластинки на основной частоте и при подаче на расположенных слева и справа электроды зарядов указанных знаков. Стрелки Фиг. 80. Распределение давлений и зарядов в кварцевой пластинке, колеблющейся на основной частоте и на 2-й и 3-й гармониках. указывают направление движения частиц пла¬ стинки. В центре пластинки мы имеем максимум сжатия; через полпериода, когда знаки зарядов на электродах изменятся на обратные, он сме¬ нится максимумом растяжения. Ниже показан случай возбуждения на второй гармонике. Здесь мы имеем в каждый данный момент времени одно сжатие и одно растяжение. Из обозначенных на фигуре знаков зарядов видно, что указанное распределение давлений получается, если на внешних электродах имеются равные заряды одинаковых знаков, а в центре пластинки— заряд противоположного знака. На практике такое распределение зарядов в кварцевой пла¬ стинке получить невозможно. В случае изобра¬ женного в нижней части фигуры возбуждения на третьей гармонике этого не требуется. Одно сжатие и одно растяжение здесь, правда, взаим¬ но уничтожаются, тем не менее остается еще одно сжатие, которое и обусловливает возбуж¬ дение колебаний. Колебания нечетных порядков возбуждаются в силу того, что взаимно уничто¬ жаются все заряды, за исключением лишь тех, которые имеются по концам одной полуволны. Тот факт, что все же в пьезоэлектрических пластинках кварца возбуждаются колебания чет¬ ных порядков, был впервые показан Бергманом [233], которому удалось в пластинке размерами 55x55x5,78 мм возбудить колебания четных порядков вплоть до 26-го. Аналогичные опыты с успехом провели также Партхасаратхи, Панде и Панчоли [1538]. Возможность возбуждения на четных гармониках обусловлена несимметрией кристаллической структуры кварца, о которой будет говориться ниже, или несимметрией элек¬ трического поля. Причиной несимметрии поля могут явиться особые форма, размер или рас¬ положение электродов. Так, например, Бхага- вантам и Суриянарайяна [266] показали, что турмалиновая пластинка, вырезанная перпенди¬ кулярно к оси Z, или кварцевая пластинка, ориентированная перпендикулярно к оси X, без труда возбуждаются на четных гармониках, если их поверхности посеребрить так, чтобы покры¬ той части поверхности на одной стороне пла¬ стинки соответствовала непокрытая часть на другой стороне (см. также [1684]). Партхасарат¬ хи, Панде и Панчоли [1527, 1538] сообщили о том, что кварцевая пластинка, ориентирован¬ ная перпендикулярно к оси X, может также возбуждаться на нечетных гармониках субгар¬ моники основного колебания по толщине. Это явление объяснили Бхагавантам и Суриянарайя¬ на [266], которые относят его за счет возбуж¬ дения нечетных гармоник сдвиговых колебаний в пластинке1). На фиг. 81 показано распределение упругих напряжений в кварцевой пластинке, возбуж¬ даемой на высших гармониках; фотография получена оптическим теневым методом, о кото¬ ром будет еще идти речь в гл. III, § 4, п. 1. Точки колеблющейся пластинки, в которых оптиче¬ ский коэффициент преломления меняется меньше всего, т. е. узлы напряжения остаются темными, в то время как точки, соответствующие максиму¬ мам сжатия или растяжения, освещены. На ле¬ вой фотографии изображены колебания 19-го, а на правой—39-го порядка. Частота возбуждающего х) Во время издания настоящей книги появилась работа Партхасаратхи, Панчоли и Чхапгара [4931,4932]э в которой на основе наблюдения создаваемых в жидко¬ стях диффракционных спектров утверждается, что в пьезоэлектрической кварцевой пластинке можно возбудить не только колебания четных и нечетных выс¬ ших порядков, но и колебания частот, являющихся субгармониками нечетных высших гармоник.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 85 напряжения, измеренная электрическим путем, составляла соответственно 5510 и 11 450 кгц. На фиг. 82 давно увеличенное изображение части Фиг. 81. Распределение упругих на¬ пряжений в кварцевой пластинке, ко¬ леблющейся на высших гармониках. а—19-я гармоника; б—39-я гармоника. (Фотографии получены теневым методом.) поверхности кварцевого кубика, возбуждаемого в направлении оси X на 287-й гармонике; длина ребра кубика равна 20 мм\ изображение полу¬ чено теневым методом. При частоте колебаний Фиг. 82. Часть поверхно¬ сти кварцевого кубика, воз¬ буждаемого на 287-й гармо¬ нике. Увеличено в 8 раз. Фотография получена теневым методом. /=42 320 кгц расстояние между соседними узла¬ ми напряжения составляет всего 0,07 мм. Аналогичным образом колебания высших по¬ рядков возбуждаются и в кварцевых стержнях, колеблющихся по длине. Возможные способы электрического возбуждения таких колебаний подробно исследованы Гибе и Шейбе [7121. Однако в излучателях ультразвука колебания высших порядков в стержнях используются ред¬ ко, так как эти частоты с большей амплитудой и при большей излучающей поверхности можно получить, применяя колебания по толщине в пла¬ стинках. Наивысшая частота ультразвуковых колеба¬ ний, достигнутая в настоящее время при помо¬ щи кварцевых пластинок, составляет 1000 мггц, или 109 гц [1734]. Встает вопрос о возможности получения еще более высоких частот. Генера¬ торы высокой частоты позволяют сегодня полу¬ чать колебания с частотами до 5-1010 гц. Труд¬ ность излучения ультразвука столь высоких частот объясняется точностью, с которой должна выдерживаться толщина применяемых в каче¬ стве излучателей кварцевых пластинок и с кото¬ рой должны обрабатываться их поверхности. Например, при частоте 3000 мггц длина звуко¬ вых волн в кварце составляет 2*10“4 см, т. е. 20 000 А, что лишь в 3—4 раза превосходит дли¬ ну волны видимого света. Излучение на частоте 3000 мггц можно получить только путем воз¬ буждения в кварце колебаний высшего порядка; так, например, можно возбуждать колебания 100-го порядка в пластинке, настроенной на 30 мггц (даже при такой частоте толщина пла¬ стинки составляет всего 0,11 мм). При этом ма¬ лейшее изменение толщины пластинки по ее по¬ верхности приводит к тому, что на отдельных участках поверхности возбуждаются колебания близких друг к другу, но различных порядков, которые интерферируют между собой. В ре¬ зультате сколько-нибудь однородное звуковое поле получить не удается. Это обстоятельство отмечает, например, Киттель [3265]. Известным недостатком описанных выше пье¬ зоэлектрических излучателей является то, что все они способны излучать колебания лишь неко¬ торых фиксированных частот, равных основной и высшим собственным частотам. Для многих целей необходим излучатель с плавно регули¬ руемой частотой. Кварцевые пластинки, рабо¬ тающие в жидкостях, обладают более широкой резонансной кривой (см. фиг. 79), и это позво¬ ляет, особенно при достаточно мощном генера¬ торе высокой частоты, излучать звук и на часто¬ тах, лежащих вне резонанса. Бхагавантам и Бхи- масенахар [256, 257] следующим образом решили проблему излучателя для измерительных целей с плавной регулировкой частоты. Они исполь¬ зуют ориентированную по оси X кварцевую
86 Глава II. Излучение ультразвука пластинку, имеющую клиновидную форму; тол¬ щина такой пластинки в направлении оси X меняется по ее длине, и интенсивные колебания возбуждаются лишь в том месте, где частота возбуждающего напряжения и толщина удо¬ влетворяют выражениям (91) или (91а). Низшая частота определяется в этом случае максималь¬ ной толщиной клина, а высшая—мощностью гене¬ ратора высокой частоты и напряжением пробоя кристалла. При помощи такого кварцевого клина можно для измерительных целей перекрыть диа¬ пазон от 1,4 до 5 мггц, а при помощи турмали¬ нового клина—даже от 2,5 до 11 мггц; о приме¬ нении таких излучателей см. гл. V, § 1, п. 2. Леви и Филипп [1200] построили излучатель с плавной регулировкой частоты для измери¬ тельных целей, в котором ориентированная пер¬ пендикулярно к оси кварцевая пластинка накле¬ ена на клиновидную латунную плату. Бла¬ годаря жесткой связи колеблющегося кварца с подложкой собственная частота такого излу¬ чателя определяется общей толщиной кварца и подложки. Еще один способ плавного изме¬ нения собственной частоты кварцевого излуча¬ теля мы подробно рассмотрим в § 5, п. 5 настоя¬ щей главы. При использовании колеблющегося кварца в качестве излучателя ультразвука особенно важ¬ но, чтобы поверхности пластинки или торцевые поверхности стержня колебались как жесткие поршни, т. е. чтобы в процессе колебаний не было деформаций этих поверхностей, приводя¬ щих к неравномерному излучению. К сожале¬ нию, исследования Дая [541], Хардинга и Уайта [779], Скеллета [1943, 1944], Остерберга [1465— 1469], Штраубеля [2010] и Шумахера [1895] по¬ казывают, что на практике при колебаниях квар¬ цевой пластинки по толщине некоторые части ее поверхности не колеблются вовсе, а другие колеблются с самыми различными амплитудами. На поверхности пластинки в большинстве слу¬ чаев устанавливаются более или менее сложные хладниевы фигуры, которые можно наблюдать как при помощи ликоподия или мелкого песка [169, 459—461, 779, 1906], так и теневым мето¬ дом [1814, 2016]. Наиболее удобен для изуче¬ ния колеблющихся поверхностей кварца опти¬ ческий интерферометр [541, 1465—1469, 1895, 1943, 1944, 2010, 2514, 3644, 4277, 4278]. Схема такого прибора показана на фиг. 83. Свет, исходящий от источника L, преобразуется конденсорной линзой К в параллельный пучок и стеклянной пластиной G отбрасывается на отражающую поверхность исследуемой кварце¬ вой пластинки Q; отраженный от нее свет попа¬ дает на объектив увеличителя О. Непосредствен¬ но перед полированной поверхностью кварца помещается слегка клиновидная стеклянная пла¬ стинка Р, отъюстированная так, что между ней Фиг. 83. Оптический интерферометр для изу¬ чения колебаний поверхности кварца. и поверхностью кварца образуется небольшой клиновидный воздушный объем. При монохрома¬ тическом источнике света в поле зрения объекти¬ ва видна система интерференционных полос Фиг. 84. Интерференционные полосы на поверхности кварцевой пластинки (по Даю). а—пластинка покоится, б—пластинка колеблется по толщине. (фиг. 84,а). При возбуждении кварца и равно¬ мерном освещении интерференционные полосы в тех точках, где кварц колеблется, смазываются (фиг. 84,6). Если же яркость источника света пульсирует с частотой колебаний кварца, то интерференционные полосы сохраняются повсю¬ ду и лишь искривляются в тех точках, где кварц колеблется; степень их искривления служит ме¬ рой амплитуды колебаний кварца в данной точке.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 87 В гл. III при изучении оптических методов приема излучаемого кварцем ультразвука мы познакомимся с очень чувствительным методом, позволяющим опознавать как точки поверхности Фиг. 85. Излучение кварцевых пластинок в жидкости (по Гидеману и Остерхаммелю). а—более или менее равномерное излучение, направленное пер¬ пендикулярно к поверхности пластинки, б—неравномерное и косо направленное излучение. кварца, остающиеся в покое, так и точки, колеб¬ лющиеся особенно сильно. Этим методом полу¬ чены обе фотографии, изображенные на фиг. 85; здесь кварцевые пластинки расположены слева, в плоскости, перпендикулярной к плоскости фигуры. Фиг. 85,а относится к пластинке, излу¬ чающей звук более или менее равномерно; на фиг. 85,6 совершенно отчетливо видно, что отдельные участки кварца (например, наверху слева) излучают особенно сильно и притом ча¬ стично в косом направлении, в то время как боль¬ шая часть поверхности остается в покое. Такая неравномерность движения поверхно¬ сти пластинки, наблюдаемая и у оптически со¬ вершенно однородных кристаллов, объясняется в первую очередь возбуждением в пластинке колебаний по длине, обусловленных поперечным сжатием. Возникновение таких колебаний по длине в круглых и прямоугольных пластинках из кварца и турмалина исследовали Петржилка и Зацек [1561, 1562, 2202] и Бехман [205, 209]; связь колебаний по длине с колебаниями по тол¬ щине теоретически и экспериментально изучали Остерберг и Куксон [1471, 1472]. Оздоган [1457, 3676] опытным путем измерял фактические собственные частоты прямоугольных кварцевых пластинок при помощи ультразвукового интер¬ ферометра. Неравномерность колебаний по толщине при¬ водит также к разрушению пластинки, ибо силь¬ но колеблющиеся точки поверхности легко пере¬ ходят за предел упругости, тогда как общая нагрузка пластинки в целом остается небольшой. К этому нужно добавить, что модуль упругости кварца Е не остается постоянным в плоскости YZ, вследствие чего колебания пластинки по длине в различных направлениях проявляются совер¬ шенно по-разному. Поэтому при ничтожном изменении частоты интенсивные колебания могут внезапно возбудиться в совершенно новых точках пластинки. Значения модуля упругости кварца в кг/мм2, соответствующие различным направлениям в плоскости YZ, изображены в полярных координатах на фиг. 86. Под углом —48°19' модуль упругости принимает свое наи¬ большее, а под углом +71°32' наименьшее зна¬ чения, причем ^макс. =13 050 кг!мм2, а Ешн.= =7060 кг!мм2. Как показали опыты, в круглой кварцевой пластинке, вырезанной перпендику¬ лярно к оси X, упругие колебания легче всего возбуждаются именно в этих (соответствующих экстремальным значениям модуля упругости) направлениях [1338]. По данным Штраубеля [2008], в кварцевых стержнях, вырезанных обыч¬ ным способом, колебания подлине также никогда не возбуждаются точно в направлении оси У. На фиг. 87,а показана узловая линия смещений в ориентированном таким образом кварцевом стержне (так называемый «срез под углом 90°»), полученная при помощи ликоподия. Нетрудно видеть, что эта линия образует с осью Z угол, равный приблизительно 130°; следовательно, стержень колеблется в направлении наименьшего модуля упругости. Если, однако, вырезать стер¬ жень так, чтобы направление его длины совпада¬ ло с направлением наименьшего модуля упру¬ Фиг. 86. Сечение поверхности модуля упру¬ гости кварца плоскостью YZ.
88 Глава II. Излучение ультразвука гости (так называемый «срез под углом 71°», изображенный на фиг. 88), то колебания в точ¬ ности следуют геометрической форме стержня, что видно по расположению узловой линии на фиг. 87,6. Фиг. 87. Узловая линия в кварцевом стержне (по Штраубелю). а—стержень вырезан обычным способом и колеблется в направ¬ лении оси У, б—стержень вырезан под углом 71°. Этот впервые открытый Штраубелем поворот направления колебаний относительно ориентации* стержня был теоретически исследован и рас¬ считан Бехманом и Петржилкой [210] методами Фиг. 88. Вырезание кварце¬ вых стержней и пластинок под углом 71° (по Штраубелю). теории упругосвязанных степеней свободы; они также подтвердили теорию серией эксперимен¬ тов на кварцевых стержнях различной ориен¬ тации. Во многих случаях представляют интерес излучатели, у которых узкая прямоугольная поверхность колеблется как жесткий поршень; поэтому Гидеман и Остерхаммель [877] в соот¬ ветствии с данными Штраубеля вырезали квар¬ цевые стержни, ориентированные, как показано на фиг. 89. Толщина стержня d направлена здесь параллельно оси X кварца, а ширина b образует с осью Z угол 71°32'. Электроды наносятся на Фиг. 89. Ориентация кварцевого стержня, узкая прямоугольная поверхность Ы которого колеблется как жесткий поршень. поверхности Id. Если необходимо одностороннее излучение, то стержень можно одной из поверх¬ ностей Ы приклеить к соответствующему держа¬ телю. Бюкс и Мюллер [383] провели микроскопи¬ ческое исследование амплитуд колебаний тор¬ цевой поверхности стержней, ориентированных под углами 90 и 71°. Распределение амплитуд по торцевым поверхностям обоих кварцевых стержней представлено на фиг. 90; направление возбуждения здесь перпендикулярно к пло¬ скости чертежа. Нетрудно видеть, что только кварц, вырезанный под углом 71°, колеблется как поршень. Амплитуда колебаний, согласно измерениям Бюкса и Мюллера,, составляет 1,5* 10-3 мм; этот результат совпадает с изме¬ рениями Остерберга [1466], который опреде¬ лял амплитуды колебаний пьезокварцевых пла¬ стин оптическим способом при помощи интер¬ ферометра. Штраубель [2008], далее, изготовил кварцевые пластинки с поверхностями, перпендикулярными к оси X, для которых расстояния от центра
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 89 пластинки были равны значениям корня из мо¬ дуля упругости для данного направления. Такого рода пластинка изображена на фиг. 91; ориентация ее относительно кристалла кварца Фиг. 90. Распределение амплитуд по торцевой поверхности кварцевых стержней. А—для стержня, вырезанного под углом 90°, В—для стержня, вырезанного под углом 71°. ясна из фиг. 88, на которой воспроизводится по¬ ложение пластинки, но не ее точная форма. Последнюю можно получить, если на фиг. 86 заменить Е на У~Ё. Этим достигается однознач¬ ность частоты поперечных колебаний пластинки, Фиг. 91. Кварцевый вибратор в виде диска, форма которого повто¬ ряет кривую квадрат¬ ного корня из модуля упругости (по Штрау- белю;. благодаря чему колебания ее поверхности при возбуждении по толщине оказываются более равномерными. Хотя идеальное поршневое дей¬ ствие и здесь не вполне достигается, тем не менее такие пластинки выдерживают гораздо большие нагрузки, что особенно важно для излучения звуковых волн большой мощности. Позднее Бэр [153] показал, что кварцевые пластинки такой формы в противоположность обычным круглым или прямоугольным пластин¬ кам при колебаниях высших порядков (k ^9) на самом деле излучают приблизительно плоские волны. Недавно Самуэль и Шанкленд [3938] провели исследования звукового поля в жид¬ кости перед кварцевым излучателем, вырезан¬ ным согласно Штраубелю и возбуждаемым ha основной частоте 7,5 мггщ они нашли, что звуковое поле весьма равномерно. Помимо рассмотренных выше срезов, многие- исследователи 1201, 1105—1108, 1165, 1303] предлагали всевозможные другие срезы квар¬ цевых пластин и стержней; они в значительной степени руководствовались стремлением полу¬ чить пьезокварцы с возможно меньшей зави¬ симостью частоты f от температуры. Темпера- турная зависимость собственной частоты квар¬ цевого кристалла обусловлена температурным коэффициентом расширения и зависимостью мо¬ дуля упругости от температуры. Температур¬ ный коэффициент имеет величину порядка 50-10-6. Знак его зависит от вида колебаний (по длине или по толщине). Имеются также* кварцевые пластинки таких ориентаций, для которых температурный коэффициент равен нулк> или весьма мал. Эти ориентации можно, как это показали Кога и др. [1105—1108] и Бехмае [203, 205], найти исходя из свойств кварца. Этот вопрос очень важен при применении квар¬ ца в высокочастотных генераторах, ибо ста¬ бильность частоты является там основным тре¬ бованием, предъявляемым к кварцу. В технике ультразвуковых излучателей, напротив, вопрос о температурной зависимости играет второ¬ степенную роль. При исследованиях с при¬ менением ультразвука частота возбуждения квар¬ ца измеряется обычно электрическим волно¬ мером и непрерывно контролируется. При этом нужно, как правило, следить лишь за тем, чтобья не менялась частота электрического генератора.- При излучении ультразвука большой мощности1 вследствие больших амплитуд колебаний кварцап и диэлектрических потерь в нем, полностью устранить которые никогда не удается, происхо¬ дит столь сильный нагрев, что приходится при¬ нимать в расчет известное изменение частоты, которое в большинстве подобных исследований не учитывается. Нужно остановиться на еще одной форме пьезокварцевых излучателей, предложенной Грютцмахером [757, 758] и позволяющей фоку¬ сировать излучаемые кварцем ультразвуковые
90 Глава II. Излучение ультразвука волны в одной точке, получая в ней тем самым значительное увеличение мощности ультразву¬ ка. С этой целью кварцу придается вогнутая сферическая форма. Кристаллографическая ориентация показана на фиг. 92. При срезе согласно фиг. 92,а одна из трех электрических осей Х19 Х2, Х3 направлена перпендикулярно к сферической поверхности кварца и проходит через ее середину; при срезе согласно фиг. 92,6 плоскость, образованная осью Х3 и перпенди¬ кулярной к плоскости чертежа оптической осью, касательна к сферической поверхности в ее середине. При возбуждении в таком кварце колебаний по толщине он излучает звуковые Фиг. 92. Ориентация кварца, излучающего сходя¬ щийся ультразвуковой пучок. волны главным образом в направлении, перпен¬ дикулярном к поверхности сферы; волны, излу¬ чаемые вогнутой частью сферы, собираются в фокусе Р, совпадающем с центром кривизны сферы; плотность энергии здесь резко возрастает и превосходит плотность энергии в непосред¬ ственной близости от кристалла приблизительно в 150 раз1). Поэтому такой вогнутый кристалл позволяет получить в фокусе звук большой .амплитуды при слабом возбуждении, не грозя¬ щем разрушением кристалла вследствие пере¬ грузки и превышения предела упругости. Излу¬ чение такого кристалла очень хорошо показано па фиг. 196,3. Качественное исследование излучения во¬ гнутых кварцев недавно выполнил Лабау [1162]. При помощи кристаллического микрофона он измерял распределение амплитуд звука в по- ’) Увеличение плотности энергии зависит от соотношения между длиной волны, радиусом кривизны •сферы и углом раскрытия (центральным углом) участка •сферы. Более подробно этот вопрос изложен в обзоре £3883].—Прим. ред. перечной плоскости на различных расстояниях от кварца в воде для кварцев различной кри¬ визны. Толщина кристаллов была одинаковой, и собственная частота всех их составляла 1100 кгц, а диаметр был равен 2 см; радиусы кривизны составляли 25, 8, 7 и 4 см. Из этих опытов следует, что хорошую фокусировку звука дают сильно искривленные кристаллы, а кристаллы с малой кривизной почти не фокусируют звук. Тем не менее последние позволяют получить на больших расстояниях от кристалла большие по сравнению с плоскими кристаллами амплиту¬ ды звука, что, как указывалось выше, позво¬ ляет для получения той же интенсивности звука возбуждать вогнутые кристаллы меньшим на¬ пряжением. Дальнейшее исследование вогнутых кристаллов провел Фейн [589]; он использовал квадратные кварцы со стороной 25 мм и ра¬ диусами кривизны со, 25, 7 и 4 см; собственная частота кварцев при практически одинаковой толщине составляла 1250 кгц. Исследования, между прочим, показали, что максимальной интенсивности звук достигает не обязательно в фокусе1); такой результат, исходя из теоретиче¬ ских предпосылок, предсказал также и Виль¬ ямс [2151]. Приближенную теорию, описывающую зву¬ ковое поле вогнутого кварцевого излучателя, подробно разработал О’Нил [3687, 3688]. Он показал, что отношение интенсивности звука в центре фокального пятна к средней интенсив¬ ности у поверхности излучателя составляет приблизительно 2тсЛД, где h—глубина вогну¬ той поверхности. Таким образом, путем соот¬ ветствующего подбора геометрических размеров излучателя можно обеспечить весьма острую фокусировку звука. Точка наибольшей интен¬ сивности лежит не в центре фокального пятна, однако она приближается к центру с увеличе¬ нием отношения 2 Л/\. Уиллард [2147, 2149, 4419] при помощи описанного в гл. III, § 4, п. 1 теневого метода подробно исследовал поле излучения вогнутого кварца; в первую очередь он определял эффек¬ тивность излучения различных частей поверх¬ ности кварца и сравнивал результаты опыта с теорией. На фиг. 92, изображающей разрезы вогну¬ тых кварцев, видно, что собственная частота колебаний по толщине, определяемая формулой (91), меняется в данном случае от точки к точке, х) Как показано в работе Фейна [589], это может иметь место лишь в тех случаях, когда длина волны не очень мала по сравнению с диаметром излучателя.— Прим. ред.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 91 поскольку в каждой точке ось X образует с нормалью к поверхности другой угол, а упру¬ гие и пьезоэлектрические константы кварца зависят от направления. Поэтому колебания в таком кварце не могут быть равномерными; излучение убывает здесь от центра кристалла к краям и, кроме того, меняется по направле¬ нию в зависимости от ориентации данного участка вогнутой поверхности. Уиллард [2149] показал это, снимая теневым методом (см. гл. III, § 4, п. 1) диаграммы излучения. Однако если изго¬ товить вогнутый кварц соответствующим обра¬ зом меняющейся толщины, то можно получить излучатель с лучшими фокусирующими свой¬ ствами и, следовательно, с более высоким к. п. д. (см. также американский патент Уил¬ ларда [4422], в котором описан ультразвуковой излучатель, составленный из отдельных квар¬ цевых пластин различной толщины и обла¬ дающий фокусирующими свойствами). Согласно данным, полученным Уиллардом, в кварце имеется очень удобная плоскость, параллельная оси X и наклоненная под углом —20° к оси Z, для которой при колебаниях по толщине упругие константы остаются прибли¬ зительно постоянными при некоторых отклоне¬ ниях от оси X. Это открывает возможность изго¬ товления цилиндрического кварцевого излу¬ чателя, у которого интенсивность излучения па¬ дает от центра к краю лишь незначительно и который обеспечивает фокусировку звука на оси цилиндра. Наконец, Уиллард показал, что резкость фокусного пятна вогнутого кварца, как и в оп¬ тике, определяется диффракционными эффекта¬ ми. Если обозначить радиус кривизны вогнутого кварцевого излучателя, т. е. его фокусное рас¬ стояние, символом R, диаметр излучателя сим¬ волом D, а длину волны X, то диаметр фокаль¬ ного пятна d определится известным из оптики выражением {см. также работы Губанова [2945] и Розенберга (38831). Выш£ мы упоминали о составном излучателе, предложенном Ланжевеном для получения низ¬ ких ультразвуковых частот. Как показывает поперечный разрез, изображенный на фиг. 93, а, такой излучатель состоит из двух плоских сталь¬ ных дисков S толщиной d, между которыми вклеено множество тонких кварцевых пластинок Q, имеющих равную толщину d' и одинаково ориентированных (поверхность перпендикулярна к оси X). Поскольку скорость звука в кварце и стали примерно одинакова (для кварца сг = =5760 м/сек, для стали с2=5800 м/сек), такая система колеблется по толщине как однородная пластинка толщиной D =2d+cf и имеет собствен¬ ную частоту f=cJ2D. Так, например, при d = = 3 см и d'= 0,5 см частота /=580000/13 = = 44 600 гц. При d=8 мм и d' = 6 мм f =132 кгц. Для получения более низких ультразвуковых частот, лежащих ниже 100 кгц, Бойль [3361 Фиг. 93. Разрез составного пьезоэлектриче¬ ского излучателя (по Ланжевену). наклеил кварцевую пластинку толщиной 1,5 см и диаметром 10 см на стальную пластинку такой же толщины и возбуждал эту систему на основ¬ ной частоте. Для хорошей отдачи излучателя необходимо, чтобы внутреннее трение в электродах было возможно меньшим. В стали, например, внут¬ реннее трение в 2—3 раза меньше, чем в алю¬ минии1), который благодаря тому, что скорость звука в нем равна са\ =6200 м/сек, также находит применение в составных излучателях. Большое значение имеет тщательное выпол¬ нение склейки кварцевых и металлических пластин. Слой клея должен быть возможно более тонким и из него обязательно должны быть удалены все пузырьки воздуха, ибо в таких местах легко может произойти электрический пробой кварца. Применяемый клей (Крузе [1140]) должен обладать большим сопротивле¬ нием на разрыв, так как во время колебаний он испытывает значительные упругие напряже¬ ния. Соколов [ 1967, 1970] исследовал собственные частоты и распределение амплитуд по поверх¬ ности пластинок в таких составных излучателях, имеющих диаметр от 3 до 30 см и толщину от 2 до 10 см. Оказалось, что поверхность пла¬ стинок колеблется отнюдь не как жесткий пор¬ шень; на ней образуются островки, где ампли¬ туда колебаний особенно велика (фиг. 94). Даже у двух внешне совершенно одинаковых вибраторов распределение амплитуд колебаний х) Потери в стали существенно зависят от ее тер¬ мической обработки.—Прим. ред.
92 Глава II. Излучение ультразвука по поверхностям оказывается совершенно раз¬ личным, ибо оно в первую очередь определяется колебаниями вклеенных между стальными пла¬ стинками кварцев. Крузе [1140] исследовал спектр собственных частот составных кварцево¬ стальных вибраторов и, помимо основной, на¬ шел еще и множество других собственных частот. Эти дополнительные частоты, очень мешающие при исследованиях, обязаны своим появлением собственным колебаниям стальных электродов, кварцевых пластинок и т. п. (см. гл. VI, § 4, п. 1). До сих пор мы рассматривали только квар¬ цевые пьезоэлектрические вибраторы. Вплоть до последних лет в пьезоэлектрических из¬ лучателях ультразвука применялся почти ис¬ ключительно этот кри¬ сталл, обладающий весь¬ ма подходящими пара¬ метрами. Столь же подходя¬ щими механическими свойствами обладает и турмалин; к сожалению, однако, он встречается в природе только в от¬ носительно небольших кусках и из него удается вырезать излучатели диаметром лишь до 1—2 см. Особенно ценным является высокое значение мо¬ дуля упругости турмалина (16,03-1011 дин!смг)\ благодаря этому при одинаковых собственных частотах турмалиновая пластинка приблизи¬ тельно на 35% толще кварцевой (Штраубель [2009]). Учитывая приведенные в п. 1 настоящего параграфа данные, получаем, что собственная частота турмалиновой пластинки, вырезанной перпендикулярно к пьезооси (оптическая ось), т. е. при Z-срезе, равна Фиг. 94. Распределе¬ ние амплитуд по поверх¬ ности кварцевой мозаи¬ ки (по Соколову). где d—толщина пластинки в мм. Коэффициент электромеханической связи для турмалинового излучателя, будучи рассчитан по формуле (101а), составляет около 10%, т. е. приблизительно столько же, сколько и для кварца. Об опытах с плоскими вибраторами из цин¬ ковой обманки сообщают Бхагавантам и Сурия- нарайяна [265]. Для получения чистых коле¬ баний по толщине пластинки следует ориенти¬ ровать параллельно плоскостям (111) или (221) кристалла. Действующий модуль упругости со¬ ставляет в этом случае 13,6-1011 дин/см2, соб¬ ственная частота колебаний по толщине и вол¬ новой коэффициент оказываются равными а коэффициент электромеханической связи со¬ ставляет приблизительно 14%. Цинковая обманка не находит распростране¬ ния в излучателях ультразвука из-за трудности получения больших и чистых кристаллов. Обратимся теперь к ультразвуковым излу¬ чателям, выполненным из синтетических кри¬ сталлов, и рассмотрим прежде всего вибраторы из титаната бария, которые в последнее время находят себе все более широкое применение. Большое преимущество таких вибраторов состоит в том, что их можно изготовлять любой формы и размеров. Кроме того, ориентация пьезоэлек¬ трической оси в вибраторе из титаната бария определяется направлением поляризующего поля; поэтому пьезоэлектрическую ось всегда можно ориентировать перпендикулярно к по¬ верхности и получить сферический или цилин¬ дрический вибратор, который под действием пе¬ ременного электрического поля колебался бы со¬ вершенно однородно. Согласно Яффе [3135], при колебаниях пластинки из титаната бария по толщине (d—толщина пластинки в мм), а при колебаниях по длине, ориентированных перпендикулярно к возбуждающему полю, (/—длина вибратора в мм). В соответствии с урав¬ нениями (90а) и приведенными в п. 1 настоящего параграфа значениями пьезомодулей для тита¬ ната бария колебания по длине в отличие от кварца оказываются приблизительно в 3 раза слабее, чем возбуждаемые в направлении поля¬ ризации колебания по толщине. Вследствие поперечного пьезоэлектрического эффекта удает¬ ся возбуждать колебания, ориентированные пер¬ пендикулярно к направлению возбуждающего электрического поля; поэтому в круглой пластин¬ ке из титаната бария можно возбудить равно¬ мерные радиальные колебания. Коэффициенты электромеханической связи в вибраторе из титаната бария при колебаниях по толщине и по длине составляют соответственно
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 93 Оба значения оказываются выше, чем у квар¬ ца, и это делает применение в качестве электро¬ механических преобразователей вибраторов из титаната бария особенно целесообразным. Благо¬ даря очень большому коэффициенту электроме¬ ханической связи при колебаниях по толщине настройка в резонанс вибратора из титаната бария не столь критична, как кварцевого вибра¬ тора. Большая диэлектрическая постоянная ти¬ таната бария обусловливает, далее, меньшее, чем при кварце, входное сопротивление вибра¬ тора; поэтому потребное для получения той же мощности электрическое переменное напряже¬ ние оказывается гораздо меньше. Хютер и Дозуа [3079] обнаружили, что при колебаниях пластинок из титаната бария по толщине вблизи от основного резонанса при несколько более высокой частоте имеет место второй резонансный пик3). Причину этого явле¬ ния следует искать в том, что не все элементар¬ ные области керамики ориентируются при поля¬ ризации в одном направлении. Подтверждением такого предположения может, помимо прочего, служить тот факт, что при подведении вспомо¬ гательного поляризующего напряжения основ¬ ной максимум возрастает сильнее, чем дополни¬ тельный. Известный недостаток вибраторов из тита¬ ната бария состоит в том, что они применимы лишь при температурах до 110° С. Поэтому в виб¬ раторах большой мощности приходится прини¬ мать специальные меры для охлаждения, напри¬ мер, при помощи проточного масла. С этой целью большие излучатели фирмы «Браш Электронике Компани» выполняются в виде мозаики, эле¬ ментами которой служат шестигранные стол¬ бики из титаната бария; мозаика собирается таким образом, что охлаждающая жидкость протекает между отдельными элементами. Во¬ гнутый излучатель такого типа изображен на фиг. 95. Он состоит из 440 элементов и имеет диаметр около 30 см; фокусное расстояние из¬ лучателя составляет 30 см, резонансная частота (по Баттерворту 12588])—100 кгц. Отдельные элементы мозаики имеют высоту 20,91 мм и диаметр 12,7 мм; они выдерживают удельную электрическую мощность до 15 вт/см2. Дальней¬ шие подробности о вибраторах из титаната бария можно найти в работах 12491, 2528, 3528, 4697, 4866]. г) См. также работу Мотулевич и Фабелинского 15195], где этот вопрос рассмотрен более обстоятельно.— Прим. ред. Из кристаллов сегнетовой соли, дигидрофос¬ фата аммония (ADP), дигидрофосфата калия (KDP), сульфата лития, этилендиаминтартрата (EDT) и тартрата калия (DKT) в технике ультра¬ звука сколько-нибудь большое применение на¬ ходят только первые четыре кристалла, тогда как последние два применяются преимущест¬ венно в электрических фильтрах. Вследствие малой механической прочности все эти кристал¬ лы допускают значительно меньшую колебатель¬ ную нагрузку, чем кварц или титанат бария. Фиг. 95. Вогнутый излучатель фирмы «Браш Электронике Компани», составленный из 440 эле¬ ментов из титаната бария. Так, например, согласно прежним исследованиям Хильтшера 1884], акустическая мощность, отда¬ ваемая на единицу объема кристаллом сегнето¬ вой соли при максимально допустимой нагрузке, составляет лишь 1% мощности, отдаваемой кри¬ сталлом кварца. Несколько лучше в этом от¬ ношении кристаллы ADP, которые все шире применяются в качестве подводных излуча¬ телей ультразвука. В качестве вибраторов с ко¬ лебаниями по толщине можно применять также и сульфат лития, выгодно отличающийся своими пьезоэлектрическими константами и обладаю¬ щий сравнительно большой механической проч¬ ностью; кроме того, сегнетова соль и сульфат лития находят себе применение в пьезоэлектри¬ ческих приемниках давления. Как вытекает из уравнений (88) и (89), под действием электрического поля, ориентирован¬ ного в направлении любой из трех кристалло¬ графических осей, в сегнетовой соли, а также в кристаллах ADP и KDP возникают только силы сдвига; вместе с тем в технике ультразвука 'требуются главным образом колебания по длине Шш по толщине. Поэтому для ультразвуковых
94 Глава II. Излучение ультразвука вибраторов указанные кристаллы приходится вырезать особым образом. В пластинке сегнетовой соли, ориентирован¬ ной перпендикулярно к оси X (фиг. 96, а), при приложении электрического поля, направлен¬ ного вдоль этой оси, возбуждаются сдвиговые колебания в плоскости YZ; при этом пластинка сжимается и растягивается в направлении ее диагоналей, как это показано на фиг. 96, б. Фиг. 96. Ориентация кристаллов сегнетовой соли. о—пластинка для получения поперечных колебаний, б—стержень для получения продольных колебаний. Поэтому для получения продольно колеблюще¬ гося вибратора боковые грани пластинки дол¬ жны составлять с осями У и Z углы 45° (см. фиг. 96, б). О таком способе вырезывания стерж¬ ней из сегнетовой соли впервые сообщили Мат- тайт [1331] и Станфорд [1991] J). Кратко такие вырезы называют 45°Х-срезами. Собственная частота вырезанного таким образом стержня определяется формулой где £,45°х—модуль упругости вдоль оси стер- *) Сегнетова соль часто применяется в виде так называемого биморфного элемента, представляющего собой два скрепленных стержня, вырезанных и ориен¬ тированных так, что при подаче на них напряжения один стержень удлиняется, в то время как другой уко¬ рачивается. В результате элемент в целом изгибается, подобно тому как изгибается биметаллическая пла¬ стинка. Впервые биморфный элемент был предложен в 1930 г. Андреевым (Авт. свид. № 27406). Теория и расчет его даны Харкевичем [5221].—Прим. ред. Пьезоэлектрический модуль для 45° Х-среза равен rf14/2 =5 • 10_6 сж1/2-г~1/2-дас, а пьезоэлек¬ трическая константа в14=1,4* 106 см~1/^^гх^х ХсекГ1. Если стержневой вибратор вырезан так, что продольная ось стержня образует с осями X и Z углы 45°, а возбуждающее электрическое поле ориентировано вдоль оси У, то такой вырез называют 45° У-срезом. В этом случае собственная частота определяется формулой х) Модуль, упругости в произвольном направлении, направляющие косинусы которого относительно осей X, У и Z составляют соответственно а, b и с, находится по формуле жня, определяемый выражением1)
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 95 причем I [мм] Пьезоэлектрический модуль при таких колеба¬ ниях равен d25/2=—84-10"8, а пьезоэлектри¬ ческая константа ~ (е2д—e3Q)=—4,05-104. Ко¬ эффициенты электромеханической связи указан¬ ных вибраторов составляют соответственно &45°х = 54% и ^45о у = 30%. Из сегнетовой соли можно вырезать и пло¬ ские вибраторы, колеблющиеся по толщине, если, согласно Кэди [401], ориентировать пла¬ стинку так, чтобы нормаль к ее поверхности обра¬ зовывала равные углы с осями кристалла. Соб¬ ственная частота такой пластинки равна Таким образом, Действующий пьезоэлектрический модуль при этом так называемом L-срезе равен где а=0,577 есть направляющий косинус нор¬ мали к пластинке относительно кристаллогра¬ фических осей X, У, Z. Подставляяз начения констант, приведенные в п. 1 настоящего пара¬ графа, получаем Для пьезоэлектрической константы аналогично получаем значение Наконец, коэффициент электромеханической свя¬ зи оказывается равен k=28% (при е'^70). Аналогичные соотношения имеют место и для акустических вибраторов, выполненных из кри~ сталлов ADP и KDP. В кристаллах ADP для ультразвуковых целей применяются только 45°Z- и L-срезы (фиг. 97). Собственная частота виб- Ф и г. 97. Ориентация виб¬ раторов, вырезанных из кри¬ сталла ADP, при 45°Z- и L-срезах. ратора из кристалла ADP, работающего коле*- баниями по длине, определяется при 45°Z-cpe3e выражением Действующий пьезоэлектрический модуль в этом, случае равен d36/2=74-10~8 сж1/2-г_1/2-шс, дей¬ ствующая пьезоэлектрическая константа d36/2s'22= 1,4* 105см1/2-г1**-сек~1и, наконец, коэф¬ фициент электромеханической связи Пластинка из кристалла ADP, работающая колебаниями по толщине при L-срезе, описы¬ вается уравнениями Коэффициент электромеханической связи при таких колебаниях составляет лишь 6%, так что* ориентированная таким образом пластинка пред¬ ставляет собой очень плохой электромеханиче¬ ский преобразователь.
96 Глава II. Излучение ультразвука Чтобы при 45°Z-cpe3e получить излучатель -с большей излучающей поверхностью, можно склеить в толстый брусок несколько пластин¬ чатых вибраторов, работающих колебаниями по длине (фиг. 98); отдельные пластинки должны быть при этом правильно ориентированы с тем, Фиг. 98. Вибратор, составленный из несколь¬ ких пластинок кристалла ADP 45°Z-cpe3a, с колебаниями по длине. а—без четвертьволнового металлического бруска, б—с та¬ ким бруском. чтобы при включении по изображенной на фиг. 99 схеме они колебались синфазно. Преимущество таких составных вибраторов заключается в том, что для их возбуждения требуется относительно меньшее переменное напряжение. В конструкции, изображенной на фиг. 98, а, длина кристаллов должна быть равна половине длины волны колебаний основного типа, тогда как в конструкции, представленной на фиг. 98,6, длина эта должна составлять лишь Х/4. В послед¬ нем случае блок кристаллов приклеивается к чет¬ вертьволновому металлическому бруску, так что длина всего устройства опять-таки составляет Х/2.При этом в середине вибратора имеет место Ф и г. 99. Схема электриче¬ ских соединений в вибраторе, изображенном на фиг. 98. узел смещений, и в этом месте удобно осущест¬ вляется крепление вибратора. Такой вибратор может обеспечить особенно сильное излучение в жидкость, если его металлический конец коле¬ блется в воздухе (малое рс). Для получения того же эффекта в конструкции а нужно один конец блока кристаллов покрыть материалом с малым акустическим сопротивлением, например проб¬ кой или губчатой резиной. Электрическая экви¬ валентная схема таких вибраторов, а также методы расчета их к. п. д. приведены у Мэзона [2255]. На специальных применениях этих виб¬ раторов в гидроакустической технике мы оста¬ новимся ниже (гл. VI, § 3). В заключение нужно сказать несколько слов о вибраторах из сульфата лития. Собственная частота такого вибратора, работающего колеба¬ ниями по толщине при 7-срезе, равна причем £v=4,6-10u дин!см2. Таким образом, при р=2,08 г!см? получаем или, после подстановки численных значений, ft = 34%. Вибратор из сульфата лития обладает наиболь¬ шим после титаната бария и сегнетовой соли коэффициентом электромеханической связи. По сравнению с сегнетовой солью сульфат лития существенно более прочен; содержащаяся в нем кристаллизационная вода связана столь сильно, что разрушающего действия не оказывает. Сле¬ дует отметить также малую по сравнению с тита- натом бария диэлектрическую постоянную суль¬ фата лития. Наконец, благодаря относительно большому пьезоэлектрическому модулю d22 виб¬ ратор из сульфата лития, работающий колеба¬ ниями по толщине, при той же акустической мощности на единицу поверхности требует для своего возбуждения меньшей напряженности электрического поля, чем кварц (см. гл. VI, § 12, п. 5). Все рассмотренные выше пьезоэлектрические вибраторы имели форму пластинок или стержней и предназначались для излучения звуковых волн в одном определенном направлении. По анало¬ гии с описанными в § 4, п. 2 настоящей главы магнитострикционными кольцевыми вибрато¬ рами можно излучать звуковые волны во всех направлениях в некоторой плоскости и при помощи кварцевых колец. Предназначенные для этой цели кварцевые кольца нужно вырезать так, чтобы плоскость кольца совпадала с пло¬ Пьезоэлектрическая константа при колеба¬ ниях указанного типа составляет а коэффициент электромеханической связи
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 97 скостью, образованной осями X и У, а ось его— с осью Z. При этом окружность кольца в шести точках по радиусам пересекается электрическими осями; в общем случае оказывается достаточным расположить электроды для электрического воз¬ буждения в одной из таких точек на внешней и внутренней поверхности кольца. Собственные колебания таких кварцевых колец были впер¬ вые исследованы Гибе и Шейбе 1711]. Собствен¬ ная частота колебаний растяжения—сжатия опре¬ деляется приведенным в § 4, п. 2 настоящей Фиг. 100. Звуковые волны, полученные от кварце¬ вого кольца в ксилоле (по Бергману). а—излучение наружу и внутрь, б—излучение внутрь кварце¬ вого кольца. главы выражением (58). При колебаниях основ¬ ного типа, т. е. при k=\, все точки кольца синфазно колеблются внутрь и наружу. При колебаниях высших порядков возникают про¬ дольные колебания, направленные вдоль окруж¬ ности кольца. Помимо того, возможно возбуж¬ дение и колебаний изгиба, которые также могут явиться источником звуковых волн. Опыты с та¬ кими волнами провела Серовска [418]. На фиг. 100, а, полученной при помощи теневого метода, отчетливо видны звуковые волны, излу¬ чаемые наружу и внутрь кварцевым кольцом {г внутр. =10 ММ, Г внешн. =15 ММ), В КОТОрОМ ВОЗ- буждены колебания высшего порядка. На фиг. 100, б в слегка увеличенном масштабе показаны звуковые волны, излучаемые внутренней поверх¬ ностью кольца на другой частоте и распростра¬ няющиеся к центру. Несмотря на сравнительно сложную картину колебаний, такой способ воз¬ буждения позволяет получить внутри кольца значительную концентрацию звуковой энергии. Значительно большим к. п. д. обладают коль¬ цевые вибраторы из титаната бария, которые могут, быть поляризованы по радиусам. Если нанести на внешнюю и внутреннюю поверхности поляризованного таким образом полого цилинд¬ ра металлические обкладки и подать на них пере- 7 Л. Бергман менное напряжение, то в цилиндре возбуждаются радиальные колебания растяжения—сжатия, возникающие как вследствие продольного, так и поперечного обратного пьезоэлектрического эффекта. При этом внутренняя и внешняя поверх¬ ности цилиндра излучают звуковые волны, рас¬ пространяющиеся в радиальных направлениях. В первом случае, т. е. при продольном воз¬ буждении, собственная частота колебаний основ¬ ного типа определяется формулой во втором случае, при поперечном возбуждении, где гвнешн. и г внутр.—соответственно внешний и внутренний радиусы цилиндра (см. также работы Хаскинса 12972], Глоба 12895] и Джон¬ стона и Вертца [3151]). Таким образом, трубчатый излучатель, колеблющийся по радиусам, спосо¬ бен работать в двух частотных диапазонах, отли¬ чающихся друг от друга более чем в 10 раз. Мэзон и Вик [3512, 3513] указывают, что в цилиндрах из титаната бария можно возбуж¬ дать интенсивные чисто продольные колебания сравнительно более низких частот; для этого нужно с помощью поперечного обратного пьезо¬ электрического эффекта возбуждать в цилиндре колебания по длине. В этом случае собственная частота колебаний основного типа определяется формулой Преимущество таких продольных вибраторов состоит в том, что при сравнительно небольших переменных напряжениях достигаются очень большие удлинения. В качестве примера укажем, что цилиндр из титаната бария с примесью 4% титаната олова, имеющий длину 12 см, внешний диаметр 2,5 см и внутренний 1,25 см, обладает собственной частотой 18 кгц и при подведении напряжения 9 кв развивает ампли¬ туду колебаний в 4 • 1О3 мм, что соответствует скорости частиц 44 см!сек и ускорению 5-10s см/сек2. Добавление к титанатовому ци¬ линдру конической металлической насадки по¬ зволяет увеличить приведенные цифры еще в 10 раз (см. п. 5 настоящего параграфа). Как отмечалось выше, иногда возникает не¬ обходимость возбуждения в цилиндре чисто кру¬ тильных колебаний. Согласно Брадфилду 12528], это можно осуществить следующим образом.
98 Глав а II. Излучение ультразвука На цилиндр из титаната бария наносятся элек¬ троды, изображенные на фиг. 101; сначала постоянное поляризующее напряжение подается на электроды с, d, а затем с обратной поляр¬ ностью—на электроды е, /. Если теперь подать Фиг. 101. Цилиндр из титаната бария для возбуждения крутильных колебаний. переменное напряжение на электроды а, Ь, то в цилиндре возбуждаются крутильные колебания относительно его продольной оси; собственная частота этих колебаний : 219. 3. Генератор высокой частоты Электрическое возбуждение пьезоэлектри¬ ческих кристаллов наиболее удобно осущест¬ вляется при помощи незатухающих колебаний, которые на любой частоте и при любой мощно¬ сти без особых трудностей генерируются элек¬ тронными лампами. Схемы присоединения кварца или другого пьезоэлектрического излучателя к ламповому генератору могут быть самыми раз¬ личными. Простейшим способом является под¬ ключение кварца параллельно емкости колеба¬ тельного контура, согласно схеме фиг. 103. Фиг. 103. Ламповый генератор, со¬ бранный по трехточечной схеме, с под¬ ключенным пьезокварцем. Генератор собран по общеизвестной трехточеч¬ ной схеме. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и переменного конден¬ сатора и настраивается на собственную частоту кварца путем изменения емкости. На кварц при таком включении накладывается сравнитель¬ но малое переменное напряжение, так как напря¬ жение на конденсаторе колебательного контура не превосходит анодного напряжения лампы. Это последнее для большинства применяющихся ламп, обладающих мощностью рассеяния на-ано¬ де 0,5—1 кет, лежит в пределах 2000—3000 в при питании их постоянным напряжением и в пределах 3000—5000 в при питании переменным напряжением. Однако, поскольку обратный пье¬ зоэлектрический эффект, а следовательно, и амплитуда колебаний кварца пропорциональны приложенному к кварцу переменному напряже¬ нию (см. п. 5 настоящего параграфа), представ¬ ляется более целесообразным несколько повысить получаемое от генератора переменное напря¬ жение. Для этой цели можно использовать схему генератора с индуктивной обратной связью, изо¬ браженную на фиг. 104. Здесь L—индуктивность колебательного контура, Ьг—катушка обрат¬ ной связи, а Ь2—обмотка, индуктивно связан¬ ная с катушкой контура. Для лучшего согласо¬ вания с емкостью кварца обмотка L2 снабжена Коэффициент поперечного сжатия а для титаната бария равен 0,3. Следовательно, Согласно Мэзону [1314, 2255, 3501], кру¬ тильные колебания можно возбудить и в цилин¬ дре из кристалла ADP. Для этого цилиндр нуж¬ но ориентировать так, чтобы его продольная ось совпадала с осью X кристалла. Один электрод наносится на внут¬ реннюю поверхность цилин¬ дра, а другой—в виде двух полос—на противоположные стороны внешней поверхно¬ сти, причем линия, соединяю¬ щая середины этих полос, должна быть параллельна оси Z (фиг. 102). При подаче переменного напряжения на соединенные друг с другом два внешних электрода и внут¬ ренний электрод под дей¬ ствием электрического поля, ориентированного вдоль оси Z, в цилиндре возникают сдвиговые усилия, направленные в противоположные стороны, которые приводят к вращению цилиндра, т. е. к крутильным колебаниям. При модуле кручения р. =6,73-1010 дин!см2 собственная частота колеба¬ ний основного типа оказывается равной Фиг. 102. Ци¬ линдр из кристал¬ ла ADP для воз¬ буждения крутиль¬ ных колебаний.
§ 5. Пьезоэлектрические, излучатели 99 отводами. Для защиты кварца от пробоя парал¬ лельно с ним включен разрядник F. В схеме фиг. 104 генератор питается от сети переменного тока; при этом лампа работает только в течение одной половины каждого периода. Из энергетиче¬ ских соображений предпочтительнее, конечно, питать генератор постоянным напряжением, ко¬ торое можно получить как от машины постоян¬ ного тока, так и от выпрямителя, питаемого от сети переменного тока. При малых напряже¬ ниях можно использовать сухие выпрямители, а при больших—выпрямительные лампы. При¬ мером может служить фиг. 105, на которой изображена схема, часто применяемая в ульт¬ развуковых излучателях. Фиг. 104. Ламповый генератор индук¬ тивной обратной связью и с питанием от сети переменного тока. Пьезокварц ин¬ дуктивно связан с колебательнымс кон¬ туром. Генератор выполнен по схеме с индуктивной обратной связью. Настройка колебательного контура производится посредством небольшого переменного конденсатора С, емкость которого составляет несколько сантиметров и который включен параллельно излучающему кварцу. По вопросу о правильном согласовании сопротивле¬ ния излучения пьезоэлектрического излучателя и внутреннего сопротивления генератора высо¬ кой частоты см. п. 5 настоящего параграфа. Подводимую к кварцу мощность высокой ча¬ стоты, а следовательно, и излучаемую им аку¬ стическую мощность при индуктивном включе¬ нии кварца можно регулировать изменением свя¬ зи, а при непосредственном включении—измене¬ нием тока накала. На фиг. 106 в качестве примера показан внеш¬ ний вид ультразвукового генератора, выпускае¬ мого фирмой «Шоллер унд К°» (Франкфурт-на- Майне) и предназначенного для технических целей. Прибор состоит из двух частей—генера¬ тора высокой частоты (расположен на фигуре справа) и собственно излучателя (расположен слева). Перекрываемый прибором диапазон ча¬ стот простирается от 20 до 3000 кгц; поэтому Фиг. 105* Принципиальная схема промышлен¬ ного ультразвукового генератора, изображенного на фиг. 106. колебательный контур генератора высокой ча¬ стоты выполнен в виде сменных блоков. На Фиг. 106. Промышленный ультразвуковой ге¬ нератор большой мощности. верхней панели генератора расположены ручки управления и два измерительных прибора, один из которых измеряет напряжение питания г 7*
100 Глава II. Излучение ультразвука регулйруемое ступенчатым регулятором, а дру¬ гой—анодный ток. Последний однозначно связан с отдаваемой прибором акустической мощностью; таким образом, по показаниям этого амперметра можно при помощи прилагаемой к прибору калибровочной таблицы определять отдаваемую Ф и г., 107. Медицинский ультразвуковой генератор. им мощность. Напряжение высокой частоты по гибкому 'низковольтному кабелю подводится к излучателю, расположенному на фиг. 106 слева. В верхней части этого блока расположен пьезо¬ электрический преобразователь, находящийся в На частотах до 175 кгц вместо пьезоэлектриче¬ ского можно применять магнитострикционный излучатель с водяным охлаждением. В диапазоне 300—3000 кгц прибор отдает акустическую мощ¬ ность до 300 в№\ потребляемая прибором мощ¬ ность составляет 1,6 квт\ к. п. д. по анодной цепи равен 65—70%, к. п. д. преобразователя— 90—95%, а общий к. п. д. всего прибора колеб¬ лется от 25 до 38%. Наивысшего значения к. п. д, достигает на частоте 1 мггц, а с понижением и повышением частоты к. п. д. падает. На фиг. 107 показан небольшой переносный ультразвуковой генератор фирмы «Сименс-Рай- нигер Верке» (Эрланген), предназначенный для медицинских целей. Этот прибор работает на частоте 800 кгц и отдает акустическую мощность до 15 вту причем в приборе предусмотрена воз¬ можность плавной регулировки отдаваемой мощ¬ ности. Пьезоэлектрический кристалл, имеющий диаметр 25 мм, смонтирован в передней части выносной ручки, расположенной на фигуре спра¬ ва. Излучателем звука служит массивная метал¬ лическая пластина диаметром около 40 мм, образующая лобовую поверхность ручки. На фиг. 108, а изображена схема небольшого лампового генератора, колебательная мощность которого составляет 5—12 вт. Он хорошо, заре¬ комендовал себя при различных исследованиях а Фиг. 108. Схема лампового генератора, -генератор высокой частоты, б—питающее устройство. литом стальном корпусе, закрытом антикоррозий- ной платой. Под преобразователем помещается высокочастотный трансформатор, обеспчиваю- щий необходимое повышение напряжения, по¬ ступающего от генератора. Излучатель и транс¬ форматор смонтированы в общем сменном ящике* который сменяется при изменении частоты. с ультразвуком в диапазоне 70—3*10*кгц. В при¬ боре применена лампа RS241, работающая при анодном напряжении 300 в, напряжении накала 3,8 в и токе накала 0,65 а. Генератор собран по трехточечной схеме, очень удобной для быст¬ рого изменения длины волны, ибо для этого достаточно лишь сменить катушку контура, имею¬
§ 5. Пьезоэлектрически^ излучатели 101 щую три вывода. В табл. 10 приведены данные сменных катушек L, перекрывающих диапазон 72,8—27 200 кгц. Таблица 10 ДАННЫЕ КАТУШЕК ЛАМПОВОГО ГЕНЕРАТОРА НА ДИАПАЗОН 72,8-2 7 200 кгц • См. текст. Максимальная емкость конденсатора Сг рав¬ на 100 см, причем он должен быть снабжен верньерным устройством. При использовании ка¬ тушек, помеченных в табл. 10 звездочкой, параллельно конденсатору Сг нужно подклю¬ чать дополнительный конденсатор С2=2 500 см; при этом Сг служит для точной подстройки часто¬ ты. Емкость блокировочного конденсатора в це¬ пи сетки С3= 1000 см. Помимо этого, в схеме имеются дроссель D, сопротивление утечки R> равное от 15 до 20 ком, и блокировочный конден¬ сатор С4 (от 1 до 2 мкф). Излучающий кварц подключается к клеммам /С- В анодную цепь включена лампа накаливания G мощностью 15—20 вт. Она служит в качестве автоматиче¬ ской защиты генераторной лампы. При чрез¬ мерном возрастании анодного тока падение на¬ пряжения , на ней увеличивается и анодное на^ ррджение генераторной ламцы падает.,. Для подключения генератора к сети пере4 менного тока можно использовать выпрямитель, схема которого представлена на фиг. 108, б* С трансформатора Г, помимо напряжения накала Eh, снимается еще и переменное напряжение., равное по величине половине анодного. Оно поступает на два селеновых выпрямителя Gt и G2, включенные по схеме удвоения напряже¬ ния. Каждый полупериод переменного напря¬ жения выпрямляется одним из выпрямителей, и выпрямленное напряжение подается на после¬ довательно включенные конденсаторы Сб и С6* Из соображений симметрии отрицательный полюс анодного выпрямителя соединен со средней точ¬ кой накальной обмотки трансформатора. Более подробные сведения о ламповых гене¬ раторах для пьезоэлектрических излучателей мо¬ жно найти в работах [116, 312, 1344, 1493, 1789, 21SF4, 3652, 3852, 4106, 4208]. Нужно заметить, что ламповые генераторы, предназначенные для получения мощных ультра¬ звуковых колебаний порядка многих киловатт, не очень экономичны, ибо к. п. д. таких генера¬ торов не превосходит 40% и, кроме того, они требуют применения дорогих и недолговечных, а следовательно, экономически невыгодных ламп. Это побудило Руста [3921] предложить в ка¬ честве источника энергии высокой частоты искро¬ вой генератор. Чтобы исключить потери, воз¬ никающие в магнитострикционных и сегнето- электрических (из титаната бария) вибраторах за счет непрерывного изменения направлений поляризации, искровой промежуток такого ге¬ нератора следует питать постоянным напряже¬ нием. Мы получаем при этом своего рода импульс¬ ный генератор с частотой повторения высоко* частотных импульсов, определяемой заряжаю¬ щим напряжением и сопротивлением, через кото¬ рое происходит заряд. По экономическим сообра¬ жениям такого рода генераторы в мощных уста¬ новках могут оказаться более выгодными, чем ламповые; однако данные по применению их пока отсутствуют. Рассмотренные выше схемы включения пьезо¬ кварцев можно назвать резонаторными. В6 всех них кварц работает с посторонним возбуж¬ дением. Такие схемы применяются в тех случаях, когда необходимо получать большие колеба¬ тельные мощности. Существует и другой метод возбуждения пьезоэлектрических кристаллов, впервые предложенный Кэди [399] и позднее Пирсом [1587]. Согласно этому методу, кварц работает в качестве осциллятора и возбуждает колебания в электронной лампе, которая в свою очередь генерирует напряжение, поддерживаю¬ Бескаркас¬ ная, провод медный, голый, 0=3 мм Однослой¬ ная на пер- тинаксо- вом карка¬ се, провод медный, изолиро¬ ванный Трехслой¬ ная, на пертинак- совом кар¬ касе, мало¬ емкостная намотка
102 Г лава 77. Излучение ультразвука щее колебания в кварце. На фиг, 109 изобра¬ жены две такие осцилляторные схемы Пирса. В схеме а кварц включен между сеткой и анодом лампы, а в схеме б—между сеткой и положитель¬ ным полюсом анодной батареи, т. е., иначе гово¬ ря, между сеткой и катодом (на схеме это пока¬ зано пунктирной линией). Сопротивление утеч¬ ки R равно приблизительно 1 мгом; вместо индуктивности L можно включить колебатель¬ ный контур LC, как это сделано на схеме фиг. 109,а. Миллиамперметр А показывает изменение колебательной мощности на кварце, которая, менять только при работе кварца в воздухе и других газах, где не вносится большого зату¬ хания; при излучении звуковых волн в жидкостях такие схемы работают плохо, так как большое затухание кристалла в жидкости препятствует самовозбуждению колебаний. Даже в газах при возникновении стоячих волн реакция звукового поля на излучатель может быть столь сильной, что схема не будет самовозбуждаться. В этом случае помогает дополнительная обратная связь, которая, однако, должна быть подобрана так, чтобы при отключенном кварце колебания отсут¬ ствовали. Фиг. 109. Осцилляторные схемы. а—кварц включен между сеткой и анодом, б—кварц включен между сеткой и катодом. как мы покажем ниже, зависит от обратного воздействия звуковых волн на кварц. Для изме¬ рения малых изменений анодного тока можно применять очень чувствительный прибор и ком¬ пенсировать анодный ток при помощи вспомо¬ гательной батареи и сопротивления (см. схему фиг. 109, а). Если за счет каких-либо флуктуаций (например, при включении) в кварце возбуж-* даются собственные колебания, то механические деформации его приводят в силу прямого пьезо¬ электрического эффекта к появлению на элект¬ родах переменного напряжения, которое, по¬ ступая на сетку лампы, меняет в нужной фазе анодный ток; это в свою очередь вызывает новые колебания кварца. Таким образом, устанавли¬ ваются незатухающие колебания, частота кото¬ рых, а значит и частота излучаемых звуковых волн, зависит только от параметров кварца. Для самовозбуждения необходимо, чтобы со¬ противление в анодной цепи имело в схеме а емкостный, а в схеме б—индуктивный характер. Если в анодной цепи имеется настраиваемый контур (фиг. 109, а), то он должен быть соответ¬ ствующим образом настроен относительно ча¬ стоты колебаний кварца (путем изменения емко¬ сти С). Такие осцилляторные схемы можно при- Для получения мощных и стабильных по частоте колебаний можно, наконец, применить и такую схему лампового генератора, в кото¬ рой излучающий кварц включен по резонаторной схеме, а сам генератор управляется, вторым кварцем, включенным по осцилляторной схеме и настроенным в резонанс с первым. При боль¬ ших мощностях задающий кварц включается в предварительный каскад (см., например, [177]); для точной настройки обоих кварцев целесо¬ образно применять так называемое свободное крепление задающего кварца, позволяющее пу¬ тем изменения зазора между поверхностью квар¬ ца и одним из электродов в определенных пре¬ делах (до 2°/00) менять его собственную частоту. Во многих случаях, например при примене¬ нии метода эхолота, при испытании материалов, при измерениях скорости и поглощения звука, возникает необходимость излучения коротких ультразвуковых импульсов. Для этого напря¬ жение высокой частоты должно модулироваться сигналами от генератора импульсов. Одна из возможных схем генератора импульсов изобра¬ жена на фиг. 110. На сетку электронной лампы подается управляющее напряжение ugt задающее частоту повторения импульсов; величина этого
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 103 напряжения подбирается так, что кривая изме¬ нения во времени напряжедия на аноде лампы имеет характер трапецоидальных импульсов. Напряжение, снимаемое с анода, поступает на дифференцирующую цепочку /?ХС, и короткие импульсы, возникающие на сопротивлении Ry используются для модуляции напряжения высо¬ кой частоты. Фиг. 110. Принципиальная схема генератора импульсов. При генерации очень коротких импульсов нуж¬ но следить за тем, чтобы постоянная времени цепочки RXC была меньше требуемой длитель¬ ности импульсов. Егер и др. [3066] построили генератор, отдающий в диапазоне 200—1200 кгц мощность 1000 вт и работающий импульсами длительностью от 25 мксек. до половины периода повторения при частоте повторения от 15 до 2500 гц. 4. Крепление кварцев Для получения интенсивных колебаний кварца и для обеспечения хорошей отдачи энер¬ гии при излучении особенно важно правильно на¬ нести электроды на поверхность кварца и пра¬ вильно его укрепить. Перпендикулярные к оси X поверхности кварца, на которые подается воз¬ буждающее электрическое напряжение, должны быть тщательно отшлифованы1) и наилучшим образом покрыты проводящим слоем. Покрытие наносят путем химического серебрения или золочения, путем испарения или вжигания этих металлов в вакууме или, наконец, путем катод¬ ного распыления, причем особое внимание долж¬ но быть уделено равномерности покрытия. После этого толщину слоя можно увеличить гальва¬ ническим способом. *) Еще лучше, если эти поверхности отполиро¬ ваны.—Прим. ред. В большинстве случаев излучающая поверх¬ ность кварца соприкасается с жидкостью; если кварц излучает значительную мощность, то в жидкости возникает кавитация, под действием которой нанесенное на поверхность кварца метал¬ лическое покрытие довольно быстро разру¬ шается; при этом частицы металла диспергируют в жидкость и ее проводимость повышается. В тех случаях, когда соприкасающаяся с кварцем жидкость служит только связующим звеном между кристаллом и собственно облучаемой средой, разрушения электрода вследствие ка¬ витации можно избежать, повышая давление в жидкости, поскольку при повышенном давле- ни кавитация не возникает (см. работу Мэзона [3500]). Руст [3919] предложил недавно при¬ менять в качестве электрода не металлическое покрытие, а расположенную вплотную к кварцу сетку из тонких проволок, отстоящих на рас¬ стоянии 2 мм друг от друга. Такие электроды имеют и еще одно преимущество. Дело в том, что при больших напряжениях на кварце нередко происходит пробой между его обкладками и кристалл разрушается; предложенная же Рустом конструкция электродов позволяет придать обра¬ зующейся при пробое дуге такую конфигурацию, что дуга не затрагивает краев кварцевой пла¬ стинки и не нарушает, следовательно, ее целости. Для излучения ультразвуковых волн в газах в вертикальном направлении достаточно поло¬ жить кварцевую пластинку с металлизирован¬ ными поверхностями на плоскую шлифованную латунную подложку. К верхней поверхности на¬ пряжение можно подводить через легкое узкое латунное кольцо, которое слегка прижимается к поверхности кварца двумя пружинами, по которым одновременно подводится напряжение. Очень целесообразно в качестве второго элект¬ рода поместить на расстоянии нескольких деся¬ тых миллиметра от кварца плоскую металличе¬ скую пластинку, имеющую в центре отверстие для прохождения звуковых волн. В некоторых случаях напряжение можно подводить по про¬ волоке или ленте, припаянной к металлическому покрытию кристалла (по этому вопросу см. работу Циглера [4521]). На фиг. 111 показано простое устройство для крепления четырехугольной кварцевой пла¬ стинки, излучающей ультразвук в горизонталь¬ ном направлении в жидкости. Укрепленная на изоляторе металлическая пружина, служащая одновременно для подведения напряжения, при¬ жимает кварц к плоскошлифованной латунной плате. Снизу кварц поддерживается двумя не¬ большими штифтами из слоновой кости. Весь
104 Глава II. Излучение ультразвука кварцедержатель в целом легко укрепить в лю¬ бом стеклянном сосуде. На фиг. 112 изображен кварцедержатель, предложенный Бец-Бардили [254]; преимущество Фиг. 111. Крепление ультра¬ звукового кварца в сосуде для жидкости. его состоит в том, что он позволяет ориентиро¬ вать кварц, работающий в жидкости, в любом направлении. Вращающийся и регулируемый Фиг. 112. Кварцедержатель Бец-Бардили. по высоте стержень Н из изоляционного мате¬ риала (целесообразно применять рог, слоновую кость и другие материалы, не растворяющиеся в органических жидкостях) удерживается пру¬ жиной F2; в нижней части стержень оканчи¬ вается шарниром S19 несущим на себе деталь I из изоляционного материала. На ней укреп¬ лены две латунные пластинки А и В. Пластинка А выполнена в виде рамки, а в пластинке В имеется bhhtS2 с укрепленной на нем пружиной Fг. Пружина эта через пластинку Р и тонкую прокладку из фольги F прижимает кварц; Q к рамке, через отверстие которой и происходит излучение звука. При таком креплении кварцевых пластинок на жестких подложках колебания их, согласно Беккеру [213, 215], происходят уже не по гар¬ моническому закону; они приобретают негармо¬ нический характер, что выражается в несим- метрии колебаний и смещении резонансной кри¬ вой. Такая кривая изображена на фиг. 113 (кри¬ вая Л), где по оси абсцисс отложено относитель¬ ное изменение частоты, а по оси ординат—ква¬ драт амплитуды колебаний. Негармонический характер колебаний обусловлен тем, что кварц ударяется о твердую подложку. При свободной подвеске кварца это не имеет места и колебания кварца становятся чисто гармоническими (кри¬ вая В на фиг. 113). Вместе с тем при свободной подвеске кварца возрастает затухание, так как свободно висящая кварцевая пластинка излучает Фиг. 113. Резонансные кривые кварца. А—при жестком креплении, В—при свободном креп¬ лении. звук в двух направлениях. Относительно даль¬ нейших подробностей мы отсылаем читателя к оригинальной работе Беккера. Выводы Беккера были недавно поставлены под сомнение Голлмиком [722], который устано¬ вил, что кварцевая пластинка, лежащая на жест¬ кой подложке, излучает в воздух меньше,, чем та же пластинка, укрепленная в небольших участках своей поверхности, а в остальных, уча¬ стках излучающая звук в воздух с обеих сто¬
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 105 рон. Голлмик объясняет это тем, что из-за гораз¬ до большего по сравнению с воздухом волнового сопротивления подложки (см. гл. I, § 2) большая часть звуковой энергии излучается кварцем в подложку1). Для получения колебаний очень большой мощности в воздухе Голлмик [722] применил Фиг. 114. Кварцедержатель Гол- лмика. крепление, изображенное на фиг. 114. Кварце¬ вая пластинка Q укреплена в рамке R при по¬ мощи четырех металлических винтов; упираю¬ щиеся в кварц концы винтов должны при этом быть не слишком твердыми. В противном случае кварц может быть разрушен. Поэтому в винты вставлены штифты из «морской пены» (другие материалы—слоновая кость, рог, твердая рези¬ на—сгорали под действием звука). В качестве электродов лучше всего зарекомендовали себя листики тонкой, порядка 7 р., алюминиевой фоль¬ ги, наклеиваемые на кварц. Возможен и другой способ свободного креп¬ ления кварца, предложенный Бехманом [202]; согласно этому способу, круглая кварцевая пластинка снабжается по окружности выточкой, расположенной в узловой плоскости колебаний по толщине. Такого рода крепление в двух проекциях показано на фиг. 115. Три винта S19S2 и Ss, укрепленные в кольце М, поддерживают кварц Q, который может колебаться в обе сто¬ роны. Напряжение подводится либо через две полоски из алюминиевой фольги или две медные *) Здесь явное недоразумение, которое повто¬ ряется и ниже на стр. 123. Из формулы (119) следует, что сопротивление излучения Rs пропорционально волновому сопротивлению среды, на которую нагружен излучатель. Так как излучаемая мощность обратно пропорциональна сопротивлению излучения [см. фор¬ мулу (118)], то иглучзние в жесткую подложку должно быть мало по сравнению с излучением в воздух.— Прим. ред. проволочки, припаянные к металлическим элек¬ тродам, нанесенным на кварц, либо емкостным путем через два металлических кольца Rx и расположенных на малом расстоянии от кварца. Если кварцевая пластинка настолько тонка, что выточку в ней сделать нельзя, то можно приме¬ нить аналогичное крепление при помощи трех Фиг. 115. Крепление свободно ко¬ леблющейся кварцевой пластинки. штифтов с насечкой. Такое крепление, вносящее малое затухание, показано на фиг. 116. Кварц крепится в трех опорах А, В и С, одна из кото¬ рых пружинная. Металлическое покрытие, на¬ несенное на заточенную по краям кварцевую пластинку, соприкасается с винтами В и С, ко¬ торые и используются для подведения напря¬ жения. Подобное свободное крепление можно применять и в кварцевых стержнях, колеблю¬ щихся по длине; оно гарантирует надежную Фиг. 116. Свободное крепление кварца фирмы «Штеег унд Ройтер». и легко выполнимую подвеску кварца. Кварце- держатель этого вида, использованный Эйкеном и Беккером [571], представлен на фиг. 117; кварц крепится здесь между обоими металличе* скими электродами двумя винтами, расположен¬ ными в узловой плоскости колебаний. Аналог гичные кварцедержатели применяли Дай 1540] и Хельганс [822].
106 Глава II: Излучение ультразвука Если нужно излучать звуковые волны в про¬ водящей электричество жидкости, то кварце-* держатель должен быть сконструирован так, что** бы проводящая жидкость не закорачивала под¬ водимое к кварцу напряжение. Две возможные Фиг. 117. Крепление пьезоквар¬ цевого стержня. конструкции такого рода изображены на фиг. 118. В первой из них (а), описанной, например, Джакомини [705], кварцевая пластинка Q, Фиг. 118. Устройства для излучения ультра¬ звука в электрически проводящие жидкости. а—кварц укреплен внутри вспомогательного сосуда, б—кварц приклеен к стенке сосуда, наполненного про¬ водящей жидкостью, с внешней его стороны. покрытая с обеих сторон металлическими слоя¬ ми, приклеивается изнутри перед отверстием О, расположенным в боковой стенке узкого метал¬ лического сосуда Mf который одновременно слу¬ жит для подведения напряжения к левому элек¬ троду кварца. Сосуд погружается в жидкость, в которую излучается звук. Согласно второй конструкции (б), кварц приклеивается снаружи перед соответствующим отверстием О, проделан¬ ным в боковой стенке сосуда, содержащего облу¬ чаемую жидкость. В обоих случаях исключается замыкание электрического напряжения прово¬ дящей жидкостью. Мак-Грат и Куртц [736] с аналогичной целью помещают кварц в плоский тонкостенный рези¬ новый сосуд, заполненный непроводящей жидко¬ стью (спиртом) (см. также работу Гутмана [2954]). Для излучения ультразвука в твердые тела кварцевые пластинки накладывают на облучае¬ мое тело через тонкий слой масла или непосред¬ ственно приклеивают к нему. Если облучаемое твердое тело является диэлектриком, то для удобства подачи напряжения на приклеенную к телу обкладку кварца эта последняя заводится на несколько миллиметров и на заднюю поверх¬ ность кварца и отделяется от задней обкладки узким кольцом неметаллизированной поверхно¬ сти [685, 951]. Часто (например, при испытании материалов при помощи ультразвука) возникает необходи¬ мость передвигать излучатель по поверхности облучаемого металлического изделия. Две кон¬ струкции приспособленных для этой цели квар- цедержателей изображены на фиг. 119. В кон¬ струкции, изображенной на фиг. 119, б, соедине¬ ние с поверхностью изделия, а следовательно, Ф"и г. 119. Крепление кварцевых виб¬ раторов в приборах для испытания материалов. и с передней поверхностью кристалла осуще¬ ствляется при помощи спиральной пружины F; в конструкции, показанной на фиг. 119, а, пру¬ жина F прижимает кристалл к поверхности изделия, с которой одновременно соединяется и корпус кварцедержателя.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 107 Особенно тщательно нужно укреплять боль¬ шие кварцевые пластины, предназначенные для излучения в жидкость мощных колебаний. Такие кварцы имеют обычно либо круглую форму диа¬ метром 60—100 мм у либо специальную форму, предложенную Штраубелем, о которой мы гово¬ рили выше. Напряжение на их электродах дости гает нескольких десятков тысяч вольт; поэтому такие пластины обязательно должны работать в масле или в атмосфере сжатого газа. Данные о креплении таких пластин можно найти в работе Вуда и Лумиса [2174] и в более поздних работах Фройндлиха, Золльнера и Ро- говского [659], Клауса [453] и Петцольда, Освальда и Борна [1493]. В более старых кон¬ струкциях кварцы крепятся на свинцовой под¬ ложке толщиной в несколько сантиметров с хо¬ рошо отшлифованной плоской верхней поверх¬ ностью. Более твердые и упругие материалы, такие, как железо или сталь, зарекомендовали себя значительно хуже, отчасти из-за сильного затухания колебаний кварца, обусловленного возбуждением служащей подложкой метал¬ лической пластины, отчасти из-за возможности разрушения кварца при слишком жесткой под¬ ложке. Существенным является плотное прилега¬ ние кварца к подложке; между кварцем и свин¬ цом не должно быть слоя воздуха—лучше всего, если между ними имеется тонкий слой масла. Фиг. 120. Крепление большого ультразвукового кварца. Если вторая поверхность кварца металлизиро¬ вана, то подводящим электродом может слу¬ жить легкое латунное кольцо, внешний диаметр которого на несколько миллиметров меньше диаметра кварца; это устраняет возможность пробоя между электродами по торцевой поверх¬ ности пластинки. Из этих же соображений и металлическое покрытие кварца не доводят до самого края пластинки. Наложенный сверху электрод слегка прижимается к кварцу двумя- четырьмя пружинами, как это показано на фиг. 120, по которым одновременно ^подводится на¬ пряжение; верхний электрод может также прижиматься к кварцу четырьмя стеклянными скобами, которые снизу оттягиваются спираль¬ ными пружинами (фиг. 121). В этом случае скобы Фиг. 121. Крепление пьезоквар¬ цевой пластинки, рассчитанной на излучение больших мощностей. одновременно препятствуют и смещению кварца относительно свинцовой подложки. Фройндлих, Золльнер и Роговский [659] рекомендуют при¬ менение полированных кварцевых пласти нок, которые в общем случае меньше адсорби¬ руют газы и не столь склонны к электрическим пробоям. Оптимальные размеры верхнего элек¬ трода в этом случае подбираются эксперимен¬ тально. Кольца со слишком малым внутренним отверстием ограничивают излучаемую мощность; узкие же кольца с чересчур большим внутрен* ним отверстием приводят к слишком неравномер¬ ному электрическому возбуждению кварца. Согласно данным Петцольда, Освальда и Борна [1493], лучшим по сравнению с крепле¬ нием кварца на плоской металлической подложке является устройство, в котором металлизирован¬ ная с обеих сторон кварцевая пластинка зажи¬ мается между двумя плоскополированными ме¬ таллическими кольцами, внешний диаметр кото¬ рых несколько меньше диаметра кварца и кото¬ рые прижимаются к кварцу при помощи пру¬ жин. Во всех описанных выше кварцедержателях (за исключением лишь держателя, изображенно¬ го на фиг. 118) часть акустической мощности излучается вниз, т. е. в неиспользуемую при эксперименте сторону, и, таким образом, пропа¬ дает бесцельно. Согласно Грютцмахеру [759], этот недостаток можно устранить, если сделать так, чтобы кварц соприкасался со звукопрово¬ дящей средой (маслом) только одной стороной, а другая его сторона граничила бы со средой с малым акустическим сопротивлением (напри¬
108 Глава II. Излучение ультразвука мер, с воздухом). Такое устройство показано на фиг. 122. Кварц Q лежит на открытой сверху металлической камере D и прижат к ней на¬ столько сильно, что масло не может просочиться. На нижней стороне кварцевой пластинки имеет место почти полное отражение звуковых волн, которые находятся, естественно, в соответствую¬ щей фазе по отношению к волнам, излучаемым Фиг. 122. Кварцедержатель для односто¬ роннего излучения ультразвука. а—поперечный разрез, б—внешний вид. вверх. В результате граничащая с маслом поверх¬ ность кварца колеблется с амплитудой, вдвое большей, чем если бы обе стороны кварца грани¬ чили с маслом или одна из них была бы располо¬ жена на жесткой подложке. Таким образом, при воздушной подложке энергия, излучаемая вверх (в масло), увеличивается приблизительно в 4 ра¬ за. Одновременно имеет место уменьшение декре¬ мента затухания (см. п. 2 настоящего парагра¬ фа); вместе с тем и при таком одностороннем излучении в жидкость декремент затухания остается еще достаточно большим, чтобы не возникала угроза разрушения кварца. С дру¬ гой стороны, мы получаем здесь ту же акусти¬ ческую мощность, что и при двустороннем излу¬ чении, используя меньшие напряжения1). Ана¬ логичные устройства для излучателя большей х) Подробно этот случай рассмотрен в работе [10]. мощности описывают Ояма [14831 и Доньон и Бьянчани [18]1). В конструкции, изображенной на фиг. J22,at камера D лежит на кольце R из изолирующего материала (пертинакс, калит и т. п.), на кварц через свинцовую прокладку толщиной 1 мм нало¬ жено массивное металлическое кольцо.М и вся конструкция стягивается пружинами /\ В ниж¬ ней части камеры D имеется несколько отверстий L, предназначенных для выравнивания давлений внутри и вне камеры при нагреве. Внешний вид такого устройства показан на фиг. 122,6. Трудность создания маслонепроницаемого уплотнения между кварцем и воздушной каме¬ рой Шмид и Эрет [1865] обходят тем, что натяги¬ вают на отверстие металлической камеры очень тонкую мембрану из коллоидного материала, снабженную для подачи напряжения на кварц листком тонкой цинковой фольги. Для этой цели можно применить также тонкую целлофановую пленку, поверхность которой для подачи напря¬ жения покрывается при помощи катодного рас¬ пыления слоем золота. При нагревании заклю¬ ченного в камере воздуха мембрана может выпучиваться; чтобы это устранить, целесооб¬ разно соединить объем камеры с внешней атмо¬ сферой при помощи выходящей в сторону трубки. Наконец, кварцевые пластинки небольшого раз¬ мера можно просто приклеивать к камере. Излучение с обратной стороны кварца можно подавить еще и другим способом, при котором между задней поверхностью кварца и металли¬ ческим электродом вводится слой масла, тол¬ щина которого составляет целое нечетное число Х/4, где X—длина волны в масле. При такой тол¬ щине слоя через него проходит минимальная акустическая энергия [см. формулу (29а)]. При этом кварц излучает звук только передней стороной2). На фиг. 123, а показан продольный разрез построенного на этом принципе излучателя уль¬ тразвука фирмы «Сосьетэ де Конденсасьон эд’Апликасьон меканик» (Париж). Кварц Q через упругую прокладку укреплен на металлической плате Р, образующей одновременно дно сосуда 5, в котором помещается облучаемая жидкость. Под кварцем находится заполненный маслом х) См. также работу [2837J.—Прим. ред. 2) Описанный способ подавления излучения с обратной стороны кварцевой пластинки обладает тем недостатком, что при заданном напряжении несколько уменьшается электрическое поле, воздействующее на кварц, а следовательно, и излучаемая кварцем звуко¬ вая мощность, ибо часть напряжения падает в зазоре между кварцем и отражающим электродом.—Прим. ред.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 109 сосуд G, в который снизу через изоляционную трубку J входит плоский электрод £. Расстояние между ним и нижней поверхностью кварца регу¬ лируется микрометрическим винтом М и уста¬ навливается равным целому нечетному числу Х/4. Связанная с сосудом G трубка S служит для того, чтобы масло в сосуде G находилось под некото¬ рым давлением и чтобы из него выходили пузырь- Очень важно, чтобы поверхность кварца коле¬ балась по возможности как жесткий поршень. Это никогда не удается обеспечить полностью; дело, однако, сильно улучшается, если поверх¬ ность кварца может колебаться совершенно сво* бодно. Фокс и Рок [631] применяют для этого кварцедержатель, в котором кварцевая пластин¬ ка крепится в узловой плоскости ее колебаний. Фиг. 123. Излучатель ультразвука. а—продольный разрез, б—внешний вид. ки газа. Общии вид такого устройства представ¬ лен на фиг. 123, б; этот излучатель отдает 90 вт акустической мощности на частоте 960 кгц. На фиг. 124,а показан продольный разрез другого меньшего излучателя той же фирмы, рассчитанного на погружение в облучаемую жид¬ кость. Кварцевая пластинка Q (диаметром 3,8 см) через маслонепроницаемое уплотнение крепится к металлической головке К. Головка эта обра¬ зует днище сосуда J, сделанного из изоляцион¬ ного материала; в сосуде находится электрод Е, который при помощи микрометрического винта М перемещается относительно задней поверх¬ ности кварца. Это позволяет установить зазор между кварцем и электродом равным целому нечетному числу Х/4. Внешний вид излучателя показан на фиг. 124,6. На частоте 960 кгц излу^ чатель отдает около 30 вт акустической мощно¬ сти. Он работает при переменном напряжении 6000—7000 в. Как показано в разрезе на фиг. 125, круглая кварцевая пластинка Q имеет по краю выточку шириной в 2—3 мм, занимающую по глубине половину толщины кварца. Образованное выточ¬ кой кольцо, расположенное в узловой плоскости колебаний основного типа, прижимается к краям круглого отверстия в плате Р. Передняя поверх¬ ность кварца колеблется при этом совершенно свободно. Металлическое покрытие передней по¬ верхности заходит и на выточку, и напряжение подается непосредственно через плату Р. Задний электрод образован металлической камерой D, слабо прижимаемой к кварцу. Характерной особенностью всех описанных выше кварцедержателей (это относится также и к вибраторам из титаната бария) является то, что излучающая поверхность кристалла непо¬ средственно соприкасается с облучаемой средой йли отделяется от нее только тонкой металли-* ческой фольгой. Другой распространенный, тип
110 Глава II. Излучение ультразвука ультразвуковых излучателей представляют со¬ бой конструкции, в которых кристалл жестко яриклеен к металлической пластине определен¬ ной толщины и образует с этой пластиной еди¬ ную колебательную систему. Такое устройство Такие составные полуволновые излучатели по предложению Польмана с 1945 г. применяют¬ ся и в медицинской ультразвуковой аппаратуре. Разрез такой так называемой звуковой головки схематически изображен на фиг. 126. Переднюю стенку головки образует полуволновая пластин¬ ка Р, к задней стороне которой приклеен кварцС?. Фиг. 126. Раз¬ рез составного полуволнового вибратора. Ф и г. 127. Внешний вид двух ультразвуковых головок, пред¬ назначенных для медицинских целей. На фиг. 127 показан внешний вид двух практи¬ ческих конструкций такого рода. Верхняя голов¬ ка содержит круглый кварц диаметром 40 мм и с излучающей поверхностью около 11 см2; в нижней головке вибратором служит мозаика Фиг. 124. Небольшой излучатель ультразвука, рас¬ считанный на погружение в облучаемую жидкость. а—продольный разрез, б—внешний вид. впервые применил Ланжевен [3376] в подводном излучателе, причем передняя пластина была Фиг. 125. Крепление кварца, при котором излу¬ чающая поверхность колеблется совершенно свободно. ваделана непосредственно в корпус корабля. Если толщина пластины составляет целое число полуволн (полуволновая пластинка), то она про¬ водит звук от излучателя в окружающую среду без потерь. Фиг. 128. Разрез излучателя, примененного в приборе, изо¬ браженном на фиг. 106. из кварцевых пластинок, общий диаметр кото¬ рой равен 80 мм, а излучающая поверхность— 30 см2. Эти излучатели работают на частоте 800 кгц и обеспечивают силу звука до 5 вт/см2. Напряжение высокой частоты подается по кабе¬ лю, с которым связаны два шланга; по этим шлангам подводится вода, предназначенная для охлаждения (отвода тепла, выделяемого в перед¬ ней пластине вследствие потерь). Составные излучатели находят себе все бо¬ лее широкое применение и в мощных ультра¬ звуковых приборах для технических целей. На фиг. 128 представлен разрез излучателя, применяемого в приборе, изображенном на фиг. 106. Средняя часть стального днища облучаемого ультразвуком сосуда выполнена в виде полувол¬ новой пластинки и отделена от внешнего края
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 111 более тонкой частью. К нижней поверхности полуволновой пластинки приклеен кварц, а к его металлизированной нижней поверхности при помощи пружины прижимается электрод, имею- сосуда, на дне которого расположен погружен¬ ный в масло кварц; конструкция кварцедержа- теля аналогична изображенной на фиг. 122. Стен¬ ки сосуда выполнены полыми (фиг. 129, б), и Фиг* 129. Излучатель ультразвука для технических целей. |а—внешний вид. б—продольный разрез. щий форму коробки. Для уменьшения опас¬ ности пробоя объем, окружающий кварц, запол¬ нен сжатым воздухом, а на выступающих краях кварцевой пластинки сняты фаски. При эксплуатации больших кварцев целесо¬ образно возбуждать их постепенно, плавно уве¬ личивая подводимую энергию высокой частоты. Это нужно хотя бы для того, чтобы выгнать пузырьки газа, имеющиеся в масле, особенно между кварцем и электродами; в противном слу¬ чае при резком увеличении напряжения может произойти пробой, влекущий за собой разруше¬ ние кварца. Если устройство было однажды обезгажено, то затем напряжение возбуждения можно включать сразу. При работе кварца в масле о его возбуждении можно судить по фонтану, появляющемуся на поверхности масла и дости¬ гающему при максимальном возбуждении высоты в несколько сантиметров (см. гл. Ill, § 1). По форме фонтана и степени его разбиения на отдельные маленькие струйки можно также су¬ дить и о форме колебаний кварца. При сильном возбуждении кварцы нагревают¬ ся и притом тем сильнее, чем выше частота. Поскольку кристаллический кварц очень чувст¬ вителен к изменениям температуры, нужно перио¬ дически выключать кварц или позаботиться о хорошем охлаждении масла. На фиг. 129 пока¬ зан излучатель, выпускаемый фирмой «Штейг унд Ройтер» и предназначенный для технических целей. Излучатель состоит из пластмассового находящееся в сосуде масло можно непрерывно охлаждать проточной водой. Облучаемая жид¬ кость наливается в стеклянный стакан, который погружается в масло. На фиг. 130 показан ультразвуковой излуча¬ тель фирмы «Браш Электронике Компани» Фиг. 130. Мощный ультразвуковой излучатель с вогнутым вибратором из титаната бария. А—вибратор из титаната бария, В—жидкость, проводящая звук, С—патрубок от насоса, поддерживающего повы¬ шенное давление, D—водяной канал, Е—акустическое окно, F—облучаемый сосуд, G—впуск и выпуск охлаж¬ дающей воды, Н—кабель высокой частоты.
112 Глава II. Излучение ультразвука (Кливленд, Огайо), в котором применен вогну¬ тый вибратор из титаната бария, имеющий диа¬ метр 10см и обладающий радиусом кривизны беж. Звуковые волны проходят сквозь связующую жидкость (масло), находящуюся для устранения кавитации под давлением 100 атм, и через выпол¬ ненное из металла вогнутое «акустическое окно»1) поступают в собственно облучаемый объем. При этом фокус находится на расстоянии около 2 см от окна. На фиг. 131, а изображен выпускаемый той же фирмой прибор для облучения протекающих Излучаемые вибратором звуковые волны прохо¬ дят сквозь масло в собственно облучаемый сосуд, в который сверху по двум трубам подается облу¬ чаемая жидкость; пройдя точку наибольшей кон¬ центрации звуковой энергии, жидкость отво¬ дится по расположенной сбоку трубе. В обеих последних конструкциях собствен¬ но облучаемый объем отделен от пространства, в котором происходит излучение звука, акусти¬ чески презрачным окном. Это нужно в основном для того, чтобы устранить возникающую при сильной концентрации звуковой энергии кави- Фиг. 131. Промышленный ультразвуковой генератор, предназначенный для облуче¬ ния протекающих жидкостей. а—общий вид, б—разрез. жидкостей. Излучателем служит здесь вогнутый вибратор, составленный из множества стержень¬ ков из титаната бария; вид этого излучателя, радиус которого составляет 30 см, приведен я а фиг. 95. Разрез всего прибора показан на фиг. 131,6. Масло, находящееся в камере высокого давления, циркулирует в направлении, указан¬ ном на фигуре стрелками; будучи нагрето у виб¬ ратора, оно поднимается в верхнюю часть каме¬ ры, где охлаждается протекающей по трубам проточной водой; охладившись, масло опускается вниз, где в свою очередь охлаждает вибратор. !) «Акустическое окно» представляет собой пла¬ стинку, резонирующую по толщине.—Прим. ред. тацию, ибо в областях кавитации имеет место* отражение и рассеяние звука и концен¬ трация его в фокусе оказывается невозмож¬ ной. На фиг. 132 показан разрез предложенного Баттервортом 12589] вогнутого излучателя из титаната бария, в котором облучаемая жидкость подается через отверстие О в центре вибратора и отводится по трубе R, расширенное отверстие которой расположено в фокусе излучателя^ При такой конструкции кавитация, возникающая в пространстве между поверхностью вибратора и выходным отверстием, может существенно огра^ ничить силу звука в фокусе (см. также работу , Холдена 13038]).
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 113 Фирма «Ультракуст» (Румансфельден) выпус¬ тила погружаемый пьезоэлектрический вибра¬ тор, предназначенный для облучения больших количеств жидкости, содержащихся в сосудах произвольной формы; этот вибратор представляет собой стержень, на нижнем конце которого рас¬ положены шесть идентичных кварцев. Для рав¬ номерного облучения жидкости стержень вра¬ щается от электромотора и одновременно пере¬ мещается в вертикальной плоскости. На частоте Фиг. 132. Пьезоэлектрический излучатель Баттер ворта, предназ¬ наченный для облучения протекаю¬ щих жидкостей. 1000 кгц этот прибор отдает акустическую мощ¬ ность до 300 вт. Выше мы неоднократно говорили о том, что в ультразвуковых генераторах звуковые волны должны проходить из объема, в котором распо¬ ложен излучатель и который обычно заполнен маслом под высоким давлением, в другой, отде¬ ленный от первого объем, где находится подле¬ жащая облучению жидкость; при этом звук про¬ ходит через акустически прозрачное окно. Что¬ бы звук проходил через такое окно с минималь¬ ными потерями, толщина материала окна, соглас¬ но формулам (29а) и (33), должна составлять целое число полуволн. Однако даже и при пра¬ вильном выборе толщины окна часть звуковой энергии отражается на границе окно—жидкость, и встает вопрос о том, нельзя ли уменьшить отражение, применяя, как в оптике, «просвет¬ ляющие» слои. На такую возможность указы¬ вает, например, Эрнст [559]1). Для расчета многослойных просветляющих покрытий Нуово [1442а] по аналогии с элек- х) Далее в оригинале приводится содержание работы Эрнста. Однако вследствие того, что соображе¬ ния и расчеты Эрнста грубо ошибочны, редакция сочла необходимым опустить изложение этой работы. Разбор ошибок Эрнста приводится в приложении к моногра¬ фии [5170J. Теория просветляющих слоев дана в рабо¬ тах Тартаковского [5218, 5219}.—Прим. ред. 8 Л. Бергман трическими двухпроводными линиями дает фор¬ мулу где wx, w2...—акустические сопротивления ма¬ териалов, из которых выполнены отдельные слои покрытия, wx—общее акустическое сопро¬ тивление всего покрытия в целом, w—акусти¬ ческое сопротивление среды, которую нужно согласовать со слоем w±. Толщина отдельных слоев покрытия должна быть равна при этом (2п+1)Х/4. Согласно этой формуле, пластинка, граничащая с воздухом (ш=40) и состоящая из слоя воды (ш1=144-103), двух слоев флинт¬ гласа (ш2=ш4=144- 104) и слоя глицерина (ш3=240-103), обладает акустическим сопротив¬ лением Таким образом, эта пластинка обеспечивает переход звуковых волн из воды в воздух практи¬ чески без отражений1). Однако эксперименталь¬ ные данные по такого рода пластинкам пока еще отсутствуют. В этой связи следует упомянуть об опытах Слеймейкера и Холи 14110, 4112], которые рас¬ полагали перед колеблющимся в воздухе кри¬ сталлом специальную диафрагму (перфорирован¬ ную металлическую пластинку, проволочную сетку) и, подбирая расстояние от поверхности кристалла до диафрагмы в соответствии с часто¬ той излучаемого звука, увеличивали излучение кристалла. В известном смысле такое устройство является аналогией просветляющего слоя. При правильном расстоянии между кристаллом и диафрагмой звуковые волны, отраженные от диафрагмы и вновь отраженные от поверхности кристалла, складываются с волнами, проходя¬ щими сквозь диафрагму. Слеймейкер и Холи смогли описанным способом в 3 раза увеличить звуковое давление, развиваемое кристаллом ADP в воздухе на частоте 77 кгц. 5. Мощность и коэффициент полезного действия пьезоэлектрических излучателей При расчете излучателей наибольший инте¬ рес представляет сила звука в поле, создаваемом *) При расчетах просветления необходимо учиты¬ вать также потери в просветляющих слоях; поэтому приведенный выше пример, в котором в качестве одного из слоев применяется глицерин, обладающий большими вязкими потерями, вызывает большие сомнения.— Прим. ред.
114 Глава II. Излучение ультразвука излучателем в окружающей среде. Согласно выражению (10), сила звука пропорциональна квадрату амплитуды колебаний частиц в звуко¬ вом поле, а следовательно, и квадрату амплиту¬ ды колебаний самого излучателя. Эту последнюю величину можно рассчитать следующим образом. Изменение толщины 5, которое под действием возникающих вследствие пьезоэлектрического эффекта напряжений S претерпевает кристалли¬ ческая пластинка толщиной df согласно закону Гука, определяется выражением где Е—модуль упругости в направлении действия напряжений S. Учитывая, что J£'=p1Ci(p1—плот¬ ность кристалла, сх—скорость звука в кри¬ сталле в направлении d), можем написать Величина S определяется напряженностью элек¬ трического поля в кристалле или приложенным к нему напряжением U и пьезоэлектрической константой eik. Если речь идет о кварцевой пла¬ стинке, ориентированной перпендикулярно к оси Ху то, согласно выражению (816), Это обусловленное электрическим полем Ех, т. е. напряжением Ux, статическое изменение толщины равно удвоенной амплитуде колебаний Л3, с которой колеблется кварцевая пластинка, возбуждаемая вдали от резонанса. Итак, Однако при резонансе между собственными механическими и электрическими колебаниями амплитуда колебаний достигает максимума Лг, во много раз превосходящего статическое изме¬ нение толщины. Для пластинки, колеблющейся по толщине, это резонансное превышение ампли¬ туды Ar/As составляет где б—декремент затухания колебаний пластин¬ ки, определяемый главным образом излучением. При излучении в обе стороны, в соответствии с выражением (105а), 0=4/т, где т—отношение акустических сопротивлений пластинки и окру¬ жающей среды; иными словами, т=р1с1/р0с0, а выражение (2k—1) при k=l9 2, 3,... пред¬ ставляет колебания основного типа и нечетных высших порядков. Вводя определяемую формулой (1056) доб¬ ротность излучателя Q, получаем Выражения (111) и (111а) соответствуют дву¬ стороннему излучению; при одностороннем излу¬ чении, имеющем место, если одна сторона квар¬ цевой пластинки граничит с жидкостью, а дру¬ гая—с воздухом (см. п. 4 настоящего параграфа), в числитель обеих формул следует ввести множи¬ тель 2. Поверхность пластинки колеблется в этом случае с удвоенной амплитудой. Электри¬ ческий метод измерения амплитуды колебаний кристаллов описан Юсефом и Султаном [4509]. Из выражения (111а) следует, что при равном электрическом напряжении амплитуда колеба¬ ний высших порядков меньше, чем амплитуда основного колебания, о чем мы уже неоднократно говорили. Так, например, при переходе от основ¬ ного колебания к колебаниям третьего или пя¬ того порядка амплитуда при неизменном напря¬ жении U0 убывает соответственно в 3 и 5 раз. Для кварца, колеблющегося в воздухе, т = =3,31 • 104; следовательно, амплитуда колебаний при резонансе превосходит изменение толщины, обусловленное тем же электрическим напряже¬ нием в статическом режиме, в т/тс, т. е. прибли¬ зительно в 104 раз. Для кварцевых пластинок, работающих в масле, m равно 12 или 13 и ампли¬ х) Это выражение впервые было выведено Ланже- веном. Соответствующий расчет можно найти, напри¬ мер, в работе [10]. Однако в его расчете неясно, какая именно пьезоэлектрическая константа там исполь¬ зуется. Поэтому в 3-м и 4-м изданиях настоящей книги было приведено неверное выражение для Аг, в котором вместо пьезоэлектрической константы ец= = d11c11—(dnc12—d14c14) стояла величина с?цсц. Это означало, что кварц рассматривался как изотропное тело; на самом деле это не так, на что указывают, на¬ пример, Эпштейн, Андерсен и Харден [555J. Подставляя в выражение (110) значение Л3, определяемое выражением (109), получаем где U0—амплитуда приложенного к кварцу пере¬ менного напряжения в электростатических еди¬ ницах1). Если перейти к эффективным значениям напряжения (УЭфф. в вольтах, то выражение (111) примет вид
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 115 туда основных колебаний превосходит статиче¬ ское изменение толщины только в 4 раза. Отсюда следует, что кварц, работающий в жидкости, можно нагружать значительно большими пере¬ менными напряжениями без риска перейти пре¬ дел упругости, чем кварц, работающий в воздухе. Так, например, кварцевая пластинка, имеющая форму, предложенную Штраубелем, и площадь поверхности, равную 15 см2, в воздухе может быть нагружена мощностью высокой частоты в 1 вт; та же пластинка в масле допускает не¬ прерывную нагрузку до 150 вт, а кратковремен¬ ную нагрузку даже до 300 вт. Для кварцевой пластинки в воде т= 10 и, следовательно, ампли¬ туда основных колебаний превосходит статиче¬ ское изменение толщины пластинки в 10/^ = 3,18 раза. Обратимся к предложенным Ланжевеном составным кварцевым вибраторам. Если толщи¬ на кварца мала по сравнению с толщиной ме¬ таллических пластин, то амплитуда колебаний основного типа при резонансе связана со ста¬ тическим изменением толщины выражением Ar = m'As, (112) где т' = р2с21р0с0 (р2—плотность стальных пла¬ стин, а с2—скорость звука в них)1). Для ви¬ братора со стальными пластинами, работающего в воде, т'=30 и при равных электрических напряжениях резонансная амплитуда превосхо¬ дит статическую деформацию в 30 раз. На первый взгляд может показаться, что вибратор Ланжевена значительно более эффек¬ тивен, чем кварцевая пластинка той же тол¬ щины. Нужно, однако, помнить, что макси¬ мальная достижимая статическая деформация в вибраторе Ланжевена гораздо меньше, чем в кварцевой пластинке такой же толщины, по¬ скольку, согласно выражению (75в), механи¬ ческая деформация при данном электрическом поле пропорциональна толщине обладающей пьезоэлектрическим эффектом кварцевой пла¬ стинки. С другой стороны, вибратор Ланжеве¬ на имеет то преимущество, что он требует зна¬ чительно меньших напряжений. Согласно выражению (10), сила звука, раз¬ виваемая излучателем в среде с акустическим сопротивлением р0с0, может быть записана в виде Подставляя значение Аг, определяемое форму¬ лой (111а), для кслебаний основного типа получаем *) Подробный расчет можно найти в работе [10]. Учитывая, что пьезоэлектрическая константа еп =5,2 • 104 см~1/2 • гх/2. сек'1, окончательно по¬ лучаем откуда следует, что сила звука, развиваемая единицей поверхности колеблющегося кристал¬ ла, зависит только от напряженности электри¬ ческого поля в кристалле и акустического со¬ противления окружающей среды. Введем, согласно выражению (916), вместо толщины d собственную частоту кварца, f. Тогда (при двустороннем излучении). Если кварцевая пластинка смонтирована так, что излучает звук только в одну сторо¬ ну, то амплитуда Аг возрастает вдвое и в пра¬ вую часть выражений (ИЗ)—(116) нужно вве¬ сти множитель 4. Выражения (115) и (116) принимают тогда вид Согласно выражениям (ИЗ)—(116), величи¬ на J обратно пропорциональна акустическому сопротивлению среды р0с0; следовательно, при постоянстве напряжения на кварце величина Jp0c0 есть константа. На самом деле по новей¬ 8*- Для колебаний основного типа о>2=K2clld2, где d—толщина пластинки. Следовательно, (при одностороннем излучении). Если выразить f в мггц, a U в кв, то в случае одностороннего излучения в воде (р0^0 ^ =1,45 • 105) последняя формула принимает осо¬ бенно простой вид:
116 Глава II. Излучение ультразвука шим данным Партхасаратхи и др. [4920, 4925], это не так. Создается впечатление, что известную роль играют различия в поглощении звука в раз¬ ных средах, которые не учитываются при выводе формул (113)—(116). Однако исчерпывающее объяснение отмеченного явления еще не най¬ дено (см. также гл. VI, § И). На фиг. 133 изображены графики, показы¬ вающие, какое напряжение нужно подать на Фиг. 133. Зависимость от частоты напряжения, которое нужно прило¬ жить к вибратору из кварца (сплош¬ ные линии) или титаната бария (пунктирные линии) для получения заданной силы звука при односто¬ роннем излучении в воде. Значения напряжения для вибратора из титаната бария следует делить иа 1000. колеблющуюся по толщине в воде и излучаю¬ щую звук одной стороной кварцевую пластинку, чтобы развиваемая ею сила звука составила 1, 10 и 50 вт/см2 (сплошные линии). Пунк¬ тирные линии имеют тот же смысл, но отно¬ сятся к вибратору из титаната бария, причем соответствующие этим графикам ординаты сле¬ дует делить на 1000. При двустороннем излу¬ чении указанные на графиках величины должны быть удвоены; при возбуждении в вибраторах колебаний высшего, п-го порядка для достиже¬ ния тех же значений силы звука напряжения должны быть увеличены в п раз. Полученные выше формулы для одно- и дву¬ стороннего излучения можно свести в одну общую формулу, если заменить Аг, выражением (110а) (см., например, работу Фокса и Гриф- финга 12811]). Несложный расчет приводит к формуле (117) Добротность Q легко определить* по формуле Q—frKf2—fi)> измеряя частоты, на которых сила звука уменьшается вдвое по сравнению с резо¬ нансной. Приведенные выше формулы для силы звука относятся к тому случаю, когда поверхность кристалла непосредственно соприкасается с окру¬ жающей средой. Нередко, однако, излучающая поверхность кристалла отделена от облучаемой среды наклеенной на кристалл тонкой метал¬ лической фольгой, тогда как другая его поверх¬ ность граничит с воздухом. Кэди [2592] учиты¬ вает влияние слоя фольги на развиваемую излучателем силу звука, умножая правые части формул (115а) и (116а) на величину где т = Pi^i/Po^o, Md = р dCd/?^ р = 2tuD/Xd, (D—толщина фольги, \D—длина волны в материа¬ ле фольги, рdCd—волновое сопротивление мате¬ риала фольги). Приведенный поправочный мно¬ житель справедлив, однако, лишь при т. е. при[л<2^, когда можно положить sinn^. Совершенно таким же образом вычисляется сила звука, развиваемая другими пьезоэлектри¬ ческими кристаллами, применяемыми в ультра¬ звуковой технике. Результаты подобных расче¬ тов сведены в табл. И. Нетрудно видеть, что из числа применяемых для технических целей и реа¬ лизуемых в форме пластинок вибраторов имеют преимущество перед кварцевыми вибраторы из титаната бария, требующие для своего возбуж¬ дения при заданной силе звука существенно меньших напряжений. Это выражается также и в значениях коэффициента электромеханической связи, приведенных наряду с другими величинами в табл. 11. Общая мощность, отдаваемая пьезоэлектри¬ ческим кристаллом, определяется умножением приведенных в табл. И значений силы звука на площадь излучающей поверхности. При этом следует учитывать, имеем ли мы дело с одно- или двусторонним излучением. В послед¬ нем случае значения силы звука, приведенные или, с учетом значений <
Таблица 11 КОЭФФИЦИЕНТ КОЛЕБАНИЙ, СИЛА ЗВУКА, ИЗЛУЧАЕМАЯ НА ЕДИНИЦУ ПОВЕРХНОСТИ, СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ РАЗЛИЧНЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ Принятые в фор¬ мулах единицы измерения Коэффи¬ циент электро¬ механиче¬ ской свя¬ зи, % Сопротивление при одностороннем излуче¬ нии, ом Сила звука, излучаемая в среде с акустическим сопротивлением ро^о при одностороннем излуче¬ нии, вт/смЪ Действующая пьезоэлектриче¬ ская константа Коэффи¬ циент ко¬ лебаний, кгц • мм Тип среаа Тип колебаний По толщине По длине По толщине По толщине По длине По длине По толщине По длине По толщине По толщине По длине Пьезоэлектри¬ ческий кристалл Кварц Турмалин Сегнетова соль Кристалл ADP Сульфат лития Керамика из титаната бария Перпендикулярно к направлению поляризации Перпендикулярно к направлению поляризации
118 Глава II. Излучение ультразвука втабл. 11, нужно делить на 4. Поскольку, однако, при переходе от одно- к двустороннему излу¬ чению площадь излучающей поверхности удваи¬ вается, общие мощности, отдаваемые при одно- и двустороннем излучении, относятся друг к другу как 2:1. Приведенный выше вывод относится, конечно, к кварцу, вся поверхность которого колеблется равномерно. Поскольку этот случай почти ни¬ когда не имеет места, значения силы звука, даваемые выражениями (113)—(1166), следует рассматривать как предельные. На фиг. 134 Фиг. 134. Зависимость силы звука J от пе¬ ременного напряжения ^эфф* на частоте 360 кгц для кварца в воде при одностороннем излучении (по измерениям Хютера [943]). приведены значения силы звука, излучаемого в воде кварцем с односторонним излучением, работающим на частоте 360 кгц, измеренные тремя различными способами (Хютер [943]). Нетрудно видеть, что значения, полученные при измерениях различными способами, хорошо согласуются между собой; однако все они при¬ мерно на 20% меньше вычисленных значений, показанных пунктирной кривой. Причину такого расхождения между экспери¬ ментальными и теоретическими значениями сле¬ дует искать в том, что излучающая поверхность F кварца в силу краевого эффекта колеблется не целиком. Поэтому в расчетах нужно учиты¬ вать несколько уменьшенное значение F. Достижимая при помощи пьезоэлектрических кристаллов акустическая мощность сильно зави¬ сит от качества и однородности кристалла, а также от конструкции кварцедержателя; поэтому имеющиеся в литературе данные колеб¬ лются в широких пределах. Фройндлих, Золль- нер и Роговский [659] получили от пластинок диаметром 60—70 мм и толщиной 10 мм, т. е. на частоте 285 кгц, акустическую мощность порядка 300 вт; это означает, что сила излучаемого пластинкой звука составляет 10 вт!см2. Анало¬ гичные значения получил и Сцалай [2032], использовавший маленькую пластинку, имев¬ шую размеры 35 х35 х4 мм и, следовательно, ра¬ ботавшую на частоте 720 кгц. Акустической мощности в 10 вт в тепловых единицах соответст¬ вуют, грубо говоря, 2,4 кал\ иными словами, кварцевая пластинка площадью 35x35 мм = =12,3 см2 отдает за 10 мин. 17 ккал, т. е. нагре¬ вает 1 л воды на 17°. По данным Петцольда, Освальда и Борна [1493], в диапазоне частот 280—380 кгц пьезоэлектрическим путем можно получить силу звука, равную 19—20 вт!см2. Вуд и Лумис [2174] получили на частоте 300 кгц силу звука, равную даже 35 вт/см2; ту же величину на 450 кгц получил Ояма [1483]. Эпш¬ тейн, Андерсен и Харден [555] исследовали вопрос о максимальной мощности пьезокварца; на частоте 1000 кгц они получили от круглой пла¬ стинки диаметром 3,8 см силу звука 43 вт/см2; возникавший при этом масляный фонтан дости¬ гал высоты 15 см. Селман и Уилкинс [4059] при¬ водят для максимальной достижимой при по¬ мощи кварца силы звука значение 55 вт/см2. Излучатели из титаната бария [3134] при дли¬ тельной работе развивают силу звука 2 вт/см2; однако при достаточном охлаждении они способ¬ ны кратковременно отдавать в 10 раз большую мощность1). Все эти значения относятся к режи¬ му непрерывного излучения. В импульсном режиме возможно получение значительно боль¬ ших мощностей от кварца, например до 1000 вт/см2 (см., например, Титер [2048]). Приведенные значения силы звука, состав¬ ляющие несколько десятков вт/см2, характери¬ зуют максимальную достижимую в настоящее время силу звука. Чтобы составить представление об этих цифрах, напомним, что работающему при нормальной громкости комнатному громко- г) В круглой пластинке из титаната бария, колеб¬ лющейся по толщине, излучаемая мощность при неиз¬ менной частоте меняется с температурой, ибо собствен¬ ная частота пластинки растет с ее нагревом, Хютер [4772] недавно показал, что для таких вибраторов из титаната бария существует частота, на которой излу¬ чаемая мощность при температурах 7—51 °С не зависит от температуры. Объяснение этого явления пока отсут¬ ствует.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 119 говорителю соответствует сила звука прибли¬ зительно 2-10"9 вт/см2. Сила звука пушеч¬ ного выстрела составляет приблизительно 10~3 вт/см2, т. е., грубо говоря, в 10 000 раз меньше, чем сила звука, получаемая от ультра¬ звуковых излучателей. Приведем некоторые цифры, характеризую¬ щие звуковое поле в воде =1484 м/сек), сила звука в котором составляет 10 вт/см2 на частоте 300 кгц (колеблющаяся по толщине кварцевая пластинка толщиной 0,9 см). Длина волны в воде при этой частоте равна 0,49 см. Плотность зву¬ ковой энергии, согласно выражению (9), состав¬ ляет = 674 эрг/см3 = 6,74-10-5 вт-сек/см3. Амплитуда переменного звукового давления находится по формуле (166): = 5,4-106 дин/см? = 5,4 атм. Таким образом, при сделанных нами предполо¬ жениях мгновенное значение давления в бегу¬ щей в воде звуковой волне меняется от сжатия в 5 атм до разрежения в 5 атм, если, конечно, уже при меньшем разрежении не происходит раз¬ рыва жидкости вследствие кавитации (см. гл. VI, § 7). В стоячей звуковой волне значение Р удваи¬ вается. Если принять разность между макси¬ мальным и минимальным значениями давления равной только 10 атм и учесть, что эта разность возникает на отрезке, равном половине длины волны, то окажется, что градиент давления в направлении распространения составляет около 40 атм/см. Давление излучения у полностью отражаю¬ щей поверхности, например на поверхности воды, находится по формуле (21 в): Амплитуда скорости частиц воды [формула (14)] Амплитуда колебаний частиц, согласно формуле (5а), составляет т. е. по порядку величины приближается к раз¬ мерам коллоидных частиц. Наконец, амплитуда ускорения частиц, в соот¬ ветствии с выражением (6а), равна В = iuU = 2rfU = 2тс• 3 • 105 * 36,7=6,9 * 107 см/сек2; иными словами, ускорения в рассматриваемом звуковом поле приблизительно в 105 раз пре¬ восходят ускорение силы тяжести. До сих пор такие ускорения удавалось получать только при помощи ультрацентрифуг. При этом нужно также учесть, что в звуковом поле ускорения 2/ раз в секунду меняют направление. В табл. 11а представлены значения, которые принимают основные параметры звукового поля при различной силе звука; приведенные в табли¬ це цифры относятся к бегущей волне в воздухе, воде и стали. Выше, в п. 2 настоящего параграфа, мы гово¬ рили о возможности концентрации ультразвука при помощи вогнутых кварцевых пластинок, предложенных Грютцмахером1). Маллер и Уил¬ лард [1389], например, работая на частоте 5 мггц с вогнутым кварцем, имевшим диаметр 28,6 мм и фокусное расстояние 63,5 мм при аку¬ стической мощности 90 вт, получили в фокусе расчетную силу звука 5000 вт/см2. Джакомини [696], Хопвуд [905] и Эрнст [559] предложили для концентрации звука использовать ультразвуковые линзы2). Для уменьшения отражения звуковых волн от гранич¬ ных поверхностей материал таких линз должен быть подобран так, чтобы его акустическое сопро¬ тивление рс по возможности равнялось акустиче¬ скому сопротивлению окружающей среды; вместе с тем скорость звука с в материале линзы дол¬ жна отличаться от скорости звука в окружаю¬ щей среде. В гл. III, § 4, п. 5 мы подробнее остановимся на применении жидкостных линз для получения акустических изображений. Герр [838] для гидроакустических опытов в диапазоне 20—60 кгц построил большую линзу, наполнен¬ ную четыреххлористым углеродом, имевшую диа¬ метр 28 см и фокусное расстояние 90 см. Стенки этой линзы были выполнены из алюминия толщи¬ ной 0,6 мм, изогнутого по сферической поверх¬ ности радиусом 110 см. Две такие линзы, будучи расположены друг за другом, позволяли кон¬ центрировать в фокальном пятне звуковые вол¬ ны, излучаемые поверхностью в 0,4 см2; при этом х) Общие соображения об эффективности исполь¬ зования различных типов концентраторов ультразвука содержатся в работе [5205].—Прим. ред. 2) Теория, расчет и применение звуковых линз наиболее подробно исследованы в работах советских авторов [5170, 5201, 3882, 4231, 4232, 5202, 5203].— Прим. ред.
120 Глава II. Излучение ультразвука Таблица 11а ЗНАЧЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЗВУКОВОГО ПОЛЯ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ В ВОЗДУХЕ, ВОДЕ И СТАЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЯХ СИЛЫ ЗВУКА Воздух Вода Сталь Сила звука, вт/см% 0,1 1 10 0, 1 1 10 0,1 1 10 Плотность энергии Е, эрг/см3 30,3 303 3030 6,74 67,4 674 1,7 17,1 171 Звуковое давление Р, атм 0,0009 0,029 0,092 0,54 1,7 5,4 3,08 9,6 30,8 Давление излучения S, дин/см2 59,7 597 5970 13,5 135 1350 Колебательная скорость U, см/сек 216,5 685 2165 3,67 11,6 36,7 0,66 2,09 6,62 Амплитуда [при 20 кгц 17,2 54,5 172 0,29 0,92 2,92 0,053 0,166 0,527 колебаний < при 200 кгц 1,7 5,4 17,2 0,03 0,09 0,29 0,005 0,017 0,053 Л, IX ( при 2 мггц 0,2 0,5 1,7 0,003 0,009 0,03 0,0005 0,002 0,005 Амплитуда ( при 20 кгц 2,7 • 107 8,6-107 2,7-108 4,6-105 1,5 • 106 4,6.106 8,3-104 2,6-Ю5 8,3-105 ускорения j при 200 кгц 2,7-108 8,6-108 2,7-109 4,6-106 1,5-107 4,6-10’ 8,3-105 2,6-106 8,3-106- В, см/сек2 [ при 2 мггц 2,7.10° 8,6 • 109 2,7-1010 4,6-107 1,5*108 4,6-108 8,3-106 2,6-107 8,3-107 на частоте 60 кгц удалось получить увеличение силы звука в 40 раз1). Акустическое сопротивление твердых тел во много раз превосходит акустическое сопротив¬ ление жидкостей. Тем не менее в жидкостях можно получить хорошую фокусировку звука при помощи плосковогнутых линз, выполненных из материала, акустическое сопротивление кото¬ рого равно акустическому сопротивлению квар¬ ца. Для этой цели пригодны кварцевое стекло, а также некоторые оптические стекла, такие, например, как стекло LLF-7 (см. табл. 68). Если поместить такую линзу на соответствующем расстоянии от излучающего кварца (фиг. 135), то можно достигнуть полного прохождения излучаемых кварцем звуковых волн через ма¬ териал линзы. Для этого слой жидкости должен иметь толщину d, составляющую целое число *) Это случайная цифра; вообще усиление по энер¬ гии, даваемое звуковой линзой, может быть прибли¬ женно выражено следующим образом: где радиус линзы, X—длина волны в пространстве изображений, F—фокусное расстояние линзы, -гц—коэф¬ фициент, учитывающий отражение от границ линза— среда (в случае равенства волновых сопротивлений среды и материала линзы т]1= 1), y]2—коэффициент, учиты¬ вающий поглощение звука в материале линзы.—Прим. ред. длин полуволн в жидкости. В этом случае коэф¬ фициент пропускания D слоя жидкости равен 1 (см. гл. I, § 2)1). Если г—радиус кривизны вогнутой поверхности линзы, сс и сж—скорость звука в стекле и в жидкости соответственно, Фиг. 135. Ультразвуковой кварц Q с распо¬ ложенной над ним стеклянной линзой L„ то фокусное расстояние линзы определяется известным из оптики выражением *) Предлагаемая конструкция не очень выгодна,, так как она не исключает значительных потерь на отражение на границе линза—жидкость.—Прим. ред~
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 121 Укажем в качестве примера, что линза из стекла LLF-7, для которого сс =4800 м/сек, в масле, где сж=1440 м/сек, при г =5 см обладает фокус¬ ным расстоянием f= 7 см. Для изготовления таких плосковогнутых линз можно применить и алюминий, обладающий Фиг. 136. Ультразвуковые кварцы с расположен¬ ными перед ними линзами. подходящим для этой цели акустическим сопро¬ тивлением. Некоторые соображения о класси¬ фикации ультразвуковых линз, работающих в во¬ де, дает Эрнст [561]. К общим требованиям, с которыми приходится считаться при изготовле¬ нии акустических линз, мы еще вернемся в гл. IV, § 4, п. 5. При малой силе звука линзы можно изготов¬ лять и из плексигласа1). На фиг. 136 показаны две описанные Сеттом [1915, 4062, 4064] конструк¬ ции, в которых ультразвуковые кварцы работают совместно с линзами. В конструкции, приведенной на фиг. 136, а, кварц Q расположен у плоской поверхности плосковогнутой линзы Р, сделанной из плексигласа. На плоскую поверх¬ ность линзы нанесен металлической слой М, образующий передний электрод кварца; задним 1) Линзы из плексигласа были ранее подробно изу¬ чены 1артаковским [4232]. • Неприменимость их при больших интенсивностях звука обусловлена значи¬ тельными вязкими потерями в плексигласе.—Прим. ред. электродом служит воздушная камера D. В кон¬ струкции, изображенной на фиг. 136,6, располо¬ женная перед кварцем Q плосковогнутая линза Р закрыта слюдяной стенкой G, а плосковыпуклый объем F между линзой и слюдяной стенкой заполнен жидкостью. Таким образом, здесь друг за другом расположены две линзы; их фо¬ кусное расстояние можно в определенных пре¬ делах менять, заменяя через трубки Е жидкость, налитую в объем F. Дальнейшие подробности об Фиг. 137. Фокусирование уль¬ тразвуковых волн путем отраже¬ ния от вогнутого зеркала. ультразвуковых линзах можно найти в работах Розенберга [3882, 3884] и Тартаковского [4231, 4232]. Фокусирование ультразвуковых волн в одной точке можно, наконец, получить при помощи вогнутого зеркала, как это показано на фиг. 137. Для наилучшего отражения такое зеркала выполняют из тонкого стекла или металла,, образующих крышку камеры, заполненной воз¬ духом. Согласно расчетам Гриффинга и Фокса [628, 2932], при звуковом пучке с круглым попереч¬ ным сечением в фокальном пятне сферического рефлектора с фокусным расстоянием f можно с учетом фраунгоферовой диффракции получить максимальную силу звука, равную где Je—сила звука в падающем на рефлектор» пучке, R—радиус пучка, а X—длина звуковой волны. Для средней интенсивности в диффрак- ционном спектре нулевого порядка в фокальной плоскости теория дает значение
122 Глава II. Излучение ультразвука Применительно к пучку прямоугольного се¬ чения с размерами а и b Гриффинг и Фокс при¬ водят формулы В более поздней работе Фокс и Гриффинг [2811] различными методами экспериментально прове¬ рили справедливость приведенных выше формул и нашли, что обеспечиваемая ими точность не ниже точности измерений. Работая на частоте 4,25 мггц с кварцем, имеющим площадь лишь 15x12 мм, они при полной нагрузке кварца диаметр основания которого 2R равен диаметру излучателя, а угол при вершине составляет 90°. Отражаясь от конуса, звуковые волны попа¬ дают на внутреннюю поверхность параболоида вращения Р, где претерпевают второе отражение и далее собираются в фокусе F. Образующей параболоида является парабола, изображенная на фигуре пунктиром; вершина параболы О и фокус F лежат на поверхности жидкости (при этом F отстоит от основания конуса на К). Параметр р параболы у=2рх2 определяется подстановкой в уравнение параболы координат произвольной ее точки, записанных в виде x=f—(HR/И), у=Н. Простой расчет показы¬ вает, что сила звука на расстоянии г от фокуса Фиг. 137а. Устройство для фокусирования ультразвуковых волн (по Бароне). Слева—схематическое изображение, справа—внешний вид. *(1200 в) получили в фокусе вогнутого зеркала (i?r=6,8 см) силу звука, равную 570 вт/см2. При работе в воде это соответствует звуковому давлению около 40 атм (см. также работу Розенберга [ 3885]*). Бароне [2390а] недавно показал, что сильную концентрацию звуковых волн, исходящих от плоского излучателя, можно получить, поме¬ щая перед излучателем двойной конус или ком¬ бинацию из конуса с параболоидом2). Схемати¬ ческий разрез и внешний вид этого последнего устройства показаны на фиг, 137а. Падающие вертикально снизу вверх звуковые волны встре¬ чают на своем пути металлический конус К, *) Фокусирование плоских звуковых волн при помощи вогнутого зеркала исследовано Г'утиным [5181J, Рокаром [5200] и Розенбергом [5170] значи¬ тельно ранее, чем Гриффингом и Фоксом. Розенбергом [5170] рассмотрено также фокусирование сферических волн, осуществляемое при помощи эллиптического зер¬ кала.—Прим. ред. 2) Двухзеркальный концентратор иного типа пред¬ ложен в работе [5204].— Прим, ред. равна а градиент силы звука где W—полная акустическая мощность, падаю¬ щая снизу на конус К- Таким образом, концент¬ рация звука оказывается тем сильней, чем мень¬ ше а, т. е. чем меньше диаметр параболоида вращения3). Потребляемая кварцем и расходуемая на излучение звука мощность равна г) Наряду с рассмотренными выше концентрато¬ рами, обладающими осевой симметрией, получили при¬ менение также и цилиндрические концентраторы. Теория и расчет их изложены в работе [5206J.—Прим. ред.
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 123 Фигурирующее в этой формуле сопротивление Rs называют акустическим сопротивлением из¬ лучения. При двустороннем излучении оно, со¬ гласно выражению (114), равно а при одностороннем излучении1) Используя выражения (115) и (116), для кварца при двустороннем излучении получим или Аналогично при одностороннем излучении или Во всех этих формулах F—площадь поперечного сечения кристалла; таким образом, при двусто¬ роннем излучении излучающая поверхность рав¬ на 2F, а при одностороннем—F. Сопротивления излучения различных пьезоэлектрических излу¬ чателей в условиях наиболее часто используе¬ мого одностороннего излучения приведены в табл. И. Таким образом, мы видим, что акустическое сопротивление излучения пропорционально аку¬ стическому сопротивлению окружающей среды р0с0. Это означает, что, как мы уже знаем, в воз¬ духе излучение мало, а в жидкостях, напротив, 1) Больц [2488, 2489] получил для сопротивления излучения кварцевой пластинки при одностороннем излучении величину /?s=sf1p0 c0d2/4dhF, где Su—по¬ стоянная гибкости, du—пьезоэлектрический модуль в направлении оси X. Значение Rs, определяемое этой формулой, приблизительно на 26% ниже значения, определяемого формулой (120), а сила звука соответ¬ ственно больше. Однако при выводе своей формулы Больц допустил ошибку: составляя условия равновесия колеб¬ лющегося кристалла, он исходил из статических, а не динамических деформаций. При этом Больц, как и Би¬ кар (см. выше), положил dx^en/сц, что на самом деле не так. Если в формуле Больца величину dlly заменить отношением ец/с1Ъ то мы придем к правильной формуле достаточно велико1). Соответственно затухание колеблющегося кварца в жидкостях больше, чем в воздухе. Сопротивление излучения рабо¬ тающей в масле кварцевой пластинки толщиной 1 см и с площадью поверхности 100 см2 при двустороннем излучении Rs =211 000 ом; при Фиг. 138. Зависимость акустического сопротивления излучения R от частоты f. Графики соответствуют кварцевой пластинке с площадью по¬ верхности 1 см2, работающей в различных средах и излучающей в одну сторону. одностороннем излучении эта величина умень¬ шается вдвое, так как излучаемая мощность возрастает вчетверо, а излучающая поверхность вдвое уменьшается. На фиг. 138 приведены гра¬ фики сопротивления Rs, рассчитанные по форму¬ ле (1206); они относятся к кварцевым пластинкам с односторонним излучением и площадью поверх¬ ности 1 см2, работающим в различных средах и на различных частотах. На фиг. 139 в несколь¬ ко иной форме представлена зависимость произ¬ *) Ошибка автора; см. примечание на стр. 105.— Прим, ред.
124 Г л а в а II. Излучение ультразвука ведения RSF от акустического сопротивления среды р0£0; параметром на графике является ча¬ стота. Как следует из этих графиков, с повыше¬ нием частоты и увеличением излучающей поверх¬ ности сопротивление излучения падает. Фиг. 139. Зависимость произведения сопротивления излучения на действующую поверхность излучателя RF от акустического сопротивления среды рс для квар¬ цевых пластинок, излучающих в одну сторону. Сопротивление излучения колеблющегося кристалла можно также представить и в виде последовательно включенного сопротивления, ко¬ торое мы в дальнейшем будем обозначать Rs- Тогда соответствующая резонансу эквивалент¬ ная схема кристалла (фиг. 140, а) примет вид, шСх Подставив вместо Rs его значение по формуле (119), получим для двустороннего излучения (.121 г) при одностороннем излучении. Излучаемая кристаллом акустическая мощ¬ ность определится теперь выражением где г'эфф.—эффективное значение протекающего через кристалл переменного тока. Из выражений (118) и (122) вытекает фор¬ мула Итак, произведение RSR'S не зависит от р0с0; иными словами, ток, протекающий через кри¬ сталл, пропорционален приложенному ■ к нему напряжению и не зависит от свойств окружающей среды. К этому вопросу мы еще вернемся в гл. III, § 1. Знание сопротивления излучения необходимо для согласования кристалла с генератором вы¬ сокой частоты; поэтому для максимальной отда¬ чи мощности генератором и, следовательно, для, Фиг. 140. Эквивалентная схема для определения сопротивления из¬ лучения. а—параллельное соединение Rs и Сь б—последовательное соединение R's и С±. изображенный на фиг. 140,6. Чтобы обе эти схе¬ мы были эквивалентны друг другу, их полные сопротивления должны быть одинаковы, т. е. должно удовлетворяться равенство которое мы можем записать в несколько иной форме: Однако Сг = еР/Ш, w = (ъ/d) ct и, следова¬ тельно, при двустороннем излучении и при одностороннем излучении. Подставляя соответствующие кварцу значе¬ ния е119 в и с19 окончательно получаем
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 125 наиболее эффективного преобразования элект¬ рической энергии в акустическую нужно, чтобы сопротивление излучения кварца Rs было по порядку величины равно внутреннему сопротивле¬ нию генератора, которое обычно имеет величи¬ ну порядка 104 ом. Согласование сопротивлений можно осуществить при помощи электрической трансформации перед кварцем или акустической трансформации после кварца; к сожалению, до¬ стижение идеального согласования на практике наталкивается на существенные трудности (см., например, Хютер [943] и Занден [3940]). Относительно высокое значение сопротивле¬ ния излучения пьезоэлектрических кристаллов R3 на практике неудобно тем, что оно требует подведения к кристаллу сравнительно высоких напряжений [см. выражение (118)]. При этом возрастают требования к изоляции как самого кристалла, так и питающей линии, что особенно неудобно, если линия реализуется в виде гибкого кабеля. Наряду с током возбуждения кристалла Iq генератор высокой частоты нагружается еще и реактивным током /с, обусловленным емко¬ стями соединительной линии и самого кристал¬ ла. Для компенсации этого тока параллельно с кристаллом иногда включают соответствующую индуктивность. При этом генератор работает толь¬ ко на сопротивление излучения кристалла; од¬ нако высокие требования к изоляции кристалла и линии не устраняются и в этом случае. До не¬ которой степени требования к изоляции можно уменьшить, помещая непосредственно у излуча¬ теля трансформатор высокой частоты (см., напри¬ мер, фиг. 104) или включая последовательно с кристаллом индуктивность. Это делает возмож¬ ным согласование высокого сопротивления кри¬ сталла с генератором при низковольтной линии. По соображениям изоляции напряжение в линии иногда понижают настолько, что оно ста¬ новится даже меньше, чем на колебательном кон¬ туре генератора. При этом, естественно, возни¬ кает необходимость большой трансформации напряжения у кристалла. Второй, не электрический, а чисто акустиче¬ ский способ понижения высокого входного со¬ противления кварца подробно исследовал Зан- ден [3940]. Как показал Ланжевен [3376], на¬ клеивая на поверхности кварца металлические пластинки соответствующим образом подобран¬ ной толщины, можно при заданном акустиче¬ ском сопротивлении окружающей среды в ши¬ роких пределах изменять и, в частности, пони¬ жать входное сопротивление кварца. Для за¬ щиты поверхности кварца иногда применяют простые полуволновые составные вибраторы HW, состоящие из полуволновой пластинки кварца и наклеенной на нее полуволновой же стальной пластинки; такой излучатель ведет себя как обычный вибратор, работающий колебаниями основного типа, и входное сопротивление здесь не трансформируется. Однако, если склеить четвертьволновые кварцевую и стальную пла¬ стинки (излучатель EF), то входное сопротивле¬ ние уменьшается до 15% от сопротивления обыч¬ ного кристалла. При запрессовке тонкой квар¬ цевой пластинки между двумя металлическими пластинами соответствующим образом подобран¬ ной толщины (излучатель FR) входное сопротив¬ ление падает приблизительно до 9%. Уменьше¬ ние сопротивления обусловлено главным обра¬ зом тем, что кварцевая пластинка в таких излучателях оказывается более тонкой; допол¬ нительные же металлические пластины ком¬ пенсируют реактивную составляющую акусти¬ ческого сопротивления, которая имела бы место при толстой пластинке кварца. Уменьшения входного сопротивления можно достигнуть так¬ же, помещая перед кварцем две четвертьволно¬ вые пластинки, выполненные из материалов с сильно различающимися акустическими сопро¬ тивлениями (излучатель DF) *). Последняя конструкция,однако, требует очень жестких до¬ пусков на толщину пластин, так что теоретически достижимое с ее помощью уменьшение сопротив¬ ления до 6% на практике реализовать не удается. На фиг. 141 графически представлены коле¬ бания в составных излучателях четырех описан¬ ных выше типов; изображенные на фигуре кри¬ вые характеризуют распределение давлений по толщине излучателей, причем давления отложе¬ ны в долях звукового давления в распростра¬ няющейся от вибратора бегущей звуковой волне. Среда, на которую работают излучатели, гра¬ ничит с поверхностями Л, а поверхности В пред¬ полагаются граничащими с воздухом. Из фиг. 141 видно, что в конструкциях, в которых осу¬ ществляется трансформация сопротивлений *) На возможность такой акустической трансфор¬ мации сопротивлений указал в 1947 г. Больц в неопуб¬ ликованной работе , в которой он методами теории четы¬ рехполюсников исследовал акустические системы пере¬ дачи. В 1934 г. Кремер в работе «Теория четырехполюс¬ ников и резонансные кривые колеблющихся стержней» (Sitzber. Berliner Akademie, 1934, math-phys. Kl. S.l) обратил внимание на то, что между акустическими урав¬ нениями для слоя и электрическими уравнениями для отрезка линии имеется аналогия с точки зрения рас¬ пространения звука в стержнях. Недавно Нуово [1442а] тем же методом выполнил расчет акустических «просвет¬ ляющих слоев» для согласования двух сред с различаю¬ щимися акустическими сопротивлениями (см. также п. 4 настоящего параграфа).
126 Глава II. Излучение ультразвука (излучатели EF, FR, DF), места склейки нахо¬ дятся в областях больших звуковых давлений; иными словами, они оказываются здесь нагру¬ женными очень сильно и это затрудняет практи¬ ческую реализацию таких излучателей. Фиг. 141. Распределение колебаний в составных квар¬ цевых вибраторах. а—полуволновый составной вибратор (HW), б—составной виб¬ ратор типа EF, в—составной вибратор типа FR, г—составной вибратор типа DF. В табл. 12 приведены теоретически возмож¬ ные и практически достижимые значения вход¬ ных сопротивлений составных излучателей с аку¬ стической трансформацией сопротивлений; ука¬ занные в таблице цифры дают значения вход¬ ных сопротивлений в долях сопротивления по¬ луволнового излучателя. Таблица 12 ТЕОРЕТИЧЕСКИ ВОЗМОЖНЫЕ (Ятеор.) И ПРАКТИЧЕСКИ ДОСТИЖИМЫЕ(#практ>) ВХОДНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КВАРЦЕВЫХ СОСТАВНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ Типы излуча¬ телей HW EF FR DF ^теор. 1,00 0,10 0,048 0,054 ^практ. 1,23 0,15 0,089 0,59 Несколько лучше обстоит дело с согласова¬ нием сопротивлений в излучателях из титаната бария. Сопротивление излучения вибраторов из титаната бария очень мало, и поэтому они требуют для своего возбуждения невысоких напряжений (порядка 100 в), что облегчает согласование их с генератором высокой частоты. Следует, однако, иметь в виду, что огромная емкость вибраторов из титаната бария приводит к появлению в системе значительного емкост¬ ного тока. В предыдущем изложении мы принимали в расчет только сопротивление излучения Rs. Однако, как уже было сказано в п. 2 настоящего параграфа, к сопротивлению излучения добав¬ ляется еще и сопротивление холостого хода R0> обусловленное внутренним трением в кристалле, в той или иной мере всегда существующей в квар¬ це двойниковой структурой, а также потерями в кварцедержателе. Как правило, сопротивление холостого хода превосходит теоретическое зна¬ чение, даваемое формулой (99), и во многих случаях, особенно при излучении в воздухе, им нельзя пренебрегать по сравнению с сопро¬ тивлением излучения. Чем меньше R0, тем выше добротность кристалла Q, которая определяется выражением где 0—введенный в п. 2 декремент затухания ненагруженного кристалла, а С—емкость, обус¬ ловленная его механической упругостью. Для измерения б и R0 предложен ряд мето¬ дов. Соответствующие схемы приводят, напри¬ мер, Хигнер [821] и Беккер [213] (см. также п. 2 настоящего параграфа). Предложенный Бек¬ кером метод сравнения основан на том, что на резонансной частоте колеблющийся кристалл представляет собой емкость с потерями. При измерении этим методом кварц подключают параллельно переменному конденсатору коле¬ бательного контура, который индуктивно свя¬ зывают с ламповым генератором и, настроив схе¬ му в резонанс, при помощи электрометра или лампового вольтметра измеряют переменное на¬ пряжение на кварце. Далее, при помощи пере¬ ключателя вместо кристалла в схему включает¬ ся небольшая переменная емкость, параллельно которой включено безъемкостное и безиндукцион- ное омическое сопротивление. Включив эту вспо¬ могательную емкость, изменяют ее величину, вновь добиваясь настройки в резонанс (по макси¬ муму отклонения электрометра или вольтметра), после чего изменением сопротивления устанав¬ ливают такое же показание прибора, которое име¬ лось при включенном кварце. Величина сопро¬ тивления равна теперь искомому значению RQ»
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 127 Другая часто используемая схема изображена на фиг. 142. При настройке при помощи перемен¬ ного конденсатора Са колебательного контура на резонансную частоту кварца Q показания анодного прибора А достигают минимума. В этом случае между клеммами Вг и В2 включе¬ но только сопротивление потерь в кварце. Далее переключателем S вместо кварца включается безъемкостное и безиндукционное сопротивление R, величина которого подбирается так, чтобы по¬ лучить на приборе А те же показания, что и при Фиг. 142. Схема для измерения сопротивления излучения пьезоэлектрических кристаллов. включенном кварце. При этом величина сопро¬ тивления R равна сопротивлению потерь R0. Чтобы колеблющийся кристалл при таких изме¬ рениях не демпфировался электродами и не излу¬ чал, пластинку кристалла помещают между двумя плоскими металлическими пластинами, причем расстояние между этими пластинами и кристал¬ лом при помощи тонких станиолевых прокладок подбирают так, чтобы оно не было равно целому числу Х/2. Если при помощи такой мостиковой схемы измерить сопротивление излучения Rs, работаю¬ щей в жидкости кварцевой пластинки, то можно, пользуясь одной из формул (119)—(1206), вычис¬ лить р0с0 для жидкости. Этот метод был подроб¬ но рассмотрен Кэди и Мендуссом [2594], которые показали, что, работая на частоте порядка 15 мггц, при которой длина волны мала по срав¬ нению с размерами излучателя, и применяя не вносящий потерь кварцедержатель, все измере¬ ния можно выполнить с объемом жидкости, не превосходящим 1 см3. Если подводимую к кварцу электрическую мощность обозначить через W9n., то к. п. д. пьезо¬ электрического излучателя будет равен Ояма [1483], работая с кварцем диаметром 3,5 см и толщиной 6 мм, т. е. на частоте 480 кгц, получил при электрической мощности 600 вт к. п. д., равный 57%. Эпштейн, Андерсен и Харден [555] на частоте 1000 кгц достигли к. п. д., равного 65% 1). Согласно теоретической формуле (114), из¬ лучаемая кварцем энергия не зависит от частоты и ограничена лишь опасностью пробоя в квар¬ це и окружающем его масле. Пробивное напря¬ жение кварца в направлении, перпендикулярном к оптической оси, составляет приблизительно 5700 кв1см\ для трансформаторного масла эта величина колеблется от 100 до 200 кв!см. Таким образом, максимальная достижимая акустиче¬ ская мощность ограничена пробивной прочно¬ стью масла. При (U/d)MaKC= 100 кв/см максималь¬ ная сила звука равна, согласно выражению (115а), Jмакс.=1000 вт/см2. Из соображений тех¬ ники безопасности в расчетах следует пользовать¬ ся величиной, не превосходящей одной четверти пробивного напряжения; поэтому на практике значение JMакс. не превосходит 60 вт/см2. Эп¬ штейн, Андерсен и Харден [555] экспериментально получили на частоте 1000 кгц силу звука 43 вт/см2. Точность всех приведенных выше формул позволяет, конечно, определить только порядок величин. Все они выведены в предположении, что кварц колеблется как жесткий поршень и из- лучает плоские волны. Однако на практике, как мы уже неоднократно указывали, это никогда не имеет места. Кроме того, ничтожные неодно¬ родности в кварце, локальная двойниковая струк¬ тура, перенапряжения и т. п. резко усложняют все соотношения. По вопросу о том, какие механические на¬ грузки способен выдержать кварц без разруше¬ ния, можно сказать следующее. Прочность кварца на сжатие больше, чем на разрыв. Поэтому колеблющийся кварц, как правило, раз¬ рушается в момент растяжения. Если считать, что кварц подчиняется закону Гука вплоть до разрыва, то для пластинки толщиной d макси¬ мальное допустимое растяжение где Е—модуль упругости, а В—прочность кри¬ сталла на растяжение в направлении коле¬ баний. Следует, однако, учесть тот факт, что кристалл находится в состоянии колебаний. Рассмотрим малую зону dx, отстоящую на х (124) х) По вопросу о мощности,сопротивлении излучения и к. п. д. кварцевых излучателей см. [4000].—Прим. ред..
128 Глава II. Излучение ультразвука от середины пластинки; если считать, что се¬ редина пластинки (*=0) покоится, а оба кон¬ ца ее (x=±d/2) колеблются, то растяжение зоны убудет равно (В/Е) dx cos сс, где а опре¬ деляется выражением я/Х=а/2тс, или, по¬ скольку X=2d, x/d=ah. Максимальная ампли¬ туда пластинки найдется теперь интегрированием выражения (В/Е) dx cos а в пределах от 0 до d!2, т. е. от 0 до Х/4. Итак х), Таким образом, максимальная сила звука, раз¬ виваемая кристаллом в момент разрыва, равна где рх и сг—плотность кристалла и скорость звука в нем; величина В/pxq есть максималь¬ ная скорость поверхности колеблющегося кри¬ сталла UМакс. В табл. 13 приведены заимство¬ ванные из работы Хютера [3074] значения В и Uмакс. для кристаллов кварца и ADP, а также сила звука, которую развивают эти кристаллы в воде и в воздухе в момент разрушения. Таблица 13 ПРОЧНОСТЬ НА РАЗРЫВ КРИСТАЛЛОВ КВАРЦА И ADP И ДОСТИЖИМАЯ С ИХ ПОМОЩЬЮ СИЛА ЗВУКА В ВОДЕ И В ВОЗДУХЕ *) Эпштейн, Аддерсен и Харден [555], впервые выполнившие такой расчет, не учли при выводе вели¬ чины Л макс- того, что кристалл находится в состоянии колебаний; поэтому они получили для .4макс* величину Bd/2E. В предыдущем издании настоящей книги была, к сожалению, приведена эта неверная величина, на что первым обратил внимание Хютер [3074] в 1951 г. Приведенные в таблице значения говорят о том, что разрушение колеблющегося в масле кварца в общем случае происходит не за счет его механической перегрузки, а за счет электри¬ ческого пробоя в масле. Причиной разрушения служит при этом местный нагрев, сопровождаю¬ щий пробой, так как кристаллический кварц осо¬ бенно чувствителен именно к неравномерному нагреву. Это на большом числе кварцев уста¬ новили Эпштейн, Андерсен и Харден. Поэтому при всех обстоятельствах нужно особо обращать внимание на то, чтобы не имел места пробой в кварцедержателе. Согласно данным Бёммеля [294], куски кварца, образовавшиеся при раз¬ рыве кварцевой пластинки, выдерживают боль¬ шую колебательную нагрузку, чем та, при кото¬ рой произошел разрыв. Бехман и Парсонс [2433] недавно измерили механическими и электрическими способами проч¬ ности различных пьезоэлектрических кристал¬ лов на сжатие и растяжение. Полученные ими значения приведены в табл. 14. Таблица 14 МАКСИМАЛЬНЫЕ ПРОЧНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ И сжатие Материал Прочность на растяже¬ ние, кг/см^ Прочность на сжатие, кг /см2 800 1270 Кристалл ADP 250 335 Кристалл EDT 125 160 Сульфат лития 240 290 Все рассмотренные выше пьезоэлектрические излучатели обладают одним общим свойством: сколько-нибудь интенсивные колебания в них возбуждаются лишь на определяемой размерами излучателя основной частоте и серии дискрет¬ ных частот, .соответствующих собственным коле¬ баниям высших порядков. Очень часто, однако, возникает потребность в излучателе, способном работать в некотором диапазоне частот; особенно необходим такой излучатель для измерительных целей. Выше (в п. 2 настоящего параграфа) мы указывали на возможность получения диа¬ пазонного излучателя при помощи клиновид¬ ной пьезоэлектрической пластинки. Однако та¬ кое устройство обладает очень небольшой мощ¬ ностью, так как на каждой данной частоте коле¬ бания возбуждаются лишь на небольшом участке пластинки. Проч¬ ность на разрыв В PlCi ^макс. J макс. в воде J макс. в возду¬ хе
§ 5. Пьезоэлектрические излучатели 129 Совсем другим путем недавно пошли Холл и Фрай [2837, 2957], связавшие пьезоэлектри¬ ческий вибратор со столбом жидкости переменной длины1). Если заставить такой вибратор ра¬ ботать на собственной частоте системы кри¬ сталл—жидкость, то, меняя длину столба жидко¬ сти, можно в известных пределах менять и соб¬ ственную частоту колебаний. В качестве жидко¬ сти можно применять только ртуть, акустическое сопротивление которой равно 1,9- 106г-слГ2-шс_1. Фиг. 143. Диапазонный пьезоэлектриче¬ ский излучатель ультразвука. Чтобы такое устройство обладало возможно большим акустическим к. п. д., нужно в первую очередь свести до минимума потерй, связанные с переходом звуковых волн из кристалла в жид¬ кость и с излучением звука в стенки сосуда, содержащего жидкость. Таким образом, встает вопрос о наилучшей связи жидкости с поверх¬ ностью кристалла и об уменьшении связи между жидкостью и стенками сосуда. На фиг. 143 схематически изображена конструкция, предло¬ женная Холлом и Фраем. Пьезоэлектрический кристалл /С, например колеблющийся по длине кристалл ADP, укреплен в передней стенке сосуда В, изготовленного из бальзового дерева. Задняя стенка сосуда выполнена в виде пере¬ движного поршня R, отражающая поверхность которого также покрыта бальзовым деревом. Весь сосуд заполнен, ртутью, причем при переме¬ щении поршня ртуть может вытесняться в дополнительный объем V через несколько имею¬ щихся сбоку отверстий О. Для устранения слоя воздуха между жидкостью и кристаллом на по¬ верхность последнего наклеена металлическая фольга М толщиной 0,05 мм, причем особые меры принимаются к тому, чтобы и в клее не содержа¬ лось пузырьков воздуха. Первые же опыты пока¬ зали, что в качестве фольги лучше всего при¬ менять серебряно-палладиевый сплав (60% Ag Устройство, в котором кварцевая пластинка свя¬ зана с жидкостным столбиком переменной длины и кото¬ рое работает в .качестве резонатора в диапазоне 2,2— 3 мггц, описано в 1942 г. Фоксом и Роком [634]. 9 Л. Бер гман и 40% Pd). При этом образуется хорошее амаль¬ гамоподобное соединение ртути с фольгой и вместе с тем не происходит растворения мате¬ риала фольги в ртути. Чтобы резко ограничить место внутренней связи кристалла с жидкостью, по краю кристалла электролитическим способом наносится слой никеля, захватывающий и фоль¬ гу. Такого рода излучатель, построенный Холлом и Фраем, работал в диапазоне 40—80 кгц. Его излучающая поверхность составляла 15х X 12 мм. В указанном диапазоне частот излуча¬ тель отдавал акустическую мощность, соответ¬ ствующую колебаниям основного типа в одно¬ родном кристалле с такой же излучающей поверх¬ ностью и при том же напряжении. Дальнейшие подробности читатель найдет в упомянутой выше работе^ а также в работе Фрая, Холла и др. [2840], в которой приведена теория такого диа¬ пазонного пьезоэлектрического излучателя (см. также [2638]). В заключение настоящего параграфа следует отметить, что амплитуду колебаний ультразву¬ кового излучателя, а следовательно, и разви¬ ваемую им колебательную скорость можно уве¬ личить, приклеивая к колеблющейся поверх¬ ности кристалла постепенно сужающийся стер¬ жень. Такого рода опыты проводили Мэзон и Вик [3512—3514]1). Одна из предложенных ими ь конструкций изображена на фиг. 144. Фиг. 144. Пьезоэлектрический ви¬ братор, предназначенный для полу¬ чения очень больших амплитуд коле¬ баний. К торцевой поверхности полуволнового вибра¬ тора /С, составленного из пластинок кристалла ADP, приклеен металлический рупор М, пло¬ щадь поперечного сечения которого убывает по мере удаления от кристалла. Длина рупора подобрана так, что на собственной частоте кри¬ *) Американский патент Мэзона и Вика выдан 30 декабря 1950 г. с приоритетом от 23 мая 1950 г. [3514]. Однако существует более ранее авторское свиде¬ тельство СССР № 85193 «Способ концентрации ультра¬ звуковой энергии», выданное 22 мая 1950 г. с приори¬ тетом от 4 августа 1949 г. на имя М. Г. Лозинского и Л. Д. Розенберга, перекрывающее американский па¬ тент не только по дате выдачи, но и по содержанию.— Прим. ред.
130 Глава II. Излучение ультразвука сталла в рупоре укладывается целое число полу¬ волн и, следовательно, он возбуждается при резонансе. На расстоянии Х/4 от кристалла нахо¬ дится узел колебаний, и в этой точке может быть расположено крепление Н. Благодаря постепенному уменьшению пло¬ щади поперечного сечения амплитуды колебаний и колебательные скорости частиц в рупоре возрастают по мере его сужения. Мерой скорости сужения рупора служит величина р, опреде¬ ляемая выражением где F—площадь поперечного сечения на расстоя¬ нии I от начального сечения, имеющего пло¬ щадь F0. Если выполняется условие где f—частота колебаний кристалла, а ст—ско¬ рость звука в материале рупора, то звуковая энергия не отражается от боковой поверхности рупора, а постепенно концентрируется на все меньшей площади; амплитуды колебаний и коле¬ бательные скорости соответственно возрастают1). Так, например, в металлическом рупоре, диа¬ метр которого уменьшается по длине от 50 до 1,25 мм, амплитуда колебаний и колебательная скорость возрастают на узком конце по сравне¬ нию с широким в 40 раз. При таком увеличении амплитуды колебаний упругие деформации пере¬ ходят в остаточные (пластические). Максимальная упругая деформация в пучно¬ сти колебаний, согласно формуле (40), равна колебаний. Если считать, что давление и ско¬ рость частиц по площади произвольного попе¬ речного сечения F постоянны и поперечное сжатие отсутствует, то, согласно закону сохранения массы и импульса, колебательная скорость и удовлетворяет дифференциальному уравнению где х—координата, отсчитываемая от широкого конца рупора. Пусть в начале рупора, т. е. в точке х=0, кристаллом развивается колеба¬ тельная скорость 1!еш\ тогда решение преды¬ дущего уравнения записывается в виде здесь I—длина рупора, р определяется усло¬ вием (128), <р=агс cos (P/a), k=a sin 9= l/a2—р2 и, наконец, а=со/см есть так называемое волновое число для металла при постоянном F. Если 1 = -^ Х^ (/z= 1,2,...), причем для сужаю¬ щегося рупора где U—колебательная скорость, т. е. амплитуда скорости частиц металла, а А—амплитуда их *) Вуд и Лумис [2174] в 1927 г. в своих классиче¬ ских опытах использовали для получения больших амплитуд колебаний концентрацию звуковой энергии в коническом сужающемся стеклянном стержне. то (131а) При равном целому числу Х£, мы получаем или, с учетом выражения (127), Следует обратить внимание на то, что в су¬ жающемся рупоре длина волны Х^ отличается от длины волны в таком же рупоре постоян¬ ного сечения Хм=см// и притом тем сильнее, чем больше скорость сужения, т. е. чем больше р.
Глава III ПРИЕМ И ИЗМЕРЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА Из методов приема и измерения длины волны, интенсивности и поглощения звука, применяе¬ мых в слышимом диапазоне, только немногие можно использовать в области ультразвука, да и то лишь на наиболее низких ультразвуковых частотах, где длина волны имеет еще величину порядка сантиметров; на более высоких ультра¬ звуковых частотах эти методы непригодны, так как обычные индикаторы оказываются велики по сравнению с длиной волны и могут слу¬ жить препятствием свободному распростране¬ нию звука. Вместе с тем существует ряд особых методов, применимых в ультразвуковом диапазо¬ не и притом в области наиболее высоких ультра¬ звуковых частот, которые позволяют как наблю¬ дать звуковые волны визуально, так и с большой точностью измерять их длину и интенсивность. Это главным образом разработанные в послед¬ нее время оптические методы, открывшие ряд новых областей применения ультразвука. Ниже рассматриваются различные методы приема и визуального наблюдения ультразвуковых волн, причем особое внимание обращается каждый раз на способы измерения данным методом длины волны, интенсивности, а следовательно, и по¬ глощения ультразвука. § 1. МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРИЕМА И ИЗМЕРЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА Предложенный Кундтом [1147, 1148] еще в 1866 г. метод визуального наблюдения зву¬ ковых волн при помощи фигур из пыли или по¬ рошка применим и в ультразвуковом диапазоне до тех пор, пока длина волны имеет еще вели¬ чину порядка миллиметров. Из порошков наи¬ лучшим является ликоподий; будучи распылен в звуковом поле, он собирается в узлах колеба¬ ний в виде узких полосок, отстоящих друг от друга на полволны; это позволяет, хотя и гру¬ бо, измерять длину волны. Так, например, на фиг. 145 показана фотография звуковых волн, излучаемых торцевой поверхностью кварцевого стержня, полученная Штраубелем [2007]. В ка¬ честве отражателя использовалась вогнутая ме¬ таллическая полоса. Видимые при помощи ликопо¬ дия узловые линии позволяют совершенно отчет¬ ливо наблюдать фокусирующее действие отра¬ жателя. Вместо ликоподия можно применять тонкий порошок из сердцевины бузины, кизель¬ гур и измельченный кварцевый песок [1744]. Если в замкнутой с одной стороны стеклянной трубке возбудить стоячую звуковую волну и ввести в трубку порошок, то можно наблюдать, что при больших интенсивностях порошок со¬ бирается в пучностях колебаний, образуя здесь Фиг. 145. Визуальное наблюдение стоячих ультразвуковых волн при помощи ликоподия. своего рода тонкие и весьма резко ограни¬ ченные шайбы, занимающие почти все попереч¬ ное сечение трубки. Расстояния между этими 9*
132 Глава III. Прием и измерение ультразвука шайбами можно измерить очень точно. Причи¬ ну этого явления следует искать в давлении излучения, под действием которого порошок собирается в пучностях; на этом вопросе мы под¬ робнее остановимся в гл. VI, § 6, п. 1. Образование таких подчас весьма свое¬ образных пылевых фигур в звуковых полях было подробно исследовано Андраде [108]. Прекрасную иллюстра¬ цию того, как маленькие частицы удерживаются в пучностях стоячей вол¬ ны в воздухе, дает фиг. 146. Звуковые, волны исходят здесь из помещающегося слева наверху излучателя и отражаются от рефлек¬ тора, расположенного сле¬ ва внизу. Кусочки проб¬ ки, вносимые пинцетом Э поле стоячей волны, удерживаются в пучно¬ стях, располагаясь на расстоянии Х/2 друг от друга. Особую роль пылевой метод играет в опре¬ делении скорости распространения звука в твер¬ дых стержнях. Так, например, на фиг. 147 пока¬ заны полученные при помощи ликоподия узло¬ вые точки колебаний стеклянного стержня диа¬ метром 8 мм, возбужденного на частоте 285 кгц. Фиг. 147. Визуальное наблюдение при по¬ мощи ликоподия стоячих волн в колеблю¬ щемся по длине стеклянном стержне. Звуковые волны в твердых телах можно фикси¬ ровать также при помощи густого масла и горя¬ чего подкрашенного парафина [2174] (см. также гл. VI, § 11). В жидкостях стоячие звуковые волны можно, согласно Бойлю и Леману [12, 337, 338, 346], наблюдать при помощи коксового порошка, который в жидкости тонет весьма мед¬ ленно и при наличии звуковых волн собирается в пучностях колебаний. При этом на дне сосуда образуется картина стоячих волн. Дёрзинг [517] наблюдал визуально и измерял длину волны коле¬ баний звукового диапазона в жидкостях при помощи тонко измолотой и хорошо просушен¬ ной пемзы. Для наблюдения узловых линий стоячих волн в жидкостях, направленных по вертикали, Сёренсен [1965] с большим успехом использовал распыленный липовый уголь. Для наблюдения узлов стоячих волн в жидкостях применяются также взвесь кварцевого порошка в воде [1964] и красных кровяных телец в воде [18] (см. также [117]). Очень убедительные опыты по исследованию того, в каких местах стоячих звуковых волн в жидкостях устанавливаются малые твердые ча¬ стицы, провел недавно Ангерер [2325, 2326, 2331]. Для этой цели он подвешивал в воде на тонких нитях маленькие шарики из стекла и пробки, располагая их в горизонтальном направлении. При возбуждении в воде стоячей зву¬ ковой волны (/=30 кгц, Х=5 см) можно было наб¬ людать, как шарики быстро смещались в пуч¬ ности колебательной скорости и устанавливались там (см. гл. VI, § 6, п. 2). Тот факт, что стоячие волны во взвесях и эмульсиях приводят к образованию периоди¬ ческих скоплений, был впервые показан Мари- неско [1287]; позднее он был более подробно исследован Золльнером и Бонди [1964]. Мы вер¬ немся к этому вопросу в гл. VI, § 6, п. 2. В воздухе при помощи порошков можно наб¬ людать также и бегущие волны. Это показали Бойль и др. [12, 333, 338], Штраубель [2007] и Гроссман и Гидеман [752]. Благодаря давле¬ нию излучения появляется поток воздуха вдоль направления распространения звуковой волны, который сдувает порошок с подложки в тех местах, где имеется звуковое поле. Два харак¬ терных примера такого рода показаны на фиг. 148. Источниками звуковых волн здесь слу¬ жат два одинаковых кварцевых стержня, располо¬ женные на различном расстоянии друг от друга и излучающие своими торцевыми поверхностями. Так же как и в оптике при прохождении света через параллельные щели, мы наблюдаем здесь интерференционные явления, благодаря которым характеристика направленности получается тем более острой, чем ближе друг к другу располо¬ жены кварцевые стержни. Строгое исследование распространения звуковых волн при помощи та¬ ких простых методов, конечно, невозможно; они служат в основном для грубых прикидок и для демонстрационных целей1). Бойль и др. [327, 334, 345] неоднократно показывали, что для визуального наблюдения стоячих звуковых волн в жидкостях можно х) См. также [5208].—Прим. ред. Фиг. 146. Визуаль¬ ное наблюдение стоя¬ чих ультразвуковых волн при помощи ку¬ сочков пробки.
§ 1. Механические методы приема и измерения ультразвука 133 использовать образующиеся в жидкости под действием ультразвука пузырьки газа. При этом нужно различать два случая: если пузырьки газа имеются в жидкости до облучения или воз- Ф и г. 148. Характеристики излучения двух ультра¬ звуковых кварцев. а—при большом и б—при малом расстоянии между квар¬ цами. никают в процессе облучения из растворенного в жидкости газа (см. гл. VI, § 7), то пузырьки газа собираются в узлах давления, т. е. в пучно¬ стях колебаний, и удерживаются здесь в слегка дрожащем состоянии. Это, в частности, показали опыты Ангерера [2325, 2326, 2331], а также Голд¬ мана и Ринго [2905]. Сила, перемещающая пу¬ зырьки в пучности колебаний, обусловлена в пер¬ вую очередь давлением излучения. Бойль и др. провели при помощи газовых пузырьков весьма точные измерения длин волн в жидкостях на частотах до 500 кгц. Скопление пузырьков газа в пучностях стоячей волны в метаноле на частоте 22 кгц отчетливо видно на фиг. 148а. Стоячая волна образуется в вертикально расположенном сосуде за счет отражения от поверхности жид¬ кости. На поверхности имеется пучность коле¬ баний; пузырьки газа собираются в плоскостях, удаленных от поверхности соответственно на Х/2, 2Х/2, ЗХ/2 и т. д. Если, однако, в отличие от предыдущего слу¬ чая жидкость достаточно хорошо обезгажена, то при достаточно большой интенсивности звука в пучностях давления могут возникнуть полые пузырьки, обусловленные кавитацией (см. гл. VI, § 7). Такие полости, возникающие и исчезающие в течение периода колебаний, проявляются в стоячей волне в виде блестящих непрозрачных зон. На это указывает, [1962]. На фиг. 148а эти видеть посередине между пузырьков газа. По¬ скольку кавитация ока¬ зывает и химические дей¬ ствия, в стоячих звуко¬ вых волнах большой ин¬ тенсивности пучности давления можно распоз¬ навать по изменению окраски (обесцвечивание раствора перманганата калия) (Бойте [249]). Для визуального на¬ блюдения сильных стоя¬ чих волн в воздухе, образующихся в трубах, можно использовать спо¬ соб, предложенный Дво¬ раком [537] и заключаю¬ щийся в том, что в трубу наливается немного жид¬ кости. Поскольку дав¬ ление в узлах колебаний повышается, жидкость выжимается из узлов и периодически поднимает¬ ся в пучностях колебаний; это явление можно Фиг. 148а. Визуаль¬ ное наблюдение стоячей ультразвуковой волны в метаноле по скопле¬ ниям пузырьков газа в пучностях колебаний. Фиг. 149. Визуальное наблюдение стоячих волн в трубах при помощи жидкостей. а—при малой силе звука, б—при средней силе звука, в—при большой силе звука. наблюдать при помощи своеобразной теневой проекции. На фиг. 149 показаны такие фото¬ графии, полученные Брандтом и Фройндом 1352] например, Золльнер зоны кавитации можно областями скопления
134 Глава III. Прием и измерение ультразвука и соответствующие волнам различной интенсив¬ ности. В качестве жидкости Брандт и Фройнд использовали суспензию экстракта рыбьей че¬ шуи в ацетоне и освещали ее сверху. Когда сила звука в трубе достигает определенного предела, Фиг. 150. Картина стоячей звуковой волны в воздухе. жидкость разрывается на отдельные части (фиг. 149,6) и при дальнейшем увеличении сил Фиг. 151. Визуальное наблюдение стоячих волн в воздухе при помощи капелек жидкости. а—отчетливо р.идны полоски тумана, спирта в пучностях скорости стоячей волны, б—по¬ лоски тумана конденсировались в отдель¬ ные капли. звука разбрызгивается тонким слоем поперек тру¬ бы в пучностях колебаний (фиг. 149,в). Впослед¬ ствии Брандт и Фройнд [356] следующим обра¬ зом усовершенствовали этот метод для измери¬ тельных целей. Они используют расположенные в пучностях колебаний и искривленные наподо¬ бие цилиндрических линз слои жидкости в ка¬ честве оптических систем; над трубой, на рас¬ стоянии 1—2 м от нее, помещается лампа нака¬ ливания, прямая нить которой перпендикулярна к трубе; свет от этой лампы проходит через слои жидкости, служащие оптическими системами, и отбрасывается на экран, расположенный под трубой. При этом на экране получается система ярких полос (фиг. 150), позволяющая произво¬ дить весьма точное измерение длины ульт¬ развуковых волн в газах. Для устранения мешающих влияний следует выбирать жидкость с малым давлением насыщенных паров. Очень интересный способ визуального наблю¬ дения стоячих ультразвуковых волн большой интенсивности, основанный на конденсации па¬ ров спирта, предложили Бюкс и Мюллер [383]. Если на торцевую поверхность колеблющегося кварцевого стержня, на расстоянии нескольких Фиг. 152. Стоячая звуковая вол¬ на перед магнитострикционньш из¬ лучателем, видимая благодаря кап¬ лям жидкости. полуволн от которого расположен отражатель, нанести каплю спирта, то спирт испарится и пары его сгустятся в пучностях скорости стоячей звуковой волны, образовав полоски тумана, из которых в дальнейшем выпадут капельки спирта. В конце концов в каждой пучности обра¬ зуется по одной капле диаметром приблизи¬ тельно 1 мм\ эти капли удерживаются здесь в течение длительного времени, вплоть до пол¬ ного испарения. Это явление показано на фиг. 151. Расположенный слева кварцевый стержень излу¬ чает колебания с частотой 91 кгц, что соот¬
§ 1. Механические методы приема и измерения ультразвука 135 ветствует длине волны в воздухе 3,63 мм. На фиг. 152 показан аналогичный опыт, проведен¬ ный Тиде [2056J при помощи описанного в гл. II, § 4, п. 3 магнитострикционного вибратора на частоте 20 кгц. В вибраторе вдоль его оси сделано отверстие, выходящее на торцевую излучающую поверхность; через это отверстие в поле впрыскивается тонкая струя воды, ко¬ торая благодаря колебаниям распыляется. Да¬ лее в узлах давления собираются неподвижные водяные капли диаметром до 1 см; они окружены облачками тумана. Согласно данным Брандта и Фройнда [3521 и Пирсона [1547], визуальное наблюдение ультразвуковых волн в трубке Кундта возможно также при помощи табачного дыма, тумана из нашатыря, соляной кислоты и других веществ. Под действием ультразвука происходит коагу¬ ляция частиц дыма или тумана, которые затем быстро сбиваются в пучности колебаний. Для звуковых волн слышимого диапазона этот метод был предложен Штроманом 12015]. Паркер [1506] измерял длину волны ультразвуковых колебаний с частотой 92—800 кгц в воздухе, кислороде и азоте при помощи дыма окиси магния. Применяя туман соляной кислоты мож¬ но на полированной цинковой пластинке полу¬ чить фигуры травления, аналогичные пылевым фигурам Кундта. Описанные выше механические методы слу¬ жат лишь для индикации ультразвука и грубого измерения длины волны. Обратимся теперь к ме¬ ханическим методам, позволяющим измерять силу звука и плотность звуковой энергии. Как следует из выражений (8), (10) и (21 в), эти ве¬ личины можно получить путем измерения коле¬ бательной скорости частиц среды, перемен¬ ного звукового давления или давления излу¬ чения. Для измерения колебательной скорости U в слышимом диапазоне служит, как известно, звукометрический диск (диск Релея). Его с ус¬ пехом можно использовать и в низкочастотной части ультразвукового диапазона, особенно при измерениях в воздухе; об этом свидетельствуют, например, работы Гартмана и др. [790]. Звуко¬ метрический диск обычной конструкции пред¬ ставляет собой круглый диск, подвешенный на тонкой закручивающейся нити и ориентирован¬ ный под некоторым углом к направлению рас¬ пространения звука. Пусть D—вращающий момент, действую¬ щий на диск --в звуковом поле, г—радиус диска, р—плотность окружающей среды, а—угол меж¬ ду нормалью к поверхности диска и направле¬ нием распространения звука; тогда колебатель¬ ная скорость частиц среды U, согласно теории, разработанной Кёнигом 11097], определяется вы¬ ражением Вращающий момент, измеряемый в дин»см, за¬ висит от упругих свойств нити подвеса и должен быть найден экспериментально например, при помощи крутильных колеба¬ ний. Для прямоугольного зву¬ кометрического крылышка вы¬ соты h и ширины Ь выражение (132) принимает вид Основным преимуществом та¬ кого индикатора колебатель¬ ной скорости является незави¬ симость его показаний от час¬ тоты, сохраняющаяся до тех пор, пока размеры диска малы по сравнению с длиной звуко¬ вой волны. Максимальный до¬ пустимый при заданной длине волны размер диска определяет¬ ся соотношением D /X 0,13. По этим соображениям диск Релея до сих пор применялся только в низкочастотной части ультра¬ звукового диапазона. Кейдель [3239] заменил недавно обыч¬ ный диск Релея множеством маленьких дисков, укреплен¬ ных на сетке из стеклянной проволоки. Чтобы на поведе¬ нии каждого из маленьких дисков не сказыва¬ лось влияние соседних дисков, расстояние А между их центрами должно удовлетворять усло¬ вию А>ЪО. На фиг. 153 показан продольный разрез индикатора с звукометрическим крылышком, описанного Гартманом [790]. Размеры собст¬ венно крылышка S равны 2x40x0,02 мм. Оно подвешено на кварцевой нити Q толщиной при¬ близительно 5 р-, укрепленной своим верхним концом в металлическом штифте Л. К нижней части крылышка S крепится несколько более толстая кварцевая нить, несущая в середине листик слюды С, а на нижнем конце—отсчет- ное зеркальце М. Зеркальце М и слюдяной листик С помещены в закрытую снизу латунную трубку R, заполненную демпфирующей жид¬ Ф и г. 153. Про¬ дольный разрез индикатора с зву¬ кометрическим крылышком.
136 Г лава III. Прием и измерение ультразвука костью. Верхняя часть прибора заключена в ме¬ таллическую сетку G, защищающую прибор от случайных воздушных потоков. При расстоя¬ нии до экрана 2 м пределом чувствительности Фиг. 154. Масляный фонтан, образованный звуко¬ выми волнами. а—от плоской кварцевой пластинки, б— от вогнутого кварца. прибора является U =0,01 см/сек; отклонение зайчика составляет при этом 1 мм. Согласно выражениям (16а) и (10), такой колебательной скорости соответствует в воздухе звуковое дав¬ ление Р= 0,4 бар и сила звука J=0,0022 эрг!см2-сек. Звукометрический диск обладает еще одним важным преимуществом: его легко кали¬ бровать при помощи постоянного потока. Вопрос о сравнительной точности измерений при помо¬ щи звукометрического диска и другими метода¬ ми рассмотрен в работе Веста [4398] (см. также Костерс [4806]). Вторая величина—переменное звуковое дав¬ ление Р—в ультразвуковом диапазоне не может быть измерена механическим способом. При¬ меняемые в слышимом диапазоне мембраны в уль¬ тразвуковом диапазоне непригодны, так как размеры их оказываются велики по сравнению с длиной волны. Зато в ультразвуковом диапазоне для опре¬ деления силы звука можно использовать тре¬ тью величину—давление излучения S. Его можно наблюдать как на внесенных в звуко¬ вое поле препятствиях, так и на поверхности жидкости в месте падения на нее звуковой волны. В последнем случае, как известно, образует¬ ся ультразвуковой фонтан; два типичных при¬ мера таких фонтанов изображены на фиг. 154. Прекрасные моментальные фотографии масля¬ ных фонтанов приводит Зейдль [4053]. Перво¬ причиной фонтана является давление излучения; поэтому высота масляного фонтана должна быть однозначно связана с плотностью энергии Е йли силой звука J. Эта зависимость, полученная на основании измерений Оямы [1483, 1484], изображена на фиг. 1551). Кансе [407, 2604] указывает, что если две плоские звуковые волны одинаковой частоты падают снизу наклонно на поверхность жидко¬ сти, то в той области, где эти волны интер¬ ферируют друг с другом, образуется комбинаци¬ онная стоячая волна, под действием которой благодаря наличию давления излучения по¬ верхность жидкости принимает неизменную во времени волнообразную форму. Измеряя рас¬ стояние между гребнями этой стоячей волны, которая может быть оптически воспроизведена в увеличенном масштабе, можно определить длину волны комбинационного колебания и, зная углы падения первичных волн,—скорость распространения звука в жидкости. Фиг. 155. Зависимость высоты масляного фонтана от силы звука. Прекрасные опыты, особенно отчетливо под¬ твердившие существование ланжевенова давле¬ ния излучения, провели ГертциМенде [845]. Они исследовали действие давления излучения при прохождении ультразвука через границу между двумя жидкостями. В первом опыте в стеклян- х) Обработка экспериментальных данных Туман- ского [2078] дает результаты, несколько отличаю¬ щиеся от изображенных на фиг. 155; высота масляного фонтана оказывается пропорциональной первой степени силы звука [3883].—Прим. ред.
§ 1. Механические методы приема и измерения ультразвука 137 ный цилиндр наливается четыреххлористый угле¬ род, поверх которого наливается слой воды; снизу на границу раздела обеих жидкостей на¬ правляется ультразвуковой луч. Акустические сопротивления рс обеих жидкостей различаются между собой менее чем на 1 %, поэтому возникаю¬ щее на границе между жидкостями отражение пренебрежимо мало (см. гл. 1, § 2). Тем не менее Фиг. 156. Фонтан жидкости, обусловленный давле¬ нием излучения. а—вода налита поверх четыреххлористого углерода, б—вода налита поверх анилина. в воде образуется мощный фонтан четыреххло¬ ристого углерода (фиг. 156, а). Следовательно появление давления излучения связано отнюдь не с отражением на границе раздела. Явление это объясняется следующим образом. Ультразвуковая волна проходит через гра¬ ницу раздела практически без отражения. Та¬ ким образом, находящийся на границе слой жидкости ведет себя, если смотреть снизу, как полностью поглощающий поршень; звуковое поле перед таким поршнем имеет характер бегу¬ щей волны. Согласно Ланжевену, со стороны четыреххлористого углерода при этом дей¬ ствует давление р0-\-Е19 где Ех—плотность энер¬ гии в четыреххлористом углероде. Со стороны воды слой жидкости на границе раздела ведет себя как плоская излучающая мембрана и на него, согласно Ланжевену, действует давление Р0 ~\~Е2, где Ео—плотность энергии в воде. Та¬ ким образом, результирующее давление в на¬ правлении распространения ультразвука со¬ ставляет Ег—Е2. Сила звука бегущей волны J в обеих жидкостях должна быть одинакова; с другой стороны, в бегущей волне J =Ес\ следовательно, Ехсх=Е2с2. Таким образом, в сре¬ де с большей скоростью звука (в воде) плот¬ ность энергии меньше. Поскольку речь идет о разности Ег—Е2 в случае равных акустических сопротивлений обеих жидкостей, на границе их раздела образуется фонтан, направленный независимо от направления распространения звука в сторону жидкости с большей скоростью звука. Скорость звука в воде больше, чем в четы¬ реххлористом углероде, и поэтому в воде появ¬ ляется фонтан четыреххлористого углерода, как это показано на фиг. 156, а. Если направить звуковой луч из воды в четыреххл.ористый угле¬ род, то фонтан все равно будет направлен в сто¬ рону воды, хотя направление распространения звука изменится на обратное. Во втором опыте Гертц и Менде расположили слой воды над анилином. Акустические сопро¬ тивления воды и анилина различны. Однако,, поскольку скорость звука в анилине больше, чем в воде, плотность энергии в нем меньше, чем в расположенной над ним воде. Поэтому и фонтан направлен теперь, как это показано на фиг. 156, б, в сторону анилина, т. е. в сто¬ рону, противоположную направлению распро¬ странения звуковой волны. Сведения о других опытах Гертца и Менде читатель найдет в их оригинальной работе [845]. Если переход звуковой волны из одной среды в другую сопровождается отражением на грани¬ це обеих сред, то где у—оцениваемый по амплитудам коэффициент отражения на границе [коэффициент у эквива¬ лентен определяемой выражением (25а) величине R' =(т—1)/(т+1)]. Таким образом, согласно выражению (21 г), давление излучения на гра¬ нице двух сред следовательно, при достаточно большом cjc2, когда плотность энергии позади границы раз¬ дела больше, чем Ег (1+у2) перед границей, Sl отрицательно, т. е. направлено в сторону, про¬ тивоположную направлению распространения звуковой волны. Если перед полностью отражающим рефлек¬ тором образуется стоячая звуковая волна, то давление излучения у поверхности рефлектора также будет равно плотности энергии Е вблизи рефлектора. Обозначим, как и прежде, силу звука в бегущей волне через J\ тогда E=2J/c и для давления излучения у рефлектора можем
138 Глава III. Прием написать выражение Согласно выражению (16в), J пропорцио¬ нально Р2 и А2; следовательно, Sl пропорцио¬ нально квадрату звукового давления и квадра¬ ту амплитуды колебаний частиц среды. Применительно к пьезоэлектрическому из¬ лучателю можно, согласно выражениям (118) и (122), написать Заменяя в случае одностороннего излучения Rs и R's их выражениями по формулам (120а) и (121 г), получим (134) где ki9 ft2—константы. При постоянном давлении излучения, т. е. при постоянной плотности энергии в среде как ток, протекающий через пьезоэлектрический излучатель, так и приложенное к нему напря¬ жение оказываются пропорциональными с0]/р0. Номото, Окуй и Икеда [3663] проверили эту зависимость на большом числе жидкостей и убе¬ дились, что она всегда удовлетворяется и измерение ультразвука Точное измерение давления излучения может быть произведено при помощи радиометра. Этот прибор, впервые использованный для акусти¬ ческих измерений Альтбергом 1102], в основе своей представляет собой своего рода крутиль¬ ные весы; на одном их конце имеется слюдяной листик, на который воздействует звуковое поле, а на другом—небольшой противовес. Такое устройство показано на фиг. 157, а. При измерении давления излучения отсчи¬ тывают угол, на который нужно повернуть нить подвеса, чтобы диск радиометра принял перво¬ начальное направление, перпендикулярное по отношению к направлению распространения зву¬ ка. Для правильных измерений необходимо, чтобы звук не воздействовал на обратную сто¬ рону диска. Это условие обычно выполняется благодаря малости длины ультразвуковых волн. Давление излучения, развиваемое на передней стороне диска радиометра, тем больше, чем лучше отражение звука, т. е. чем меньшее количество звуковой энергии проходит сквозь диск. Бойль и др. [338] при акустических измере¬ ниях в жидкостях использовали в качестве кры¬ лышек радиометра две параллельные слюдяные пластинки, между которыми имелся воздуш¬ ный зазор или помещалась металлическая плас¬ тинка соответственно подобранной толщины. На фиг. 157, б, в иг показаны радиометры еще Фиг. 157. Крутильные весы (радиометры) различных типов.
1. Механические методы приема и измерения ультразвука 139 нескольких типов, также использованные и опи¬ санные Бойлем [336]. В системе, показанной на фиг. 157, б, круглый отражающий диск укре¬ плен своим краем на нити подвеса, которая на¬ тягивается подвешенным к ней внизу грузом. Конструкция, изображенная на фиг. 157, в, •отличается от предыдущей тем, что нить подвеса здесь туго натянута в рамке. Противовес отра¬ жающему диску в обоих этих случаях не тре¬ буется, если диск выполнен в виде воздушной камеры, соотношение веса и объема которой подобрано в соответствии с удельным весом жид¬ кости, и собственный вес диска компенсируется весом вытесняемой им жидкости. Наконец, система, показанная на фиг. 157, г, состоит из двух одинаковых круглых дисков, укрепленных на нижнем конце нити подвеса перпендикулярно друг к другу. При этом горизонтально располо¬ женный диск служит противовесом и демпфером. В радиометрах трех последних типов за счет дав¬ ления излучения S на диск действует сила wr2S, где г—радиус диска. Развиваемый при этом вращающий момент равен Kr3S. Примени¬ тельно к конструкции, показанной на фиг. 157, г, из этой величины нужно вычесть вращающий мо¬ мент, обусловленный воздействием давления из¬ лучения на торцевую поверхность горизонтально ориентированного диска. Поскольку у искрив¬ ленной торцевой поверхности этого диска стоя¬ чих волн не возникает, давление излучения со¬ ставляет здесь S/2. Вращающий момент, прило¬ женный к торцевой поверхности, равен, следо¬ вательно, где d—толщина диска, a k—коэффициент, учи¬ тывающий диффракцию и рассеяние звука у узкой торцевой поверхности; значение коэф¬ фициента k лежит между 0,8 и 0,9. Результи¬ рующий вращающий момент составляет, таким образом, (тиг3—kr2d)S. Применительно к жестким и очень тонким дискам радиометра Кинг [1044] вывел точные формулы для давления излучения, учитываю¬ щие влияние диффракции и инерции. Кинг 11043] вычислил также давление излучения на поверхности твердого шара в среде без тре¬ ния1). Клейн [1051, 1053] сконструировал сфе¬ рические крутильные весы для абсолютных из¬ мерений в ультразвуковом диапазоне. Фокс и Рок [630] измеряли давление излучения по отклонению весьма малого шара, подвешенного на кварцевой нити. Клайз, Эррера и Сак 1440] также используют в качестве радиометра при измерениях поглощения звука полый шар, укре¬ пленный на рычаге крутильных весов и облучае¬ мый звуковой энергией снизу в вертикальном направлении1) (см. также Вада [4352]). Прецизионный акустический радиометр для измерений в ультразвуковом диапазоне в воздухе описан Гартманом [790], который, кроме того, провел сравнительные абсолютные измерения плотности звука при помощи звукометрического диска и радиометра 12967]. Весьма чувствительный акустический радио¬ метр описан Буссом [394]. Этот прибор состоит из небольшой алюминиевой пластинки, покры¬ той с передней стороны пробкой и подвешенной на бифилярной нити на малом расстоянии от неподвижной металлической пластинки. Обе пластинки образуют небольшой конденсатор. Благодаря давлению излучения расстояние меж¬ ду пластинками уменьшается; обусловленное этим изменение емкости можно весьма точно изме¬ рить по изменению анодного тока в усилитель¬ ной схеме с высокочастотным колебательным кон¬ туром. При длине маятника 22 см и весе 7,5 г такой прибор позволяет измерить давление излу¬ чения, равное 0,8 дин/см2. Микрорадиометр с электромагнитным воз¬ вращающим моментом, работающий в диапазо¬ не 10_3—103 дин!см2, описан Мотулевич, Фабе- линским и Штейнгаузом [3595]. Сёренсен [1965] описывает весы для измере¬ ния давления излучения весьма мощной звуко¬ вой волны, распространяющейся в масле в вер¬ тикальном направлении. Преимущество этих весов состоит в том, что давление излучения уравновешивается передвигающимся грузом и отсчитывается непосредственно в г!см2. Кроме того, отражающая пластинка, оставаясь не¬ подвижной в процессе измерений, не изменяет своего положения в звуковом поле; таким обра¬ зом, ход звукового луча не нарушается—падая нормально на пластинку, он лишь отражается от нее и частично поглощается ею. Недавно Клейн [1052] построил простые, но весьма чув¬ ствительные весы для измерения давлений; они состоят из круглого металлического диска; под¬ вешенного горизонтально на спиральной пру¬ жине, укрепленной своей средней частью. При падении звуковых волн снизу на диск последний благодаря давлению излучения слегка припод- *) Результаты расчетов Кинга были эксперимен¬ тально проверены Соколовым [5216]. — Прим. ред. х) Радиометр с шариком описан Соколовым [5215].—Прим. ред.
140 Глава III. Прием и измерение ультразвука нимается, пружина разгружается и диск пово¬ рачивается; другими словами, смещение пластин¬ ки по вертикали преобразуется здесь в легко отсчитываемую деформацию вращения. Несмотря на грубую конструкцию, при соответствую¬ щем выборе размеров пружи¬ ны удается получить хо¬ рошую чувствительность. Чтобы обеспечить полное отсутствие звукового поля за диском, он помещается в отверстие в неподвижной пластинке. Весы для изме¬ рения давления излучения звуковой волны, распрост¬ раняющейся в жидкости в горизонтальном направ¬ лении, описывает Ояма [1483]. Простой измеритель давления излучения, при¬ годный лишь для относи¬ тельных измерений, описан Маловым и Ржевки- ным [1283]. Их прибор состоит из тонкого алю¬ миниевого рычага, вращающегося вокруг гори¬ зонтальной оси и несущего на нижнем конце ма¬ ленький диск, на который воздействует звуковая волна. Отклонение рычага, вводимого сверху в исследуемое звуковое поле, может быть отсчи¬ тано по шкале1) (см. также новую работу Фло- риссона [2805]). Фиг. 158. Изме¬ ритель давления из¬ лучения. Фиг. 159. Разрез измерителя давления из¬ лучения, показанного на фиг. 158. На фиг. 158 изображен измеритель давления излучения, выпускаемый фирмой «Сименс-Рай- нигер Верке» (Эрланген) (см. также Фидлер [2790]). Принцип действия -этого прибора ясен из разреза, представленного на фиг. 159. В за¬ полненном водой сосуде на конце рычага весов х) Радиометр с крылышком, предназначенный для работы в жидкостях с большой вязкостью, описан Михайловым и Гуревичем [3563].—Прим. ред. помещается отражающий диск W, поверхность которого для устранения направленного отраже¬ ния и образования стоячих волн выполнена в ви¬ де множества маленьких конусов. Перемещение- рычага весов передается стрелке Z, которая пе¬ редвигается относительно шкалы, проградуиро¬ ванной в ет/см2. Источником возвращающей си¬ лы служит спиральная пружина S; прибор уста¬ навливается на нуль при помощи корректора N. При измерениях отверстие над мембраной М заполняется водой, в которую погружается излу¬ чатель звука. Для устранения обратной реакции на кварц стоячих волн, устанавливающихся между диском и излучателем, можно использовать весы, пред¬ ложенные Баумгардтом 1189], в которых пла¬ стинка заменена тупоугольным слюдяным кону¬ сом, заполненным воздухом. Звуковые волны падают на вершину конуса и отражаются в сто¬ роны. Если боковые стенки сосуда покрыть зву¬ копоглощающим материалом (асбестом, ватой, стеклянным волокном и т. п.), то устраняется какое бы то ни было возникновение стоячих волн. При падении звуковых волн под углом а по отношению к поверхности конуса давление излу¬ чения, приходящееся на единицу поверхности „ составляет «Физико-техническое объединение» в Браун¬ швейге выпустило недавно прибор для измере¬ ния давления излучения [4904], разработанный на основе предложения Энгберта. В этом прибо¬ ре давление излучения измеряется при помощи поплавка, работающего по принципу ареометра.. Разрез прибора изображен на фиг. 160. Попла¬ вок S со всех сторон окружен хорошо обезгажен- ной водой и погружен своей нижней цилиндри¬ ческой частью в сосуд G, заполненный четырех¬ хлористым углеродом. При падении на поплавок сверху звуковых волн он опускается вниз; сте¬ пень его погружения, отсчитываемая по делени¬ ям шкалы Т, является мерой интеграла от дав¬ ления излучения по поверхности поплавка. Обра¬ щенная к звуковому пучку поверхность поплав¬ ка выполнена в виде вогнутого конуса с углом раскрытия 130°. Благодаря этому поплавок авто¬ матически центрируется относительно звукового пучка. Расположение поплавка в сосуде с водой можно менять, поднимая или опуская приспособ¬ ление А, на котором стоит сосуд с четыреххлори¬ стым углеродом. Над поплавком наклонно рас¬ положена пластинка алюминиевой фольги F тол¬ щиной порядка нескольких микронов; она слу¬
§ 1. Механические методы приема и измерения ультразвука 141 жит для. отвода от поплавка потоков жидкости. Для устранения стоячих волн дно прибора выло¬ жено толстым (толщиной порядка нескольких сантиметров) слоем стеклянного волокна или стекловойлока. Калибровка устройства осуще¬ ствляется при помощи цилиндрических алюми¬ ниевых разновесов. Если вес разновесов в воде Фиг 160. Разрез прибора, предназначенного для измере¬ ния акустической мощности. составляет G, глубина погружения поплавка под действием звука—sa9 под действием разно¬ весов—se и, наконец, в состоянии покоя—sr, то общая мощность падающего на поплавок зву¬ кового пучка определяется по формуле где с—скорость звука в воде (с =149 720 см/сек при 25° С, температурный коэффициент равен +250 см/сек-град), D—коэффициент пропуска¬ ния фольги в процентах, а—угол падения зву¬ ковых волн на коническую поверхность поплавка (а =25°). Средняя плотность мощности, созда¬ ваемая излучателем звука, определяется как частное от деления развиваемой им общей мощ¬ ности на площадь его излучающей поверхности; для измерения этой величины перед излучате¬ лем можно устанавливать круглые бленды R, имеющие различные отверстия и не вносящие обратной реакции. В качестве материала для та¬ ких бленд хорошо зарекомендовала себя древеси¬ на болотной ольхи; будучи покрыта водонепро¬ ницаемым и прочным по отношению к ультразву¬ ку лаком, она ведет себя как воздушная подушка. В заключение следует остановиться на про¬ стом способе демонстрации и измерения давле¬ ния излучения в жидкостях, описанном Гётцом [2899]. Пусть звуковой пучок пронизывает жид¬ кость в горизонтальном направлении; если ма¬ ленький воздушный пузырек, всплывая, пере¬ секает этот пучок, то под действием давления излучения траектория пузырька оказывается наклоненной к горизонтали под углом а. Ско¬ рость всплытия пузырька в отсутствие звука va легко измерить, например, при помощи секундо¬ мера; если вязкость жидкости равна т), разность плотностей жидкости и воздуха—Др, то, как показывает простой расчет, где g—ускорение силы тяжести. Легко понять, что при одностороннем излу¬ чении давление излучения оказывает обратную реакцию на излучатель. До сих пор это обстоя¬ тельство для измерения давления излучения не использовалось. Однако фирма «Атлас-Верке» (Бремен) построила прибор, в котором четыре магнитострикционных излучателя образуют сво¬ его рода пропеллер (фиг. 161); при излучении зву¬ ковых волн в жидкости пропеллер приходит во вращение, благодаря чему одновременно про¬ изводится перемешивание жидкости. При измерениях с крутильными весами меша¬ ющее действие оказывает создаваемый источни¬ ком звука постоянный поток—так называемый «звуковой ветер»1), наблюдаемый у излучателей, работающих на высокой частоте как в воздухе, так и в воде 1883, 1336, 1337, 2106]. Эти потоки воздуха (те же соображения справедливы и при работе в жидкостях) обусловлены, по-видимому, различными причинами. Как показал в обстоя¬ тельной теоретической работе Эккарт2) [2724], звуковой ветер является гидродинамическим *) Автор называет звуковой ветер «кварцевым вет¬ ром», однако этот эффект отнюдь не является принадлеж¬ ностью только кварцевых излучателей.—Прим. ред. 2) Раньше, чем Эккартом, звуковой ветер изучался Русаковым [5208].—Прим. ред.
142 Глава III. Прием и измерение ультразвука эффектом второго порядка, связанным с вяз¬ костью среды, в которой распространяется звук. Фокс и Герцфельд [2812] объясняют появление постоянных потоков тем, что вследствие погло¬ щения движение упругих волн передается погло¬ щающей среде. К этому гидродинамическому эффекту, по всей вероятности, добавляется также своего рода насосное действие поверхности коле¬ блющегося кристалла: при движении вперед поверхность излучателя отталкивает воздух, а при движении назад не полностью увлекает его за собой; благодаря этому в образующуюся перед излучателем область разрежения с боков прите¬ кают новые частицы воздуха, которые вовлека¬ ются в колебания при следующем движении по¬ верхности излучателя вперед. Таким образом, Фиг. 161. Пропеллер, состав¬ ленный из магнитострикцион¬ ных вибраторов. процессы сжатия и разрежения перед колеблю¬ щейся на высокой частоте поверхностью оказы¬ ваются неодинаковыми [383, 1336, 2106, 2107]. Постоянные потоки служат удобным средст¬ вом обнаружения колебаний излучателя и излуче¬ ния звука в воздухе и газах. Для этого перед излучателем помещают небольшое ветряное ко¬ лесико или светящееся пламя; можно также на¬ сыпать на поверхность излучателя ликоподий, который будет сдут при колебаниях [2106]. В жидкостях такие направленные от излуча¬ теля потоки можно наблюдать по движению взвешенных в жидкости небольших частиц (на¬ пример, порошка алюминия); очень наглядная картина таких потоков приведена, например, в работе Либермана 13430]. Чтобы избавиться от мешающих потоков, можно либо работать на достаточно большом расстоянии от источника звука, где интенсив¬ ность этих потоков пренебрежимо мала, либо изолировать источник звука от сосуда, в котором производятся измерения; Рикман [1733], на¬ пример, помещает крутильные весы во вспомо¬ гательном сосуде, отделенном от пространства* занятого звуковым полем (см. гл. IV, § 1, п. 7) *). При этом нужно должным образом подобрать толщину разделяющей стенки, чтобы через нее проходила возможно большая часть звуковой энергии. По соображениям, приведенным в гл. I* § 2, это имеет место при d=rik2l2. Другой путь устранения мешающих потоков- предлагает Бикар [282]; он измеряет давление излучения радиометром баллистическим мето¬ дом, а излучатель включает лишь на короткие промежутки времени (порядка г/5 сек.). Образо¬ вание постоянных потоков занимает некоторое время; поэтому при таком методе измерения давления излучения их можно не принимать во внимание 2). Боргнис [4605] недавно показал, что сумма сил, развиваемых плоской звуковой волной у поглощающего отражателя в форме давления излучения и в форме звукового ветра, не зависит ни от вязкости среды, ни от расстояния от излу¬ чателя до отражателя. Этот вывод справедлив в предположении, что поперечное сечение зву¬ кового пучка мало по сравнению с поперечным сечением пронизываемой им жидкости, а расстоя¬ ние между излучателем и отражателем лежит в пределах, при которых потоки жидкости не но¬ сят турбулентного характера. Давление излу¬ чения, равное на поверхности излучателя J!с, с удалением от него падает по экспоненциально¬ му закону, а сила, развиваемая звуковым вет¬ ром, будучи у излучателя равна нулю, возра¬ стает также по экспоненциальному закону. Таким образом, измеряя силу, развиваемую зву¬ ковым пучком на не слишком удаленном от из¬ лучателя поглощающем препятствии, и деля эту величину на площадь излучателя, мы мо¬ жем, не зная поглощающих свойств среды, опре¬ делить давление излучения у поверхности из¬ лучателя Лсу а значит, и развиваемую излуча¬ телем силу звука У. Наконец, нужно упомянуть еще один очень простой способ относительного измерения силы ультразвука. Ричардс [1709—1711] применяет *) Это средство не всегда помогает, так как зву¬ ковой ветер может возникнуть и после перегородки.— Прим. ред. 2) Дальнейшее развитие этот метод получил в выше¬ упомянутой автором работе Либермана [3430], который таким образом разделил эффекты давления излучения и звукового ветра и исследовал их в отдельности.— Прим. ред.
§ 2. Термические приемники звука 143 для этой цели толстостенный стеклянный рупор приблизительно экспоненциальной формы, к кон¬ цу которого припаяна капиллярная трубка диа¬ метром Y>—2 мм. Рупор погружается в жидкость, где имеется исследуемое звуковое поле. При этом жидкость поднимается по капилляру. Если звуковые волны падают нормально на отверстие рупора, то под действием давления излучения ме¬ ниск столбика жидкости в капилляре поднимается вверх и высота этого подъе¬ ма служит мерой силы зву¬ ка. Согласно данным Оямы [1483], при капилляре диа¬ метром 0,28 мм и отверстии рупора 7 мм столбик жид¬ кости при силе звука 20 вт/см2 поднимается вверх на 35 см. Недавно Пинуар [1601]использовал Фиг. 162. Стетоскоп, этот метсд для измерения звуковой энергии в воде. Крёнке [1132] сообщает, что для простого обнаружения мощных звуковых волн в воздухе можно применять короткую, длиной в несколько сантиметров, тонкостенную запаянную с обеих сторон стеклянную трубку, в которую насыпа¬ но немного мелкого песку. При совпадении ча¬ стоты ультразвука с собственной частотой трубки в ней возбуждаются интенсивные колебания, о которых можно судить по движению песчинок. В заключение нужно отметить, что ультра¬ звук, модулированный более низкой частотой, можно обнаружить на слух. Модуляция ультра¬ звука низкой частотой всегда имеет место при питании генератора высокой частоты непосред¬ ственно от сети переменного тока. Однако и при питании генератора выпрямленным напряжением за счет неидеального сглаживания пульсаций в фильтре выпрямителя имеет место слабая мо¬ дуляция с удвоенной частотой сети. Для обна¬ ружения таким способом ультразвука Бойль и др. [332, 344] сконструировали специальный стетоскоп (фиг. 162). Плоская металлическая чашка М изолирована от окружающего объема наклеенной на нее слюдяной пластинкой G. Трубка R ведет от металлической чашки к рези¬ новому шлангу, другой конец которого соеди¬ нен с двумя штуцерами, вставляемыми в уши. Если чашку М со слюдяной пластинкой G пере¬ двигать в жидкости перед излучателем ультра¬ звука, то на расстояниях Х/2 можно очень хорошо «услышать» возникновение стоячих волн и таким образом измерить, например, скорость звука в жидкости. Согласно новейшим исследованиям Альтен- бурга и Кестнера [2315а], возможность приема ультразвука на слух основана на демодуляции ульразвуковых колебаний, возникающей за счет давления излучения. Как известно, давле¬ ние излучения S связано с амплитудой колеба¬ ний А выражением Если звуковая волна модулирована напряже¬ нием низкой частоты по закону acos шп/, то амплитуду А нужно заменить величиной Л + +acosu)n^, и мы приходим к выражению где т=а/А—так наеываемый коэффициент мо¬ дуляции. Таким образом, в модулированной звуковой волне, помимо постоянного давления излучения 5^1+^-^, возникает также пере¬ менное давление низкой частоты 2mScosco ^ т2 и его вторая гармоника -у т S соs 2соnt. В этой связи нужно упомянуть работу Тав¬ ро [2870], который показал, что при постепен¬ ном изменении силы звука ухо человека спо¬ собно воспринимать ультразвуковые колебания,, лежащие в диапазоне 17—26 кгц1); следует также упомянуть работу Мюльверта [3602] ^ в которой он указывает на возникновение слы¬ шимых комбинационных тонов из первичных ультразвуковых колебаний. § 2« ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРИЕМНИКИ ЗВУКА Обнаружение акустической энергии электри¬ ческим способом может быть осуществлено путем использования нагревания или охлаждения, вы¬ зываемого ультразвуком; работающие на этом принципе аппараты для исследования ультра¬ звука образуют группу приборов, известных под названием термических приемников звука, или термомикрофонов. В большинстве такого рода устройств используется изменение сопро¬ тивления тонкой слегка подогретой проволочки *) По этому вопросу см. также [5188].—Прим. ред.
144 Глава III. Прием и измерение ультразвука в звуковом поле. Возникающие при этом подчас весьма сложные явления были одновременно как теоретически, так и экспериментально исследо¬ ваны Хиппелем [887, 888] и Ветцманом и др. [666, 667, 720, 1376, 1378]. В основном имеют место следующие три эффек¬ та. Частицы среды, находящиеся в узлах стоячей звуковой волны, остаются в процессе распростра¬ нения колебаний неподвижными; однако в силу адиабатического изменения давления темпера¬ тура их периодически меняется; благодаря этому помещенная в узел стоячей волны металлическая проволочка попеременно охлаждается и нагре¬ вается, что приводит к периодическому изме¬ нению ее электрического сопротивления. Это явление называют узловым эффектом. Другой характер носят явления в пучностях стоячей волны; здесь температура частиц не меняется по сравнению с температурой окружающей среды, но они, двигаясь относительно подогретой про¬ волочки, охлаждают ее, что приводит к изме¬ нению ее сопротивления с удвоенной частотой звукового поля; это явление известно под на¬ званием эффекта колебаний. Наконец, помимо переменного потока воздуха, может иметь место •еще и постоянный поток воздуха, обусловлен¬ ный, например, звуковым ветром (см. § 1 настоя¬ щей главы), или конвекционным потоком, исхо¬ дящим от нагретой проволочки и совпадающим •с направлением распространения звука. В этом случае, когда благодаря колебаниям воздуха охлаждающее действие конвекционного потока попеременно возрастает и уменьшается, говорят об эффекте конвекционного потока. В ультразвуковом диапазоне, где частота .колебаний велика, вследствие тепловой инер¬ ции нити периодическое изменение ее сопротив¬ ления нельзя наблюдать непосредственно, как это еще возможно в слышимом диапазоне. Здесь можно регистрировать лишь постоянное откло¬ нение температуры нити от температуры покоя (эффект постоянного охлаждения). С этой целью нить включается в схему чувствительного моста Уитстона. Толщина платиновой подогреваемой нити должна составлять лишь несколько микрон (так называемые воластоновы нити); длина ее составляет обычно 15—20 мм. В силу столь ма¬ лых размеров такие нити почти не нарушают звукового поля, что и является преимущест¬ вом термических приемников, применяемых для исследования как стоячих, так и бегущих волн. Такого рода измерения в ультразвуковом диапазоне были впервые проведены Мюллером и Креффтом [1377], а также Бюксом и Мюлле¬ ром [383]. На фиг. 163 показаны результаты измерения стоячей волны с частотой 81,7 кгц при помощи нити сопротивления. По оси абсцисс отложено расстояние измерительной нити от поверхности кварца, а по оси ординат—сопро¬ тивление нити. Легко видеть, что вблизи кварца в узлах колебаний сопротивление нити не до¬ стигает величины сопротивления покоя R0\ вбли¬ зи же отражателя в узлах колебаний сопротив¬ ление оказывается даже большим, чем R0; ины¬ ми словами, нить здесь несколько нагревается. Причиной этого служит исходящий от кварца воздушный поток, о котором шла речь в § 1 настоящей главы. Вблизи кварца он вызывает Фиг. 163. Стоячая звуковая волна в воз¬ духе по измерениям при помощи нити сопротивления. усиленное охлаждение подогретой нити; с уда¬ лением же от кварца поток этот убывает. Дости¬ гая отражающей пластинки, он приводит к обра¬ зованию завихрений, мешающих распростране¬ нию конвекционных потоков от нагретой нити, что и приводит к повышению ее температуры. Без учета этих мешающих явлений такой метод позволяет измерять длину волны с точностью ДО 1 °/оо* Ричардсон [1724—1726] при помощи таких измерителей с подогретой нитью провел изме¬ рения ультразвука, в ходе которых установил, что зависимость сопротивления подогретой нити от амплитуды звука следует линейному закону; таким образом, подогретые нити позволяют произ¬ водить в газах количественные измерения силы и поглощения звука. Так, например, Моктар и Скехата [3586, 3587] применили термоэлектри¬ ческий приемник для исследования диффракции звука, исходящего из прямоугольной щели в раз¬ личных газах на частотах 80—1000 кгц (см. также гл. IV, § 4, п. 1). Ричардсон предложил еще
§ 2. Термические приемники звука 145 и другое приспособление, использующее эффект периодического охлаждения. Он соединил две почти докрасна нагретые нити с первичной об¬ моткой трансформатора, вторичная обмотка ко¬ торого связана с термогальванометром или через усилитель с гетеродинным приемником. В послед¬ нем случае получается тон звуковой частоты. Показания гальванометра или громкость тона на выходе приемника зависят от соотношения между фазами токов в обеих нитях. Изменяя расстояние между нитями, можно измерять фа¬ зовые соотношения в звуковом поле, а значит, и длину волны. По данным Ричардсона, этот метод пригоден для частот вплоть до 200 кгц. Он требует, однако, большой тщательности в вы¬ полнении, ибо периодические изменения сопро¬ тивления весьма малы и нити нужно очень хо¬ рошо экранировать от высокочастотных наводок, источником которых может служить, например, генератор, питающий пьезокварцевый излуча¬ тель. Малов [1282] провел исследование распре¬ деления энергии ультразвуковых волн в различ¬ ных жидкостях при помощи работающего без подогрева термометра сопротивления, состояв¬ шего из железной нити длиной 1,5 см и толщиной 15р *). Об исследовании структуры акустических резонансов при помощи измерителя звука с по¬ догревной нитью сообщает Лёбенштейн [1217, 1218] 2). Для визуального наблюдения стоячей ультра¬ звуковой волны в стеклянной трубке Крёнке [1131] натянул в ней вдоль оси тонкую плати¬ новую нить, которая нагревалась электрическим током до красного каления; в точках наиболь¬ шего охлаждения, т. е. в пучностях колебаний, температура нити падает и она светится слабее или не светится вовсе. Для измерений ультразвука были предло¬ жены также термоэлементы, заключенные в зву¬ копоглощающую оболочку. Кроме Малова, такие • приборы применял Ричардс [1712]; он иссле¬ довал прохождение ультразвука через пластин¬ ки различных материалов разной толщины при помощи термостолбика, заключенного в различ¬ ные звукопоглощающие материалы—в твердую резину, фибру, искусственную смолу и вар; такой термостолбик реагировал на силу звука 0,01 вт!см%. Подробные сведения о наивыгод¬ *) См. также [5194].—Прим. ред. 2) Недавно описана конструкция интерферометра с нагретой нитью, предназначенного для точных изме¬ рений в газах [3527].— Прим. ред. 10 л. Бергман нейших размерах термоэлементов, получаемых катодным распылением висмута и сурьмы на целлюлозе и предназначенных для ультразву¬ ковых измерений, сообщает Джонсон [1006]. По данным Петцольда и Борна [1492], при измерениях ультразвука в жидкостях хорошо себя зарекомендовал точечный приемник, со¬ стоящий из миниатюрной термопары, сенсиби¬ лизированной каплей пицеина, толщина которой не превосходит 1,5 мм (см. также работы Хютера [943],. Морита [3591] и Пальмера [4909]) *). Фиг. 164. Термоэлектрический измеритель мощности ультразвука. На фиг. 164 изображен измеритель мощности ультразвука, выпускаемый фирмой «Сименс-Рай- нигер Верке». Он представляет собой вогнутое зеркало, укрепленное на коленчатом шарнире; зеркало вносится в звуковое поле так, что уль¬ тразвук собирается в его фокусе, где располо¬ жены спаи нескольких сенсибилизированных термопар; холодные спаи находятся на самом зеркале. Термоток отсчитывается по неболь¬ шому индикатору, помещенному в ручке прибора и проградуированному, непосредственно в еди¬ ницах акустической мощности. Энергию, излучаемую источником звука, мож¬ но, наконец, измерять калориметрическим спо¬ собом, оценивая повышение температуры жид¬ кости за счет поглощения звука. Систематические исследования в этом направлении провел Ри¬ чардс [1709, 1711]. При таких измерениях нужно следить за тем, чтобы не имел места дополнитель¬ ный нагрев за счет диэлектрических потерь, которые могут иметь место при плохой экрани¬ ровке приложенного к кварцу напряжения вы¬ сокой частоты. Вместо того чтобы измерять нагрев всей про¬ низываемой ультразвуком жидкости, можно по¬ местить в некоторую точку звукового поля х) Аналогичный приемник применен в работе [5196]. Точечный приемник с термистором описан в работе [5213].—Прим* ред.
146 Глава III. Прием и измерение ультразвука поглощающее звук тело и измерять его нагрев. Кривая А на фиг. 165 показывает зависимость акустической мощности от электрической мощ¬ ности, подводимой к излучателю; при снятии этой кривой измерялся нагрев бакелитового Фиг. 165. Зависимость аку¬ стической мощности (А) и вы¬ соты масляного фонтана (В) от подводимой электрической мощности. стержня длиной 3 см и диаметром 1 см, ориенти¬ рованного вдоль направления распространения звука. Кривая В для сравнения показывает высоту масляного фонтана при тех же значениях электрической мощности. Легко видеть, что из¬ мерение силы звука обоими этими способами дает качественно совпадающие результаты. Фиг. 166. Установка для измерения силы звука. Способ измерения силы звука, также основан¬ ный на эффекте нагревания, предлагает Грютц- махер [758]. Его установка схематически изобра¬ жена на фиг. 166. Стеклянный стержень G погру¬ жен одним концом в подлежащее исследованию ультразвуковое поле; в данном случае звуковая волна распространяется в масле в вертикальном направлении. К Другому концу стеклянного стержня припаян стеклянный шар К, полость которого резиновым шлангом S связана с мано¬ метром М. Стеклянный стержень удерживается несколькими резиновыми нитями. Ультразву¬ ковые волны по стержню, радиус кривизны ко¬ торого велик по сравнению с длиной волны, до¬ стигают шара и, нагревая заключенный внутри шара воздух, вызывают повышение ' давления в нем, которое измеряется манометром и служит мерой силы звука. Важно отметить, что в таком устройстве в силу малой теплоем¬ кости давление возрастает почти мгновенно. Аналогичный метод в несколько более простом виде использовали Доньон и Бьянчани [18]; они про¬ водили таким методом ориентиро¬ вочное измерение сильных звуко¬ вых полей, применявшихся ими для химических и биологических исследований. Стеклянный стер¬ жень длиной 5 см и толщиной 5 мм, расширяющийся внизу в виде та¬ релки, припаян своим верхним кон¬ цом ко дну химического стакана; стакан наполняется маслом, в ко¬ торое погружается термометр. Ниж¬ ний конец стержня опускается в ис¬ следуемое звуковое поле, и зву¬ ковые волны, распространяясь по стержню, попадают в масло, где и поглощаются. Тепло, выделяемое за определен- ныйпромежуток времени, измеряетсятермометром и служит мерой силы звука. В заключение следует кратко сказать об открытом Леконтом и введенным в акустику Тиндалем звукочувствительном пламени, ко¬ торое может служить весьма чувствительным индикатором также и в ультразвуковом диапа¬ зоне. Пламя газовой горелки, диаметр которой составляет 1,5 мм, нечувствительно к звуку; однако, как показал Цикендрат [2205], его можно сенсибилизировать, нарушая струю газа плати¬ новой проволочкой, пододвигаемой сбоку к от¬ верстию горелки. Еще удобнее сенсибилизация достигается путем конического сужения отвер¬ стия горелки (фиг. 167). Если такое пламя по¬ местить в звуковое поле, то под действием звука оно деформируется, как это показано на фиг. 168, б и в. Первая из этих фигур характеризует деформацию пламени в направлении распро¬ странения звука, а вторая—в перпендикулярном направлении. .На фиг. 168, а изображено невоз¬ мущенное звуком пламя. Чувствительность пла¬ мени максимальна при давлении газа 8 см вод. ст. Фиг. 167. Горелка, дающая зву¬ кочувстви¬ тельное пла¬ мя.
147 и при пересечении звуком пламени непосред¬ ственно у горелки. Поскольку пламя реагирует на амплитуду колебательной скорости, чувстви¬ тельность его возрастает с частотой. Браун [375], Из электрических приемников звука в ультра¬ звуковом диапазоне лучше всего зарекомендо¬ вали себя пьезоэлектрические кристаллы, так как микрофоны всех других типов в силу большой массы подвижной системы обладают слишком малой чувствительностью на высоких ультра¬ звуковых частотах. Бойль [332] описывает про¬ стой угольный микрофон, который в сочетании с усилителем с обратной связью способен рабо¬ тать в жидкостях на частотах до 42 кгц. Сачер- доте [1781] предложил конструкцию миниатюр¬ ного конденсаторного микрофона, мембрана ко¬ торого имеет диаметр 8,0 мм и толщину лишь несколько микрон и который работает на часто¬ тах до 90 кгц. Аналогичный конденсаторный микрофон (с мембраной, имеющей диаметр 9,7 мм) описал также Бонн [309]; его микрофон, работающий на частотах до 32 кгц и обладающий высокой чувствительностью, оказался очень удобным (см. также Костер, Гирке и Эстеррайхер [3314]). Если измеряемое ультразвуковое колебание модулировано низкой частотой, то можно при¬ менять обычный микрофон, работающий на час¬ тоте модулирующего сигнала. Как мы уже говорили в § 1 настоящей главы, Альтенбург и Кестнер [2315а] показали, что за счет демо¬ дуляции модулированного ультразвукового ко¬ лебания, помимо постоянного давления излуче¬ ния S, возникает также звуковое давление 2 mS cos a)nt, имеющее частоту а>п, и его вторая 1712 гармоника S соs 2соnt, обладающая частотой 2шп (т—коэффициент модуляции). Это низкоча¬ стотное звуковое давление можно измерять ми¬ крофонами обычнь!х конструкций. Работающее на этом принципе устройство для измерения силы звука описывают Бароне и Нуово [2391, 2392] 1). Эше [2757], а также Мак-Намара и Бейер [4854] используют тот же эффект для измерения поглоще¬ ния звука в тканях, пластмассах и жидкостях. Фокс, Герцфельд и Рок [629] использовали для измерения звуковых давлений тот факт, что проводимость электролита зависит от давления. х) Значительно раньше использование модуляции: для обнаружения и измерений ультразвука при помощи приемника звуковой частоты предложил Пум^- пер [ 1647].—Прим. ред. 1Q* § 3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИЕМНИКИ ЗВУКА. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР исследовавший механизм звукочувствительного пламени более подробно, считает, что в основе действия звука на пламя лежат завихрения, со¬ здаваемые звуковой волной у выходного отвер¬ стия горелки; он подтверждает свои выводы пре¬ красно выполненными фотографиями. Крюгер и Каспер [1134] указывают на тесную связь этих завихрений с завихрениями, возникающими в случае возбуждения тонов при обтекании по¬ током острого края (см. также работу Шиллера [1850]). Дюбуа [2711] установил, что если над отвер¬ стием, имеющим диаметр 0,192 мм, установить проволочную сетку и, продувая через отверстие водород под давлением 0,3 атм, зажечь его над сеткой, то такое пламя будет чувствительно к зву¬ ковым колебаниям, имеющим частоту до 412 кгц. Дальнейшие исследования звукочувствитель¬ ного пламени можно найти в работах [945, 2206, 2207, 2321]. Мюльверт [3604] показал недавно, что моду¬ лированные низкой частотой ультразвуковые колебания, лежащие в диапазоне 18—70 кгц, можно регистрировать при помощи пламени све¬ тильного газа, если наложить на измеряемое ко¬ лебание другое немодулированное ультразву¬ ковое колебание, частота которого не равна и не кратна частоте исследуемого колебания. В диапазоне до 170 кгц модулированные звуко¬ вые колебания можно непосредственно, наблю¬ дать в пламени водорода, имеющем высоту 8 см. § 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр Фиг. 168. Вид звукочувствитель¬ ного пламени. а—звук отсутствует, б и в—фотографии в двух взаимно перпендикулярных направле¬ ниях при включенном звуке.
148 Глава III. Прием и измерение ультразвука Так, например, проводимость 0,2-нормального раствора сульфата меди при комнатной тем¬ пературе меняется в 2,35-10-4 раз при измене¬ нии давления на 1 атм, так что при правильной конструкции ячейки в ультразвуковом поле можно ожидать изменений напряжения, дости¬ гающих нескольких сотен микровольт. Инди¬ катор, построенный Фоксом, Герцфельдом и Ро¬ ком, имеет форму плоской коробочки. Передняя и задняя стенки ее сделаны из тонкой целлулоид¬ ной пленки. В центре заполненной электролитом коробочки на расстоянии 1 мм друг от друга находятся два медных проводничка, образую¬ щих электроды (длина их составляет 3 мм, диаметр—0,5—1 мм). К ячейке приложено пе¬ ременное напряжение с амплитудой 2,3 в и ча¬ стотой 3—4 кгц. При облучении ячейки ультра¬ звуком проводимость ее меняется и на электродах развивается напряжение высокой частоты, моду¬ лированное звуковой частотой. Если приложен¬ ное к ячейке переменное напряжение равно £/Эфф. и имеет частоту /0, а звуковое поле характери¬ зуется давлением Р и частотой /, то, как пока¬ зывает прэстой расчет, на электродах ячейки развивается напряжение, равное где k—изменение проводимости электролита, соответствующее изменению давления на 1 атм. Необходимыми условиями работы такого при¬ бора являются, во-первых, большое внутреннее сопротивление источника (/Эфф. по сравнению с сопротивлением ячейки и, во-вторых, малые поперечные размеры электродов по сравнению с длиной звуковой волны. Эффективное напряже¬ ние боковых частот ^ £/Эфф. kP, которое можно измерять при помощи приемника высокой часто¬ ты, является мерой звукового давления Р. По данным его авторов, такой прибор пригоден для абсолютных измерений в неоднородных зву¬ ковых полях на частотах до 500 кгц\ на более высоких частотах он требует предварительной калибровки. Лихтер и Хайкин [3428] провели аналогич¬ ные измерения, используя водный раствор нитра¬ та серебра; они работали на частоте 285 кгц. Егер, Дитрик, Бугош и Ховорка [2572, 2574, 4492] использовали недавно для приема ультразвука и измерения звуковых давлений электрокинетический эффект. Если заключить металлическую проволоку в пористую изолирую¬ 'С щую оболочку, например в шелковый или шер¬ стяной чулок, и, опустив ее в дистиллированную воду или слабый раствор электролита, подверг¬ нуть облучению ультразвуком, то между прово¬ локой и жидкостью возникнет разность потен¬ циалов. Причину этого явления следует искать в том, что под действием ультразвука частицы жидкости, заполняющие поры оболочки, при¬ ходят в колебательное дви¬ жение и благодаря этому в оболочке возникают элек¬ трические токи. Возник¬ новение этих токов, откры¬ тых в 1898 г. Квинке, яв¬ ляется обратным эффектом по отношению к эффекту электрического катафоре¬ за1). Величина электрокине- тической разности потен¬ циалов пропорциональна звуковому давлению; одна¬ ко она зависит также и от природы и концентрации электролита и от типа ок¬ ружающей проволоку по¬ ристой оболочки. Сорт ме¬ талла, из которого выпол¬ нена проволока, напротив, особой роли не играет. При облучении ультразвуком частоты 200 кгц медной проволоки, покрытой двойной шелковой оболоч¬ кой в слабом растворе хлорида натрия (рН=5,3— 5,6)под действием звукового давления 0,1 атм возникает разность потенциалов около 1 мв. Та¬ ким образом, описанным методом можно измерять сравнительно малые звуковые давления (см. так¬ же гл. VI, § 10). На фиг. 169 схематически изображены раз¬ резы двух конструкций таких электрокинети- ческих микрофонов. На фиг. 169, а заключенная в шелковую оболочку медная проволока а вклее¬ на в сходящийся на конус конец стеклянного ка¬ пилляра Ь; нижний конец проволоки защищен каплей клея. Стеклянный капилляр с проволокой помещается в стеклянной трубке с, образующей на конце небольшой шарик, толщина стенок которого не превосходит 0,01 мм. В этом шарике находится жидкость. На внешнюю поверхность шарика и стеклянной трубки с для защиты от высокочастотных наводок нанесено тонкое метал¬ Фи г. 169. Продоль¬ ные разрезы двух конструкций электро- кинетических микро¬ фонов. х) Никитин [1413—1415] и Вильямс [4431] исполь¬ зовали тот же эффект для приема в жидкостях звуко¬ вых колебаний слышимого диапазона.
§ 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр 149 лическое покрытие. В конструкции, изображен¬ ной на фиг. 169,6, проволока а с пористым по¬ крытием расположена на оси заполненной жид¬ костью тонкостенной стеклянной трубки Ь, верхняя часть которой вклеена в металлическую трубку с. Обратимся теперь к пьезоэлектрическим при¬ емникам звука, работающим следующим образом. Пусть на пластинку пьезокристалла в направле¬ нии одной из ее пьезоэлектрических осей падает звуковая волна; при этом в пластинке возбужда¬ ются механические колебания, приводящие к ме¬ ханическим деформациям, и в силу прямого пьезоэлектрического эффекта на перпендикуляр¬ ных к оси X поверхностях пластинки возникают свободные электрические заряды. Знак этих за¬ рядов, а также и напряжение, развиваемое на электродах при заданной их емкости, периоди¬ чески изменяются с частотой звука. Таким обра¬ зом, пьезоэлектрические приемники реагируют на переменное звуковое давление. Теория на¬ строенных кристаллических приемников звука, работающих в поле плоских звуковых волн, приведена в работе Кэди [2593] х). Ланжевен [1178, 1184] первый указал на возможность использования пьезоэлектрических приемников звука и предложил развиваемое на обкладках напряжение усиливать и регистри¬ ровать путем гетеродинирования. Позднее Хель- ганс [822] провел первые количественные из мерения ультразвука при помощи пьезокварцев в качестве приемников. Он использовал квар¬ цы, вырезанные в форме стержней и ориентиро¬ ванные, как показано на фиг. 66. Звуковые вол¬ ны падали на торцевую поверхность кварца в направлении оси У. Электроды кварца соеди¬ нялись с кристаллическим детектором D (фиг. 170), параллельно с которым был включен высоко¬ чувствительный гальванометр Gr Для калиб¬ ровки устройства вместо кварца Q к зажимам V можно было подключать сопротивление R, по которому пропускался переменный ток той же частоты, что и измеряемый звук; величина тока весьма точно измерялась термоэлементом Т и гальванометром G2. Источником тока служил генератор, наводивший э. д. с. в катушке L. Легко видеть, что показания гальванометра Gt пропорциональны среднеквадратичному значе¬ нию тока, отдаваемого приемным пьезокварцем, х) Автор ограничивается качественным описанием работы пьезоэлектрических приемников. В работах советских авторов [5172, 5182—5184, 5187, 5209, 5210, 5222, 5224] этот вопрос разработан гораздо более по¬ дробно, вплоть до методики инженерных расчетов.— Прим. ред. и, поскольку этот ток пропорционален ампли¬ туде давления в падающей на кварц волне, пропорциональны также среднеквадратичному значению давления, т. е. силе падающего на кварц звука. Кварцы, работающие в газах, обладают весьма малым затуханием, а значит, и очень острой настройкой; поэтому кварцы, Фиг. 170. Устройство для кали¬ бровки кварца, работающего прием¬ ником звука. применяемые в качестве приемников звука, мо¬ гут работать только на собственной частоте1). Вместе с тем они совершенно нечувствительны ко всем другим колебаниям и всякого рода воз¬ душные потоки и шумы совершенно не сказы¬ ваются на результатах измерений. В общем случае весьма трудно изготовить два кварца—передающий и приемный, настроив их путем шлифовки в резонанс друг другу с точно¬ стью, превосходящей 1°/00; поэтому представляет интерес возможность электрической подстройки приемного кварца на частоту принимаемых коле¬ баний. Такая подстройка (ср. гл. II, § 5, п. 3) была впервые экспериментально осуществлена Кэди [399, 400]; она достигается путем измене¬ ния зазора между поверхностью кварца и од¬ ним из электродов. Как уже указывалось в гл. II, § 5, п. 2, колеблющийся кварц можно за¬ менить эквивалентной электрической схемой, изображенной на фиг. 77. Емкость С2 обусловле¬ на зазором между поверхностями кварца и элек¬ тродами. Изменяя емкость С2, можно в неболь¬ ших пределах изменять собственную частоту изображенного на фиг. 77 контура, а значит, г) Кварц и другие кристаллы, применяемые в качестве приемников ультразвука (сегнетова соль, турмалин, синтетические кристаллы и др.), могут рабо¬ тать и при частотах, отличных от резонансной частоты, конечно, с меньшей чувствительностью. Более того, вы¬ двигаемое далее автором требование «жесткости» кри¬ сталла измерительных приемников по сравнению с окру¬ жающей средой может быть выполнено только при ра¬ боте вне резонанса, а именно в квазистатическом режиме ниже резонанса кристалла. Работа в таком режиме выгодна еще и тем, что в этом случае чувствительность кристалла не зависит от частоты.—Прим. ред.
150 Глава III. Прием и измерение ультразвука и кварцы. Согласно Даю [540], относительное из¬ менение частоты А///, обусловленное изменением общего (т. е. обоих электродов от обеих поверх¬ ностей кристалла) зазора а на величину Да, определяется выражением где d—толщина кварца в направлении оси X, а е=4,3—диэлектрическая постоянная кварца. При кварце толщиной 5 мм и ширине зазора между кварцем и электродами, равной 3,5 мм, изменение зазора на 1 мм приводит к изменению собственной частоты на 0,6°/00. Кварц с металли- жена предложенная Абелло [89] схема, в котот рой напряжение, поступающее от кварца, уси¬ ливается в каскаде усиления высокой частоты (лампа Lx), детектируется в преобразователе (лампа L2) и далее принимается на слух, как тон низкой частоты. Тон этот можно также усилить и, подав на выпрямитель, измерять при помощи миллиамперметра. Аналогичную схему предло¬ жил Игли [2189, 2190] (см. также [3971]). Во всех таких схемах особое внимание нужно уде¬ лять тщательной экранировке приемного квар¬ ца, идущих от него выводов и усилительных каскадов от электромагнитных полей передаю¬ щего кварца. В противном случае за счет нало¬ жения токов, полученных акустическим и элек- Ф и г. 171. Подстройка кварце¬ вого приемника звука за счет изменения зазора между квар¬ цем и электродами. По оси абсцисс отложено расстояние между электродами, по оси орди¬ нат—показание выходного гальва¬ нометра. зированными поверхностями, т. е. не имеющии зазоров, можно подстраивать, включив после¬ довательно с ним небольшой переменный конден¬ сатор. Пример подстройки кварца изображен на фиг. 1711). Вместо изображенного на фиг. 170 кристал¬ лического детектора, служащего для выпрямле¬ ния поступающего от приемного кварца напря¬ жения высокой частоты, можно с успехом ис¬ пользовать ламповый вольтметр или гетеродин¬ ный приемник с усилителем низкой частоты. В последнем случае напряжение, развиваемое на кварце за счет звукового давления, усилива¬ ется и измеряется прибором, включенным в анод¬ ную цепь выходной лампы. На фиг. 172 изобра- Ф и г. 172. Кварцевый приемник звука с усилителем высокой часто¬ ты и преобразователем с обратной связью. х) Подстройка кварца может быть произведена и чисто механическим путем; см., например, упоми¬ навшуюся выше работу [28401.— Прим. ред. тромагнитным путями, в приемной схеме возни¬ кают сильно мешающие измерениям интерферен¬ ционные явления; на это обстоятельство впервые обратил внимание Хельганс [822]. Помимо пере¬ численных выше исследователей, с приемными кварцами работал также Гроссман [749, 750], который с их помощью исследовал поглощение ультразвука в газах. Кунтце [1152] использо¬ вал кварцы в качестве приемников ультразвука, модулированного низкой частотой; кроме того, он измерил поглощение звука в воздухе. При измерении ультразвука в газах обычно используют явление резонанса и применяют в качестве приемников настроенные кварцы. Более выгодными оказываются соотношения в жидкостях. Как мы указывали уже в гл. II, § 5, п. 2, затухание кварца, работающего в жид¬ кости, значительно больше, чем в газах, и резо¬ нансное превышение амплитуды колебаний ока¬ зывается здесь в десятки раз меньшим. Поэтому
§ 3. Электрические приемники- звука. Ультразвуковой интерферометр 151 отпадает необходимость в’ точной настройке приемного кварца на частоту принимаемых коле¬ баний и имеется возможность без каких-либо трудностей работать с кварцами, возбуждая в них вынужденные колебания. На фиг. 173,а показан разрез построенного автором кварцевого приемника, хорошо заре¬ комендовавшего себя при измерении звуковых давлений в жидкостях. Кварцевая пластинка Q Фиг. 173. Пьезоэлектрический измеритель звуковых давлений. а—разрез, б—схема электрической компенсации измеритель¬ ного прибора. со срезом X, снабженная нанесенными на нее электродами, помещается в нижнем конце трубы А. Труба А и металлическая крышка В обра¬ зуют вывод от нижнего электрода кварца. Верх¬ ний электрод через металлическое кольцо Е соединен со стержнем С и изолирован от трубы А янтарной шайбой D. Труба А с кварцем наса¬ живается на трубу F, в верхней части которой установлена миниатюрная усилительная лампа L (лампа МС 1 фирмы «Телефункен»). Такая конструкция обеспечивает минимальную длину проводов, соединяющих кварц с лампой, и пол¬ ную их экранировку от внешних наводок. Внутри трубы F смонтировано также сопротивление утеч¬ ки сетки Rg (равное приблизительно 5 мгом). Батарея смещения Вд на 1,5 в размещается в ме¬ таллической коробке J, укрепленной сбоку на трубе F. Выводы от лампы L проходят через трубу Я и далее по гибкому шлангу подаются к блоку, который содержит измерительный при¬ бор G, зажимы батарей и потенциометр R, предназначенный для компенсации анодного тока покоя. Схема этого блока изображена на фиг. 173,6. Конструкция прибора позволяет легко менять кварцы, подбирая кристалл с нужной пло¬ щадью поверхности и собственной частотой. Нижней части прибора можно также придать такую форму, чтобы кварц реагировал на зву¬ ковые волны, распространяющиеся не только в вертикальном, но и в гори¬ зонтальном направлении. На¬ пряжение, возбуждающееся в кварцевой пластинке при ко¬ лебаниях по толщине зависит только от величины упругих де¬ формаций, но не от площади поверхности пластинки; по¬ этому можно выбирать прием¬ ный кварц небольших разме¬ ров, чтобы он меньше искажал звуковое поле1). Несколько другая конструк¬ ция такого пьезоэлектрическо¬ го ультразвукового зонда, предложенная Зейдлем Г1909, 4051], изображена на фиг., 174. Кварц диаметром 6 мм, нахо¬ дящийся в нижнем конце зон¬ да, можно, управляя им свер¬ ху, поворачивать относительно горизонтальной оси. Это очень удобно, ибо позволяет ориенти¬ ровать кварц в жидкости по направлению наи¬ большего градиента звукового поля, не повора¬ чивая всего зонда и, следовательно, не взбалты¬ вая жидкость. Чтобы с относительно большими зондами все-таки получить точечный приемник, Зейдль помещает перед кварцем рупор; при этом звуковые волны проникают к кристаллу через отверстие в рупоре, не превосходящее 1,5 мм. х) Уменьшение размеров кварца выгодно только до определенного предела. Дело в том, что при умень¬ шении поверхности приемного кристалла уменьшается его емкость. При слишком малой емкости кристалла начинают сказываться паразитные емкости монтажа крепления, сетки входной лампы и т. д. и чувствитель¬ ность приемника падает. В этом отношении имеют пре¬ имущество кристаллы с большой диэлектрической про¬ ницаемостью, например сегнетова соль, титанат бария и т. д.—Прим. ред. Фиг. 174. Пье¬ зоэлектрический ультразвуковой зонд.
152 Глава III. Прием и измерение ультразвука На фиг. 175 показан апериодический пьезо¬ электрический зонд, предложенный Ланжеве- ном [1177]. Он состоит из двух кварцевых пластинок Q± и Q2, наклеенных на тонкую метал¬ лическую пластинку М, причем электрические оси кварцев направлены в противоположные стороны. Пластинка М образует один полюс зонда и связана изолированной линией L с сет¬ кой усилительной лампы. Внешние поверхности обоих кварцев металлизированы и соединены с металлическим корпусом Я, присоединенным к катоду усилительной лампы. Этот зонд, реаги¬ рующий на переменное звуковое давление, при измерениях устанавливается так, чтобы по¬ верхности кварцев были параллельны линии рас¬ пространения звуковой волны. Таким образом, исключается возникновение стоячих волн между зондом и излучателем звука. Со¬ вершенно ясно, что при та¬ ком методе измерений диа¬ метр кварцевых пластинок должен быть меньше дли¬ ны звуковой волны, поэто¬ му применение этого зонда ограничено областью час¬ тот до 100 кгц. Применение синтетиче¬ ских кристаллов—сегнето- вой соли, кристаллов ADP, керамики титаната бария и особенно сульфата лития, обладающих более высоки¬ ми, чем кварц, пьезоэлек¬ трическими константами, позволяет уменьшить га¬ бариты кристаллических микрофонов и по¬ высить их чувствительность. Так, например, Ку¬ пер [2650], применив пластинки сульфата лития, имеющие диаметр 1 мм и толщину 0,5 мм, смог уменьшить габариты описанного выше зонда Ланжевена настолько, что прибор хорошо рабо¬ тал на частотах до 400 кгц. Как видно из фиг. 72, фосфат аммония и суль¬ фат лития обладают наибольшей пьезоэлектри¬ ческой константой g; иными словами, при за¬ данном давлении в этих кристаллах развивается наивысшее напряжение холостого хода; поэтому эти кристаллы наиболее пригодны для пьезо¬ электрических приемников давления. Правда, сегнетова соль обладает еще более высокой пьезо¬ электрической константой, однако она менее при¬ годна из-за большой диэлектрической постоян¬ ной. Кроме того, благодаря очень хорошим упругим свойствам сульфат лития обладает и наи¬ Фиг. 175. Пьезоэлек¬ трический зонд Лан- жевена. а—продольный разрез, б—вид спереди. высшей из известных в настоящее время кристал¬ лов константой деформации h. Фейн [588, 2785] описывает микрофон, вы¬ полненный на базе кристалла ADP и работаю¬ щий на частотах до 1 мггц. В этом микрофоне Фиг. 176. Пьезоэлектрический микрофон с кристаллами сегне- товой соли. применяется конусообразный кристалл, направ¬ ленный своей вершиной навстречу звуковым волнам, что позволяет получить приемник звука, приближающийся к точечному. На фиг. 176 изображена конструкция кри¬ сталлического микрофона, разработанного в аку¬ стической лаборатории Пенсильванского госу¬ дарственного колледжа [2278]; в качестве пьезо¬ электрического элемента здесь применяются Фиг. 177. Пьезоэлектрический микро¬ фон с керамикой титаната бария. четыре пластинки сегнетовой соли (Х-срез), включенные параллельно. Чувствительность этого микрофона в воде составляет около 10~5в-дин'1-см2, причем она практически по¬ стоянна в диапазоне 10—200 кгц. На фиг. 177 показан продольный разрез раз¬ работанного в той же лаборатории микрофона, использующего титанат бария. Пьезоэлектри¬ ческий элемент а представляет собой полый
§ 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр 153 цилиндр длиной 1,5 мм и диаметром 1,5 мм\ толщина стенки цилиндра составляет 0,3 мм; элемент реагирует на давление, действующее в радиальных направлениях. Цилиндр из тита¬ ната бария при помощи двух резиновых колец Ь удерживается на изолированной металличес¬ кой проволоке с; с обеих сторон он приклеен к проволоке с, которая образует вывод от внут¬ реннего электрода цилиндра; проволока с укреп¬ лена внутри тонкой металлической трубки d. Склейка проволоки с с трубкой d в соответствую¬ щих точках помеднена гальваническим способом, и этот слой меди образует вывод от внешнего электрода цилиндра. Чувствительность этого ми¬ крофона равна приблизительно Ю^в-дин^-см2. Особым преимуществом микрофона является его исключительно высокая стабильность; по¬ этому его можно использовать и для измерения звуков большой интенсивности (до 10 вт/см2), лежащих в диапазоне 10—100 кгц. Аналогичный микрофон описывают Бугош, Егер и Ховорка [2573]. Описания различных кристаллических мик¬ рофонов можно найти также в работах Грота и Либермана [754], Рудника и Ротенберга [1762] и Гюттнера [2951]. Последний приводит также эквивалентную схему пьезоэлектрического приемника и показывает, как по пьезоэлектри¬ ческим параметрам кристалла рассчитать важную с точки зрения к. п. д. чувствительность микро¬ фона, т. е. напряжение холостого хода на еди¬ ницу давления. Особое преимущество таких кристаллических микрофонов состоит в том, что их можно выпол¬ нить «акустически жесткими»; иными словами, их акустическое сопротивление может быть сде¬ лано большим по сравнению с акустическим со¬ противлением окружающей среды1). Только в этом случае приемник звука не оказывает обратной реакции на звуковое поле. Для умень¬ шения влияния микрофона на поле размеры его должны быть малы по сравнению с длиной зву¬ ковой волны. Особое внимание при конструиро¬ вании микрофонов следует обращать на аку¬ стическую изоляцию звукочувствительного эле¬ мента от держателя; в противном случае микрофон будет реагировать не только на собственно зву¬ ковое поле, но и на вибрации держателя. Кроме того, для защиты микрофона и соединительного кабеля от электрических высокочастотных наво¬ док как тот, так и другой должны быть хорошо экранированы. Вильямс, Кек и Смит [4428, 4429] выполнили исследование влияния помех, обусловленных наводками и вибрациями при измерении силы звука вдоль оси звукового пучка в воде. Усилитель, предназначенный для приема раз¬ виваемых кристаллом электрических напряже¬ ний, разделяют обычно на предварительный г) См. примечание на стр. 149.—Прим. ред. Фиг. 178. Измеритель звуковых давлений с кристаллическим микро^ фоном. и основной, причем первый из них стараются по возможности приблизить к микрофону. В ка¬ честве примера на фиг. 178 изображен микрофон с усилителем и индикатором, разработанный фирмой «Масса Лэбораторис» (Кливленд, Огайо). Этот прибор работает в диапазоне до 250 кгц и измеряет давления от нескольких дин/см2 до 106 дин/см2 при приблизительно линейной за¬ висимости показаний прибора от измеряемого звукового давления. Очень простой пьезоэлектрический микрофон, выполненный в виде точечного зонда и предназ¬ наченный для измерения в ультразвуковом диа¬ пазоне, описывает Коппельман [3310]. Он со¬ стоит (фиг. 179, а) из стальной проволоки диа¬ метром 0,5 мм и длиной 200 мм, покрытой плохо проводящей звук резиновой или пластмассовой оболочкой, причем между проволокой и оболоч¬ кой остается слой воздуха, также являющийся изолятором звука. На одном конце проволока склеена с оболочкой, а на другом конце к ней приклеен пьезоэлектрический кристалл. При из¬
154 Глава III. Прием 'и измерение ультразвука мерениях зонд погружается в облучаемую жид¬ кость и звуковые колебания, воспринимаемые концом проволоки, передаются по ней к кристал¬ лу. При помощи хорошего резонансного усили¬ теля таким зондом можно измерять силу звука, составляющую лишь 2,5-10-2 вт/см21). Фиг. 179. Пьезоэлектрический (а) и магнитострикционные (б, в) зонды по Коппельману. Вместо пьезоэлектрических кристаллов в ка¬ честве индикаторов можно, конечно, применять и магнитострикционные элементы, использующие обратный магнитострикционный эффект. Соот¬ ветствующие конструкции и схемы приводит Фиг. 180. Магнитострикционный микрофон. Пирс [1589]. Описания магнитострикционных приемников звука, использующих никелевые стержни и работающих на частотах до 100 кгц, можно найти у Куямы [1158], Голдмана [721], Смита и Веймера [1953] и Канака и Гавро [2603]. На фиг. 180 показан продольный разрез магнитострикционного микрофона, разработан¬ ного в акустической лаборатории Пенсильван¬ ского государственного колледжа [2278]; магни- тострикционным элементом служит здесь тонко¬ стенная никелевая трубка, имеющая в длину и в диаметре по 1,5 м ч. На эту трубку положена г) Измерительные пьезоэлектрические приемники ультразвука в жидкости описаны также Кожуховым и Соколовым [5192], Андреевым [5176J и др ,—Прим. ред. тороидальная обмотка, содержащая 100 витков. Весь сердечник, в котором падающие в радиаль¬ ных направлениях звуковые волны возбуждают колебания растяжения, укреплен на переднем конце медной проволоки, расположенной на оси металлической трубки. Чувствительность этого микрофона составляет приблизительно 10~дв-дин"1-см2. По аналогии с пьезоэлектрическим зондом Коппельман [3310] описывает также и магнито¬ стрикционный зонд (фиг. 179, б). Здесь тонкая никелевая проволока вклеена своим передним концом в резиновую или пластмассовую оболочку. На свободном конце проволоки располагается небольшая катушка индуктивности. Под дей¬ ствием звуковых волн в проволоке возбуждаются продольные колебания, что приводит к возник¬ новению переменной э. д. с. в катушке. По¬ скольку продольные колебания в проволоке возбуждаются в основном в пучностях давления, постольку такой микрофон является чистым приемником давления, способным работать на частотах до нескольких мегагерц. Обычно для возбуждения в катушке в силу обратного магни¬ тострикционного эффекта переменной э. д. с. достаточно остаточного магнетизма в никелевой проволоке; тем не менее при точных измерениях нетрудно осуществить подмагничивание прово¬ локи от внешнего магнитного поля. При помощи двух расположенных рядом друг с другом нике¬ левых зондов (фиг. 179, в) можно реализовать также и приемник градиента давления. Легко понять, что на обеих проволоках устанавли¬ ваются стоячие волны; поэтому, перемещая ка¬ тушку по проволоке, можно так подобрать отно¬ сительные амплитуды и фазы индуцируемых в них напряжений, что при определенном поло¬ жении зонда в звуковом поле снимаемое с микро¬ фона результирующее напряжение обращается в нуль. 1. Ультразвуковой интерферометр В некоторых случаях оказывается возможным использовать пьезоэлектрический излучатель также и в качестве приемника. Еще Ланжевен [1178], применяя ультразвук в эхолоте, при¬ нимал отраженные звуковые волны тем же кварцем, который за мгновение до этого работал излучателем, и регистрировал их на осцилло¬ графе (см. гл. VI, § 3, п. 1). Если поставить перед излучающим кристал¬ лом плоский отражатель, расположив его так, чтобы между ним и излучающей поверхностью кристалла установилась стоячая волна, то при
§ 3. Электрические приемника звука. Ультразвуковой интерферометр 155 перемещении отражателя воздействие отражен¬ ной волны на излучатель будет меняться, что можно регистрировать различными способами. Такое устройство, называемое ультразвуковым интерферометром, позволяет весьма точно изме¬ рять длину волны и используется очень часто. Всякий раз, когда расстояние от излучателя до отражателя оказывается равным целому числу полуволн, интенсивность стоячей звуковой волны достигает максимума. В этом случае имеет место резонанс, и кристалл как излучатель отдает максимальную энергию. Нетрудно видеть, что такие резонансные точки повторяются при пе¬ ремещении отражателя через каждые Х/2 см. Согласно Хаббарду [926, 928], воздух или жидкость, находящиеся между кристаллом и от¬ ражателем, совместно с излучающим кварцем можно рассматривать как единую механическую систему; ее кажущееся сопротивление периоди¬ чески меняется при перемещении отражателя. Рассмотрим избыточное давление р на рас¬ стоянии х от излучателя, создаваемое как вол¬ ной, распространяющейся от излучателя к отра¬ жателю, так и волной, отраженной отражателем и распространяющейся в обратном направлении. Оно, очевидно, равно (136) т. е. представляется суммой величин Р и Q, причем Q находится в фазе со смещением частиц среды С, а Р—с их скоростью dQ/dt. Величины Р и Q, согласно Фоксу [626], определяются выражениями , ^ [е а(<21 ^ + е а(2/+*)] sin [ш (21 — х)/с] (138) 1 — 2уе~21а cos (2/w/c) + ч2е~А1сс где с—скорость звука, I—расстояние между из¬ лучателем и отражателем, у—коэффициент отра¬ жения звука у отражателя xd=2tuf, а—коэф¬ фициент поглощения среды, определяемый из выражения J =J0e~2ax (см. гл. II, § 4). Нас в основном интересует давление у по¬ верхности излучателя (при я=0). В этом случае Нетрудно видеть, что с изменением расстоя¬ ния до отражателя I величины Р и Q , а значит, и определяемое выражением (136) избыточное Фиг. 181. Зависимость величины Р от рас¬ стояния до отражателя / при у=1. давление изменяются периодически с периодом Х/2. На фиг. 181 и 182 показаны вычисленные Хаббардом [926] зависимости Р и Q от I при a =0,1 и y=1. Уменьшение резонансных макси¬ мумов по мере увеличения I обусловлено погло¬ щением звука в среде. Зависимость Р и Q от / при a =0 и у< 1 показана на фиг. 183; мы видим, что в этом случае резонансные пики значительно менее остры. Сравнивая выражение (136) с уравнением (95), описывающим вынужденные колебания кварцевой пластинки, видим, что величина р0с0Р в выражении (136) соответствует силе трения W, а величина р0c0®Q—упругости пластинки G. выражения (137) и (138) принимают вид Для газов, гдеу=1, оба выражения прини¬ мают особенно простой вид
156 Глава III. Прием и измерение ультразвука Следовательно, если рассматривать кристалл и заключенную между ним и отражателем среду как единую колебательную систему, то ее можно Фиг. 182. Зависимость величины Q от расстояния до отражателя I при Tf=l. заменить эквивалентной электрической схемой, которая, как и схема, изображенная на фиг. 77, состоит из последовательно соединенных индук¬ тивности, емкости и активного сопротивления. Фиг. 183. Зависимость Р и Q от расстояния до отражателя при а=0 и ПГ—0,9. Согласно теории Хаббарда, электрические экви¬ валентные параметры кварца R и С заменяются теперь величинами R' и С', причем С Здесь k=p0c0d2/4e\\F есть, согласно выражению (120), сопротивление излучения пластинки, ра¬ ботающей одной стороной и излучающей в среду с акустическим сопротивлением р0е0 (F—площадь поверхности пластинки, d—ее толщина, еп— действующая пьезоэлектрическая константа). При этих условиях сопротивление интерфе¬ рометра Z* представляется выражением (HI) Таким образом, изменение расстояния до отражателя /, а значит, и величин Р и Q при¬ водит к периодическому изменению сопротивле¬ ния Z*, т. е. к увеличению и уменьшению про* текающего через кристалл тока высокой частоты. Наряду с этим изменением, обусловленным главным образом изменением R' [см. выражение (139)], периодически меняется и определяемая выражением (140) эквивалентная емкость кри¬ сталла С', а значит, и частота колебаний. Как следует из формулы (1386) и фиг. 182, при 1=пк/4 величина Q обращается в нуль. Со¬ гласно выражению (140), в этих точках С'=С; следовательно, здесь собственная частота кварца не меняется, а меняется лишь его эквивалентное сопротивление. Это изменение емкостного и оми¬ ческого сопротивлений кварца в интерферометре еще до появления теории Хаббарда эксперимен¬ тально установили Клейн и Хершбергер [1055] у проводившие измерения при помощи мостовой схемы. Теорию ультразвукового интерферометра для измерений в газах независимо от Хаббарда разработал также Хершбергер [840]. Сравнительно недавно Боргнис [2504] по¬ строил весьма общую теорию акустического ин¬ терферометра; с сожалению, мы не можем оста¬ навливаться на ней сколько-нибудь подробно. Для сопротивления ультразвукового интерферо¬ метра Zt Боргнис получил выражение г для излучателя в виде пластинки толщиной d и площадью F; для стержневого излучателя длиной толщиной d и с излучающей поверх¬ ностью F;
§ 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр 157 р0с0, Pi^i—акустические сопротивления среды и кристалла; а—коэффициент поглощения в среде; у—коэффициент отражения на границе среда— отражатель; этот коэффициент характеризует изменение амплитуды и фазы 0 отраженной волны. Выражение (142) выведено в предположении малости величин а и у и применительно к излу¬ чателю, дающему плоские волны. Первое слагае¬ мое в этом выражении характеризует сопротив¬ ление собственно пьезоэлектрического кристал¬ ла, а второе слагаемое учитывает влияние среды. При этом выражение —/(m/2) ctg(<p/2) в знаме¬ нателе представляет собой своего рода коэффи¬ циент связи. Если кристалл возбуждается на резонансе, то d==X/2, <р =ти и выражение (142) принимает более простой вид Заменяя г его значением, приводим последнюю формулу к виду (143) что совпадает с полученным Хаббардом выраже¬ нием (141), если фигурирующие в (141) величины Р и Q заменить их выражениями по формулам (137а) и (138а). Положения отражателя, соответствующие резонансу, можно различными способами опре¬ делить по мощности, потребляемой генератором, питающим излучающий кварц. Так, например, при перемещении отражателя изменяются напря¬ жение на электродах кварца (его можно изме¬ рять ламповым вольтметром или регистрировать его изменение при помощи неоновой лампы), протекающий через кварц ток высокой частоты (его можно измерять термоприбором или, со¬ гласно Линдстрёму [3438], при помощи терми¬ стора) и, наконец, анодный ток лампового гене¬ ратора. Кроме того, имеет место небольшое, но все же поддающееся измерению изменение частоты колебаний кварца. По этим изменениям электрических величин можно весьма точно ре¬ гистрировать точки резонанса. Пирс 11588] измерял этим способом длины волн ультразвука в газах. Одна из первых се¬ рий его измерений представлена на фиг. 184; по оси абсцисс здесь отложено расстояние до отражателя, а по оси ординат—показания мил¬ лиамперметра, включенного в анодную цепь гене¬ ратора, собранного по схеме фиг. 109. Таким способом можно замерять сотни максимумов тока, а значит, и резонансных положений отра¬ жателя и тем самым измерять длину звуковых волн с высокой точностью (ср. также гл. Ill, § 1). Излучающий кварц в интерферометрах можно включать как по осцилляторной (фиг. 109), так и по резонаторной (фиг. 103 и 104) схемам. Резонаторную схему следует применять в тех случаях, когда окружающая среда сильно на¬ гружает кварц, например в жидкостях. При измерениях в газах, где затухание кварца в силу малого акустического сопротивления газа весьма Расстояиие между кварцем и отражателем, мм Фиг. 184. Стоячая волна в воздухе, измеренная по обратному воздействию звуковых волн на излу¬ чатель. мало, предпочтительнее осцилляторная схема, так как она проще. В этом случае при малом рас¬ стоянии до отражателя из-за сильной реакции колеблющегося объема газа на кварц колебания в нем могут быть сорваны; применение индуктив¬ ной обратной связи устраняет этот недостаток. Однако обратная связь должна быть достаточно слабой: при отключенном кварце схема не должна генерировать. Часто применяются также интерферометры, построенные по схеме, изображенной на фиг. 185 [600, 1268]. Напряжение высокой частоты, пи¬ тающее излучатель интерферометра, генерируется кварцевым гетеродином G и усиливается в двух¬ каскадном усилителе V. На выходе усилителя включен колебательный контур, с которым емко¬ стной связью связан кварц интерферометра J. Параллельно с излучающим кварцем включен чувствительный ламповый вольтметр R, измеряю¬ щий переменное напряжение на кварце, периоди¬ чески изменяющееся при перемещении отража¬ теля и достигающее максимума при расстоянии между кварцем и отражателем, кратном Х/2. Необходимо обратить внимание еще на сле¬ дующее явление: если в функции от расстояния I измерять ток высокой частоты в подключенном параллельно кварцу контуре или, что проще, анодный ток генератора, то изменение тока ока¬ зывается различным в зависимости от того, работают ли кварц и отражатель в газе или в жидкости (фиг. 186). В первом случае наблю¬
/58 Глава III, Прием и измерение ультразвука даются острые максимумы тока при /=2пХ/4, а во втором случае—такие же острые минимумы в лежащих посередине точках, т. е. при I = = (2/г -[-1)Х/4. Согласно Фоксу [626], обобщившему получены на одной и той же частоте. Различный ход кривых обусловлен фактором m/р, где т— отношение акустического сопротивления среды в интерферометре р0с0 к сопротивлению кварца теорию ультразвукового интерферометра, это явление объясняется следующим образом. Зату¬ хание кварца, работающего в газе, весьма мало, и дополнительное возрастание тока имеет место Фиг. 186. Зависимость тока в резонансном контуре ультразвукового интерферометра от расстояния I до отражателя в газе (сплошная линия) и в жидкости (пунк¬ тирная линия). лишь в моменты резонанса объема газа; в жидко¬ стях, напротив, кварц сильно загружен, и мы замечаем лишь те моменты, когда колебания объема жидкости отсутствуют. В упомянутой уже выше работе [2504] Боргнис указывает, что изображенные на фиг. 186 кривые оказываются столь различны лишь в тех случаях, когда они р^. Если, например, переходя от измерений в жидкости к измерениям в газе, понизить ча¬ стоту в У РжСж/ргСг раз или, наоборот, переходя от газа к жидкости, повысить частоту в. V?жCжl?тCT раз, то соответствующие кривые для жидкости и газа будут совпадать друг tc дру¬ гом. Влияние отраженной волны на колебания кварца и обусловленное этим увеличение зату¬ хания и изменение частоты были исследованы и измерены количественно также Хигнером [821] и Даем [540]. Хаббард и Лумис [937— 939] показали, что изменение частоты можно обнаружить путем гетеродинирования и исполь¬ зовать его для измерения длин звуковых волн. На частоту колебаний кварца накладывается вторая частота, получаемая от кварцевого гете¬ родина. Возникающий при этом разностный тон с частотой порядка 1 кгц сравнивается с тоном камертонного генератора. Если при перемещении отражателя частота колебаний кварца, а следо¬ вательно, и разностный тон изменится, то колеба¬ тельный контур кварца при помощи дополни¬ тельного конденсатора подстраивается на исход¬ ную частоту. С одной стороны, такой метод по¬ зволяет по положению ротора дополнительного конденсатора очень точно регистрировать рас¬ стояния до отражателя, отличающиеся на Х/2, а с другой стороны, при этом компенсируются даже небольшие изменения частоты, которые все же могли бы сказаться на результатах изме¬ рений длины звуковой волны. Фиг. 185. Схема ультразвукового интерферометра с кварцевой стабилизацией.
§ 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр 159* Описанный метод, использованный с некото¬ рыми изменениями также Виссом [2182] при постройке им самопишущего интерферометра (см. гл. IV, § 1, п. 2), лежит в основе некоторых наиболее точных приборов для измерения длин ультразвуковых волн. Современные приборы та¬ кого типа обеспечивают точность измерения длины волны до 0,05%. Хаббард [924, 931] указывает, что, обратив ультразвуковой интерферометр, можно с его помощью проверять точность из¬ готовления резьбы в микрометрических винтах. Оздоган [1457, 3676] применил ультразвуковой интерферометр для определения истинных соб¬ ственных частот прямоугольных кварцевых пла¬ стинок. В описанных выше интерферометрах измере¬ ние длины волны производилось путем переме¬ щения отражающей пластинки. При таких изме¬ рениях требуется строго соблюдать параллель¬ ность отражателя излучающей поверхности излучателя (по этому вопросу см. сообра¬ жения, развитые в гл. IV, § 1, п. 2). Кроме того, образующиеся в интерферометре стоя¬ чие волны выражены тем резче, чем больше коэффициент отражения на границе среда— отражатель. Согласно данным табл. 1, коэф¬ фициент отражения на границе вода—металл равен приблизительно 86—89%, а на границе жидкость—воздух—около 99%. Поэтому Фокс и Хантер [2813, 3090] описали ультразвуковой интерферометр для жидкостей, в котором звуко¬ вые волны отражаются от границы жидкость— воздух. Если при помощи трех юстировочных винтов установить горизонтально расположен¬ ный излучатель строго по ватерпасу, то поверх¬ ность находящегося над излучателем столба жидкости оказывается абсолютно параллельной поверхности излучателя. Меняя высоту столба жидкости, можно изменять расстояние от излу¬ чателя до отражающей поверхности; при этом, как и в описанных выше конструкциях, периоди¬ чески меняется сопротивление прибора. Тео¬ рия такого интерферометра со свободной поверх¬ ностью жидкости приведена в работе Хантера и Фокса [3091]. Фрай [2836, 2839], а также Гринспан и Томп¬ сон [2925] показали недавно, что отражатель ультразвукового интерферометра можно заме¬ нить пьезоэлектрической пластинкой, возбуж¬ даемой падающими на нее звуковыми волнами. Резонансы, возникающие при перемещении при¬ емной пластинки, проявляются в виде максиму¬ мов развиваемого на ней напряжения, что и мо¬ жет служить способом измерения длины волны. Теория такого интерферометра с двумя кристал¬ Лами приведена в упомянутой выше работе Фрая. В качестве индикатора в таких приборах можно применять либо связанный с кристаллом-прием¬ ником ламповый вольтметр, либо, согласно Телес - нину и Красильникову [4242], электроннолуче¬ вую трубку. Если ко второй паре отклоняющих пластин трубки подвести переменное напряжение, подаваемое на излучатель, то на экране трубки образуются фигуры Лиссажу, по форме которых можно судить о возникающих при перемещении кристалла-приемника максимумах и миниму¬ мах. Акустический интерферометр позволяет из¬ мерять и затухание. Если между излучателем, и отражателем поместить звукопоглощающий ма¬ териал, то интенсивность отраженной волны па¬ дает; поэтому с увеличением расстояния до отра¬ жателя реакция отраженной волны на кварц уменьшается, что позволяет определить коэффи¬ циент затухания (подробности см. в гл. IV, §2, п. 2). Простой расчет (см., например, Гопальи [2909]) показывает, что искомый коэффициент затухания звука определяется выражением где а*—коэффициент затухания, отнесенный к: расстоянию, равному длине волны (см. гл. I, §4), а 6л и —показания гальванометра, вклю¬ ченного в анодный контур питающего кварц гене¬ ратора высокой частоты, при расположении отра¬ жателя интерферометра в точках А и В, отстоя¬ щих одна от другой на расстоянии пв—па, рав¬ ном целому числу длин волн. Измерения такого типа в газах впервые про¬ вел Пильмайер [1565]. Сравнивая измерения на интерферометре с измерениями на радиометре, Пильмайер установил, что отклонение стрелки гальванометра пропорционально квадрату ам¬ плитуды звукового давления как перед излуча¬ телем, так и перед отражателем. Из его измере¬ ний далее следует, что максимумы давления с увеличением расстояния до отражателя падают по логарифмическому закону, так что по резуль¬ татам таких измерений можно получить значения коэффициента поглощения, хорошо согласующие¬ ся со значениями, полученными радиометриче¬ ским способом. Теоретически максимумы давле¬ ния с увеличением расстояния до отражателя дол¬ жны убывать по гиперболическому закону (см. гл. IV, § 2, п. 2), однако различие между обеими этими кривыми столь мало, что его при таких измерениях можно не учитывать.
160 Глава III. Прием и измерение ультразвука После того как Клейн и Хершбергер [1054] теоретически и экспериментально установили, что резонансный объем интерферометра можно рас¬ сматривать как связанный с колебательным кон¬ туром кварца и что параметры этого объема влияют на затухание контура кварца, Хаб¬ бард, о чем мы уже упоминали выше, построил строгую теорию интерферометра как прибора для измерения коэффициентов поглощения звука. Дальнейшие сведения по этому вопросу читатель найдет в гл. IV, § 2, п. 2 и § 4, п. 2. Наряду с описанными интерферометрами, в которых измерение длин волн и затухания осу¬ ществляется изменением длины интерферометра, следует упомянуть также и об ультразвуковых интерферометрах с фиксированным расстоянием до отражателя, т. е. с постоянной длиной; такие приборы были одновременно предложены Хаб¬ бардом и Цартманом 19401 и Кнезером [227]. Если в таком приборе изменять частоту возбуж¬ дения кварца или длину волны в среде (послед¬ него можно достигнуть, например, изменением температуры, давления или состава среды), то сопротивление излучателя изменяется периоди¬ чески, проходя через максимумы и минимумы. Последние можно регистрировать любым из ука¬ занных выше способов. Это позволяет без приме¬ нения каких-либо подвижных деталей простым изменением частоты определять скорость звука в заполняющей интерферометр среде; при неиз¬ менной частоте таким способом можно, измерять зависимость скорости звука в среде от давления, температуры и т. п. (см. также гл. IV, § 4, п. 2). Подробную теорию интерферометра постоян¬ ной длины недавно построил Боргнис [2505]. Он прежде всего показал, что изменение ампли¬ туды и фазы отраженной волны, обусловленное наличием на границе среда—отражатель коэф¬ фициента отражения у, изменяет абсолютные зна¬ чения положений максимумов и минимумов со¬ противления интерферометра, а не относительное расстояние между двумя следующими друг за другом максимумами или минимумами. Таким образом, при измерениях скорости звука с по¬ мощью таких интерферометров исключается по¬ правка, на необходимость введения которой ука¬ зывалось в ряде предыдущих работ [168, 830, 940, 1650]. § 4. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ Уже в 1866 г. А. Теплер [2063—2065] при¬ менил теневой метод для визуального наблюде¬ ния звуковых волн, возбужденных электрической искрой. Этот метод впоследствии был усовершен¬ ствован Вудом [2172] в 1899 г. и М. Теплером [2066] в 1908 г.1). Начиная с 1930 г. с развитием техники получения ультразвука были созданы более совершенные оптические методы наблюде¬ ния ультразвуковых волн. В отличие от описан¬ ных ранее методов, применимых как для ультра¬ звуковых, так и для звуковых частот, новые опти¬ ческие методы, рассматриваемые ниже, могут быть использованы только в области ультра¬ звука, т. е. для звука с достаточно малой длиной волны. 1. Теневой метод Теневой метод позволяет непосредственно на¬ блюдать изображение ультразвуковой волны; при этом видимыми будут те области среды, коэф¬ фициент преломления которых изменяется при прохождении волны. Это значит, что в стоячей звуковой волне темными остаются только места, соответствующие узлам давления. Схема опти¬ *) Интересное усовершенствование теневого ме¬ тода было предложено недавно Райским [5197].— Прим. ред. ческой установки, применяемой для таких наб¬ людений, изображена на фиг. 187. При помощи объектива О в точке В получается изображение диафрагмы или щели S, освещаемой сильным Фиг. 187. Схема оптической установки для ви¬ зуального наблюдения звуковых волн теневым методом. источником света L через конденсорную линзу К- Это изображение закрывается экраном такого размера, чтобы прямые лучи света не могли попасть в глаз наблюдателя, расположенный в точке А. Если перед объективом О создать стоя¬ чую звуковую волну, используя для этого кварц Q и отражатель R, то лучи света, проходя через области среды с измененным коэффициентом пре¬ ломления, отклоняются и попадают в глаз Л, минуя экран В. Таким образом, глаз увидит картину стоячей звуковой волны, в которой темным местам соответствуют узлы, а светлым— пучности давления. Для фотографирования полу¬
§ 4. Оптические методы 161 ченной картины в точке А помещается объектив, проектирующий изображение на экран или фото¬ пластинку. В качестве примера могут служить полученные этим способом фотографии колеба¬ ний на гармониках кварцевой пластинки, пока¬ занные на фиг. 81 и 82. Рассмотрим кратко, от чего зависит чувст¬ вительность теневого метода. Во многих работах можно найти указание на то, что чувствитель¬ ность этого метода растет с увеличением расстоя¬ ния от объектива О до экрана В, так как при Фиг. 188. Иллюстрация теневого метода. увеличении этого расстояния уже небольшие из¬ менения коэффициента преломления в исследуе¬ мой среде вызывают заметные отклонения лучей света от экрана В. Однако Бэр [148], Соколов [1975] и Хансен [778] показали, что чувстви¬ тельность установки не может быть увеличена применением длиннофокусного объектива. Пре¬ имущества использования последнего заключают¬ ся лишь в возможности увеличения размеров экрана и уменьшения критичности его установки. Это видно из следующих рассуждений. На фиг. 188,а представлена система двух линз и L2, дающая изображение S' щели S. В парал¬ лельном пучке лучей между обеими линзами имеется область длиной х и шириной dy с пере¬ менным коэффициентом преломления. Коэффи¬ циент преломления меняется в вертикальном на¬ правлении в пределах указанной области на величину dn. Так как скорость света в верхней части этой области больше, чем в нижней, фронт волны поворачивается на угол а. Часть светового пучка, проходящая в области с измененным коэф¬ фициентом преломления, создает второе изобра¬ жение щели S", причем угловое расстояние между двумя изображениями также равно а. Совершенно очевидно, что угол а пропорциона¬ лен градиенту коэффициента преломления dn/dy 11л. Бергман и длине х области, в которой меняется п. Таким образом, мы получаем соотношение Вследствие диффракции света на отверстии оп¬ тической системы (системы линз и L2) вместо резких изображений S' или5" щелиЗ получается диффракционная картина с распределением ин¬ тенсивности, показанным на фиг. 188,6. При этом угловое расстояние а' между главным мак¬ симумом и первым минимумом тем меньше, чем меньше длина световой волны и чем больше диаметр объектива, или, точнее, используемой части объектива. Поскольку для получения изоб¬ ражения S" используется часть объектива диа¬ метром dy, а' определяется выражением Для раздельного наблюдения S" и S' <х должно быть, по крайней мере, равно а' или больше него. Следовательно, имеет место равенство В случае применения теневого метода с экрани¬ рованием центрального изображения щели по¬ следнее равенство является условием, при кото¬ ром еще возможно наблюдать изменение коэф¬ фициента преломления dn. В это равенство не входит величина фокусного расстояния системы линз. Очень важно, чтобы сам объектив О не имел свилей, искажающих картину ультразвуковой волны. Теневой метод был экспериментально и теоретически изучен Шардином [1844, 1845], который вместо объектива с успехом применял вогнутое зеркало или систему двух вогнутых зеркал. Для наблюдения ультразвуковых волн, по¬ лучаемых от пьезокварцевого излучателя, тене¬ вой метод впервые был применен Тавилем [2043]. Польман [1609] использовал этот метод, что¬ бы сделать видимыми стоячие ультразвуковые волны в газах. Схема его установки изображена на фиг. 189. При помощи конденсора и неболь¬ шого зеркала щель Р. освещается дуговой лам¬ пой В. Длиннофокусный объектив О (f=2 м) и зеркало S2 дают в плоскости щели ее резкое изображение, закрываемое экраном D таким образом, чтобы световой пучок не попадал в оку¬ ляр F. Этот окуляр сфокусирован на стоячую ультразвуковую волну, создаваемую в про¬ странстве между зеркалом S2 и объективом О при
162 Г л а вм III. Прием и измерение ультразвука помощи кварца Q и отражателя R. Описанная установка аналогична устройствам, применяемым в автоколлимационном методе. Здесь световой пучок дважды пересекает ультразвуковой столб, Фиг. 189. Установка для визуального наблюдения звуковых волн в воздухе теневым методом. что эквивалентно увеличению толщины столба, и при данной силе звука, т. е. при определенном изменении коэффициента преломления, вызывает Фиг. 190. Изображение стоячей звуковой волны в воздухе, полученное теневым ме¬ тодом. в пучностях давления большее отклонение света. Полученная таким методом картина звуковой волны в воздухе при длине волны Х=0,4 мм изображена на фиг. 190. Теневой метод в том виде, в каком он был рас¬ смотрен до сих пор, применим для наблюдения узлов и пучностей давления звуковой волны, т. е. так называемой ультразвуковой решетки, только в случае стоячей волны. Для бегущей волны во всей области ее движения будет наблю¬ даться равномерное просветление поля зрения. Чтобы наблюдать ультразвуковую решетку, в этом случае необходимо применить стробоско¬ пическое освещение, или, как указывал Теплер, кратковременно осветить процесс в нужный мо¬ мент времени электрической искрой. Один из пер¬ вых полученных М. Теплером [2066] снимков Фиг. 191. Изображения звуковых волн, распро¬ страняющихся от электрической искры. а свободное распространение, б—распространение через диафрагму в виде круга с отверстиями. Снимки полу¬ чены теневым методом. звуковой волны, распространяющейся от элект¬ рической искры, приведен на фиг. 191,а. На¬ сколько хорошие результаты дает применение простого теневого метода, можно судить по фо¬ тографии фиг. 191,6, полученной Фоли и Сау- дером [625], которые несколько улучшили пер¬ воначальную установку Теплера. Звуковая вол¬ на, полученная при помощи искры,.распростра¬ няется от излучателя налево по направлению к полукруглому рефлектору, имеющему ряд от¬ верстий на равных расстояниях друг от друга. Ясно видны элементарные сферические волны, идущие от отверстий рефлектора, отраженные волны и сферическая ультразвуковая волна, рас¬ пространяющаяся без помех направо от излу¬ чателя. Освальд' [1464] применил теневой метод при изучении акустики помещений и получил очень хорошие двумерные фотографии отражения зву¬ ка внутри моделей помещений. На фиг. 192 при¬ ведены в качестве примера две полученные таким образом фотографии. На снимке 192,а хорошо видны волны, отраженные от боковых стенок и от задней стенки, имеющей форму вогнутого зерка¬ ла, в то время как на снимке 192,6 можно за¬ метить задержку звука, вызванную диффрак- цией в круглых боковых нишах. Применив теневой метод, Тавиль [2044] сде¬ лал видимыми бегущие ультразвуковые волны
§ 4. Оптические методы 163 в воздухе. В его установке освещенная щель при помощи вогнутого зеркала проектировалась на проволоку определенной толщины так, чтобы в находящийся за ней глаз или окуляр свет не попадал. При прохождении пучка света, идущего Фиг. 192. Звуковые волны, полученные от искры в моделях помещений. Фотографии получены при помощи теневого метода. от зеркала, через бегущую ультразвуковую вол¬ ну на темном фоне зеркала видна светлая полоса. Если же через ультразвуковую волну прохо¬ дит также пучок света, идущий от щели к зер¬ калу, то светлая полоса оказывается пересечен¬ ной темными полосками, расстояние между ко¬ торыми зависит от частоты ультразвука. В этом случае свет, проходя через бегущую волну в пер¬ вый раз, испытывает стробоскопический эффект. Более подробно это явление было исследовано Бэром [150, 151]; мы вернемся еще к нему в гл. V, § 1 (см. также гл. VI, § 1). Однако наблюдение бегущих звуковых волн теневым методом может быть значительно успеш¬ нее осуществлено при использовании настоящего стробоскопического освещения. Насхемефиг. 187, например, световой пучок, идущий к щели S, может прерываться при помощи конденсатора Керра с частотой, равной частоте переменного напряжения, возбуждающего кварцевый излу¬ чатель ультразвука1). Вместо конденсатора Кер¬ ра может быть использован описанный в гл. VI, § 1 ультразвуковой стробоскоп. Бергман [236], используя теневой метод, по¬ лучил на экране изображение бегущей ультра¬ звуковой волны в жидкости при помощи вращаю¬ щегося зеркала. Схема установки показана на фиг. 193, где обозначения совпадают с обозначе¬ ниями на фиг. 187. Объектив 02 и вращающееся зеркало R создают на экране М изображение бегущей волны, излучаемой кварцем Q и распро¬ страняющейся в кювете Т. Возникновение стоя- г) Такая схема была разработана Ржевкиным и Кречмером [1126], получившими ряд интересных и наглядных снимков.—Прим. ред. чих волн в этом случае исключается благодаря применению звукопоглощающего материала А. Направление вращения зеркала выбрано таким образом, чтобы изображение волны на экране двигалось в сторону, противоположную направле¬ нию движения волн. При правильно выбранных частоте и направлении вращения зеркала на экране будут видны неподвижные светлые и тем¬ ные полосы—области сжатия и разрежения зву¬ ковой волны, распространяющейся в жидкости. Обозначим через g расстояние от объектива 02 до кюветы Т, через b оптический путь от эк¬ рана М до того же объектива 02 и выберем положение вращающегося зеркала так, чтобы расстояние поверхности зеркала от объектива 02 было равно расстоянию ее от оси вра¬ щения. Тогда будет справедливо выражение ct~cs где с —измеряемая скорость звуковой Фиг. 193. Установка для наблюдения бегу¬ щих звуковых волн теневым методом при помощи вращающегося зеркала. волны в жидкости, а с3—скорость изображения волны на экране. Если г—число оборотов зеркала в минуту, то где сь—скорость движения картины*на экране, вызванная вращением зеркала. Когда изобра¬ жение волны на экране неподвижно, скорость съ должна быть равна си откуда следует, что Таким образом, в полученную формулу для ct, помимо числа оборотов вращающегося зер¬ кала г, входит только расстояние g. Чем больше g, тем меньшим числом оборотов можно огра¬ ничиться. Так, например, для рассматриваемого диапазона ультразвуковых скоростей в жидко¬ стях (900—1800 м/сек) и при g= 3 м могут быть использованы устройства, дающие 1500— 3000 об/мин. Скорости вращения могут быть легко определены различными способами, на¬ пример электрическим, при помощи мостиковой схемы. Преимущество этого метода заключается в возможности его применения для звуковых волн 11*
164 Глава III. Прием и измерение ультразвука с неизвестными частотами или с меняющейся частотой. Правда, позднейшие исследования Бергмана и Эртеля [246] показали, что при наб¬ людении ультразвуковой решетки методом вра¬ щающегося зеркала точность измерений не может быть сделана выше 0,5% благодаря некоторым специфическим физиологическим процессам. Ука¬ занный метод наблюдения бегущих ультразвуко¬ вых волн посредством вращающегося зеркала был использован в телевидении Беккером [216] и Джефри [1001—1003] (см. гл. VI, § 2). использовавшаяся в этом опыте в качестве источ¬ ника ультразвука (она вместе с креплением хо¬ рошо видна в левой части фиг. 194), имела диа¬ метр 30 мм, толщину 2 мм и возбуждалась на 3-й гармонике с частотой 4,8 мггц. ^Следующим примером служит полученная Зейдлем [1909] фотография ультразвуковой кау¬ стической поверхности, возникающей при отра¬ жении звукового пучка отцилиндризескоговогну- того зеркала (фиг. 195). При фотографировании пучка звуковых лучей с различными направле- Ф и г. 194. Фотография диафрагми¬ рованного звукового пучка, отра¬ жающегося от металлической пла¬ стинки, полученная теневым методом. Как упоминалось выше, бегущие звуковые волны' при наблюдении их теневым методом дают равномерное просветление поля зрения вдоль ,пути распространения волны. Таким образом, имеется достаточно простой метод контроля и ис¬ следования работы пьезокварцевых излучателей в*жидкостях1). Подобные эксперименты произ¬ водили Бэр [149, 153], Джакомини [696], Ги- деман и Хёш [876], Остерхаммель [1473], Пар- тхасаратхи [1531], Зейдль [1909], Уиллард [2146] и др. На фиг. 85, например, можно видеть картину излучения хорошо и плохо колеблю¬ щихся кварцевых излучателей. Из снимка, по- .лученного Джакомини [696] (фиг. 194), видно, ,как при помощи пробковой диафрагмы из широ¬ кого звукового пучка выделяется пучок диамет- ,ром 6 мм. Полученный таким путем звуковой пучок отражается от наклонно поставленной ме¬ таллической пластинки. Кварцевая пластинка, . г) Одним.из первых обратил на это внимание Ржер- к^н [5199].—Прим. ред. Фиг. 195. Фокусирование пучка зву¬ ковых волн цилиндрическим зеркалом* Фотография получена теневым методом. ниями распространения необходимо в качестве источника света использовать диафрагму с круг¬ лым отверстием, так как в случае щели на снимке лучше изображаются звуковые волны, распро¬ страняющиеся перпендикулярно к щели, и вся картина излучения искажается. Несколько особенно удачных снимков Уил¬ ларда [2146] приведены на фиг. 196. На фиг. 196,а и б можно видеть двух- и четырехкратное отражение ультразвукового пучка, в конце пути попадающего на поглотитель. На фиг. 196, в и г показано отражение широкого пучка звуковых волн (/=10 мггц) от цилиндрического металли¬ ческого вогнутого зеркала. Особенно ясно виден отчетливо выраженный фокус звуковой волны на фиг. 196, в. На фиг. 196,5 показано распро¬ странение звуковой волны, полученной от во¬ гнутой кварцевой пластинки. Наконец, на по¬ следнем снимке (фиг. 196, е) широкий ультразву¬ ковой пучок падает на три алюминиевых клина с разными углами при вершине. Звуковые волны проходят сквозь алюминиевую пластинку только
§ 4. Оптические методы 165 в тех местах, где ее толщина равна целому крат¬ ному числу полуволн в металле (см. гл. I, § 2). Фиг. 196. Ультразвуковые пучки, сфото¬ графированные теневым методом. а и б—двукратное и четырехкратное отражение от плоских металлических поверхностей, в—отражение от вогнутого цилиндрического зеркала при нормаль¬ ном падении, г—отражение от того же зеркала при косом падении, д—звуковая волна от вогнутой квар¬ цевой пластинки, е—прохождение ультразвукового пучка через алюминиевые клинья с разными углами при вершине. На фиг. 197 воспроизведены еще четыре пре¬ красных снимка Джакомини [705], полученные на частоте 4 мггц. На фиг. 197, а звуковой пучок падает наклонно из воды в четыреххлористый углерод; так как обе жидкости имеют одинаковые акустические сопротивления при различных ско-, ростях звука (см. табл. 20), в этом случае имеет место преломление без отражения. Иначе об-, стоит дело в случае, которому соответствует фиг. 197, б, где звуковой пучок падает из керо¬ сина в воду. Фиг. 197. Ультразвуковые пучки, сфотогра¬ фированные теневым методом. а—переход звукового пучка из воды в четыреххлори¬ стый углерод без отражения, б—отражение и пре¬ ломление звукового пучка при переходе из керосина в воду, в—звуконепроницаемость алюминиевой пла¬ стинки толщиной я/4, г—звукопроницаемость алю¬ миниевой пластинки толщиной Х/2. Ввиду того что обе жидкости обладают разными скоростями и разными акустическими сопро¬ тивлениями, здесь наблюдается как преломле¬ ние, так и отражение звука. Так как Свода > ^керосин, ПреЛОМЛеННЫЙ ПуЧОК ОТКЛО- няется от нормали к поверхности раздела жидко¬ стей. На фиг. 197,в и г ультразвуковой пучок падает в воде перпендикулярно на тонкую алю¬ миниевую пластинку; в случае в толщина пла¬ стинки равна Х/4, поэтому, согласно выражению (31), отражение должно быть максимальным, а прохождение минимальным; в случае г, наобо¬ рот, толщина пластинки равна Х/2 и, согласно выражению (32), максимальным будет прохожде¬ ние ультразвука. Фиг. 198,а представляет собой фотографию звукового поля плохо колеблющегося кварцевого излучателя, полученную тем же методом; легко видеть неравномерность излучения кварцевой, пластинки.
Глава III. Прием и измерение ультразвука Если заменить в оптической установке экран В (см. фиг. 187) отверстием такого же размера в большом экране, то весь отклоненный свет не будет пропущен. Области звукового поля с наи¬ большими амплитудами дадут в поле зрения наи¬ более темные места, так как на них происходит Фиг. 198. Звуковое поле колеблющейся кварцевой пластинки, сфотографированное теневым методом (по Гидеману и Хёшу). а—при затемнении центрального максимума, б—при затемнении всех диффракционных максимумов. наиболее сильное отклонение световых лучей, заслоняемых далее экраном. Таким образом, фиг. 198,6 представляет собой в известной степени негативное изображение фиг. 198,а, получен¬ ной для того же звукового поля. Тем же способом Фиг. 199. Излучение (амплитудное поле) колеблю¬ щегося кварца шириной 4\. Гидеман и Остерхаммель [877, 878, 1473] полу¬ чили фотографии поля амплитуд вблизи колеб¬ лющейся круглой кварцевой пластинки (фиг. 199). Кварц -ориентирован, как показано на фиг. 189. Ширина излучающей поверхности равна 4Х (X—длина ультразвуковой волны в жидкости), а звуковая частота—5320 кгц. Хорошо видна острая диаграмма направленности с небольшими боковыми максимумами. Эта диаграмма направ¬ ленности полностью совпадает с результатом расчета. Фотография волнового поля того же кварцевого излучателя приведена для сравнения на фиг. 200. Она была получена описанным выше методом при помощи стробоскопического освеще¬ ния. Ф и г. 200. Волновое поле вокруг колеблю¬ щегося кварца шириной 5 Фиг. 201. Амплитудные поля узких ко¬ леблющихся кварцевых стержней для раз¬ личных значений отношения d/K. a—d= 4.08Я, б—10.38Л. Две фотографии амплитудных полей узких кварцевых стержней для различных значений отношения d/\ приведены на фиг. 201. Хорошо
§ 4. Оптические методы 167 видно, как с увеличением отношения d/\ растет количество боковых максимумов. Сравнение экс¬ периментально полученных распределений ам¬ плитуд с теорией фраунгоферовой диффракции звука на щели шириной d можно найти у Остер- хаммеля [1473]. При использовании белого света для фото¬ графирования ультразвукового пучка (см. фиг. 198, 199 и 201) области, соответствующие раз¬ личным звуковым интенсивностям, будут иметь Фиг. 202. Амплитудное поле в непосредствен¬ ной близости от колеблющегося кварца. разную окраску, так как диффракция света за¬ висит не только от силы звука, но и от длины световой волны. Следовательно, места равных звуковых давлений будут соединены линиями одинакового цвета, так называемыми изохро- матами. В случае применения монохроматичес¬ кого света возможно количественное исследова¬ ние распределения энергии в звуковом поле по почернению фотопластинки. Особенно хорошим примером эффективности указанного оптического метода для получения изображений звуковых полей служит приведенная на фиг. 202 фотогра¬ фия, изображающая звуковое поле в непо¬ средственной близости от колеблющегося кварца, протяженность которого перпендикулярно к на¬ правлению излучения составляет 14,36 X. Видна достаточно запутанная интерференционная кар¬ тина, которую, однако, как показал Остерхам- мель .[1473], можно объяснить во всех подроб¬ ностях, применяя известную из оптики теорию Юнга. Указанная выше возможность визуального наблюдения посредством теневого метода рас¬ пределения амплитуд в поле, а также при стро¬ боскопическом освещении волнового поля бе¬ гущих звуковых волн может быть применена и к стоячим волнам, например, в прозрачных твердых телах. Однако в этом случае можно по¬ лучить только картины волнового поля. Если же для получения изображения использовать свет только одного из диффракционных максимумов, закрыв экраном центральный максимум и макси¬ мумы остальных порядков, то, согласно теории Аббе (см. также п. 2 настоящего параграфа), можно будет видеть не структуру наблюдаемого процесса, а его равномерно освещенное изобра¬ жение (Бэр [149], Гидеман и Хёш [876]). При этом, однако, еще можно различить неоднород¬ ности с размерами, превышающими длину зву¬ ковой волны. Последнее объясняется тем, что отверстие, пропускающее свет первого макси¬ мума (если оно не слишком мало), может про¬ пускать также лучи света, отклоненного от ука¬ занных неоднородностей под углами, меньшими, чем угол первого диффракционного порядка. Впрочем, для этой же цели можно использовать свет двух соседних диффракционных порядков; ввиду некогерентности света четных и нечет¬ ных порядков интерференции не будет возникать и, следовательно, не может быть получено изобра¬ жения структуры, вызвавшей диффракцию света. Согласно Бэру [153], явления диффракции Френеля звуковых волн могут быть легко изу¬ чены при помощи теневого метода на бегущих плоских звуковых волнах (см. гл. II, § 5, п. 2). Наглядным примером может служить фиг. 203. В обоих случаях звуковые волны идут слева и полностью просветляют темное до этого поле зрения. На фиг. 203,а волна (/=6540 кгц, Х= 0,2 мм) встречает на своем пути жестяной экран Л, опущенный сверху в ультразвуковое поле. Фиг. 203. Диффракция Френеля для ультразвуковых волн. а—диффракция на краю металлического экрана А, б—диффрак¬ ция на цилиндре Z. Имеет место диффракция на краю экрана, па¬ раллельном направлению светового луча. Можно представить себе, что от края экрана распростра¬ няется цилиндрическая волна, которая накла¬ дывается на первичную плоскую волну. В об¬ ласти перекрытия обеих волн места максималь¬ ной и минимальной интенсивности отображаются
168 Глава III, Прием и измерение ультразвука конфокальными параболами, фокус которых сов¬ падает с краем экрана, а ось—с направлением распространения звуковой волны. На фиг. 203, а отчетливо видны параболы в области звуковой тени за экраном А; появление их в этой части пространства обусловливается некоторой звуко¬ проницаемостью экрана А, отсутствие же их на нижней части снимка объясняется большой интенсивностью первичной волны, вызывающей сильную освещенность этой части поля зрения. Фиг. 204. Изображения ультразвуковых полей, по¬ лученные теневым методом. а и б—комбинационные волны при отражении звуковых волн от поверхности жидкости (а) и от металлического экрана (б), в и г—комбинационные волны внутри наполненных водой полых цилиндров. На фиг. 203,6 изображена звуковая волна, встречающая на своем пути металлический ци¬ линдр Z диаметром 5 мм. Благодаря интерферен¬ ции диффрагировавших волн в области звуковой тени получаются гиперболы, соответствующие ме¬ стам максимальной и минимальной интенсивно¬ сти; гиперболы особенно хорошо заметны на некотором расстоянии от цилиндра. Хаббард, Цартман и Ларкин [941] подобным же образом исследовали диффракцию ультразвуковых волн в непосредственной близости от края экрана, щели и узкого экрана (аналогичные фотографии диффракции на ультразвуковых волнах были опу¬ бликованы Барнсом и Бэртоном [2386]). На фиг. 204 воспроизведены фотографии, по¬ лученные Зейдлем [1909] (а, 6) и Даумом (в, г), на которых особенно хорошо видно образование комбинационных волн. Как известно, комбина¬ ционная волна возникает при наложении двух звуковых волн. На фиг. 204,а и б изображена звуковая волна, падающая под углом б соответ¬ ственно на поверхность жидкости и на твердый отражатель. Волновой фронт комбинационной волны параллелен отражателю, длина волны Xfe=X/2cos б. На фиг. 204,в и г звуковая волна частоты 1 мггц падает извне на боковую поверх¬ ность наполненного водой стеклянного цилиндра. Внутри цилиндра звуковые волны многократно отражаются от его поверхности. Таким образом, образуется система комбинационных волн с вол¬ новыми фронтами, параллельными поверхности цилиндра, причем в центре цилиндра возникает зона молчания. Наконец, на фиг. 204,2 один стеклянный цилиндр вставлен в другой, причем зона молчания образуется в центре маленького цилиндра1). Прекрасные фотографии ультразвуковых волн в жидкостях, полученные теневым методом, можно найти в работах Барнса и Бэртона [2386, 2580, 2581], Бароне [2389], Джакомини [696],Сетта [4064], Шоха [4013] и Уилларда [4419]. Само собой разумеется, что теневой метод позволяет сделать видимыми также звуковые волны в прозрачных твердых телах, например в стеклах. Изотропное твердое тело благодаря упругим напряжениям, вызванным звуковой волной, приобретает свойство оптического двой¬ ного лучепреломления. Поэтому распростране¬ ние звуковых волн, например, в стекле или плав¬ леном кварце может быть обнаружено, если соответствующие тела поместить между скрещен¬ ными николями. Поле зрения будет просветлено в тех местах, где вследствие упругих напряже¬ ний возникло двойное лучепреломление. Мак¬ Намара и Роджерс [47396] сделали таким мето¬ дом видимым путь звукового пучка в толстой пластине плавленого кварца (см. также фиг. 425—427). 2. Диффракция света на ультразвуковых волнах Дебай и Сирс [490, 496] и независимо от них Люка и Бикар [1241—1244] обнаружили в 1932 г. диффракцию света на ультразвуковых волнах в жидкости. Это открытие привело в настоящее время к развитию большого количества новых методов исследования ультразвука. Поводом г) Фотографии, приведенные на фиг. 204,6 и г, были любезно предоставлены в мое распоряжение док¬ тором Даумом.
§ 4. Оптические методы к нему послужила развитая в 1914—1920 гг. Бриллюэном [367, 370, 372] теория рассеяния света и рентгеновских лучей на тепловых флук¬ туациях плотности. Тепловые флуктуации в теории Бриллюэна представляются в виде сово¬ купности упругих волн, на которых и происхо¬ дит отражение света под углом Брэгга. Можно было ожидать, что диффракционные явления будут наблюдаться и на искусственно созданных упругих волнах в жидкости. Схема установки, использованной указан¬ ными выше авторами, приведена на фиг. 205. Фиг. 205. Оптическая установка для на¬ блюдения диффракции света на ультразву¬ ковых волнах. Щель Р освещается через конденсор К сильным источником света L. Выходящий из линзы Ог параллельный пучок света проходит через кювету перпендикулярно к направлению распростра¬ нения ультразвуковой волны, возбуждаемой в кювете. Вторая линза 02 дает изображение щели на экране S. Если щель освещать белым светом, то на экране рядом с центральным изображением щели появятся интенсивные диффракционные спектры вплоть до высоких порядков. Если же применять для освещения щели монохромати¬ ческий свет, то на месте этих боковых спектров будут резкие диффракционные изобр ажения щели. Фиг. 206 дает представление о резкости и боль¬ шом количестве максимумов наблюдаемой диф- фракционной картины. Для возбуждения ультра¬ звуковых волн с успехом может быть применена установка, показанная на фиг. 111. Эксперимен¬ тальная установка для демонстрационных целей была описана также Смитом и Эвингом [1952]. .Явления диффракции света на ультразвуко¬ вых волнах могут быть объяснены следующим образом. Бегущая ультразвуковая волна в жид¬ кости представляет собой следующие друг за другом на определенном расстоянии сжатия и разрежения среды. Расстояние между двумя сжатиями определяет длину звуковой волны в жидкости. Таким образом, мы имеем Дело со средой, плотность которой, а следовательно, и коэффициент преломления меняются периоди¬ чески в направлении распространения звуковой волны. При прохождении света через такую среду возникает диффракция, протекающая по таким же законам, как диффракция на обычной диффрак- ционной решетке1). Пусть X—длина звуковой Фиг. '206. Диф¬ фракционные спек¬ тры, полученные на звуковых волнах в ксилоле (основная частота и третья и пятая гармоники). Фиг. 207. Диффракция на звуковых волнах в ксилоле при возбуждении кварца одно¬ временно на нескольких ча¬ стотах. волны в жидкости, Л—длина световой волны и ak—угол отклонения диффракционного спектра k-ro порядка. Тогда будет выполняться соотно¬ шение (144) Если А—расстояние от экрана до звуковой вол¬ ны, a dk—расстояние между центральным мак¬ симумом и максимумом ft-го порядка, то для случаев, когда А велико по сравнению с dk (в большинстве практических случаев это условие выполняется), sin ak можно заменить отноше¬ нием dJA и тогда Таким образом, уменьшение длины ультра¬ звуковой волны, связанное, например, с повы¬ *) Это утверждение автора не вполне точно. См. ни¬ же.—Прим. ред.
170 Г л а в а III. Прием и измерение ультразвука шением частоты звука, увеличивает расстояние между диффракционными максимумами. На фиг. 206 изображены три фотографии звуковых волн в ксилоле, полученные, когда кварц возбуждался на основной частоте и на третьей и пятой гар¬ мониках. Для этих гармоник расстояния между диффракционными максимумами увеличиваются соответственно в 3 и 5 раз. Расстояния между диффракционными максимумами, так же как расстояние А, могут быть измерены с большой точностью, а длина световой волны является из¬ вестной величиной. Поэтому рассматриваемые явления диффракции могут лечь в основу точ¬ ного метода измерения длины волны и скорости звука в жидкости. В последнем случае необходимо знать также частоту звуковых колебаний, кото¬ рая может быть определена измерением частоты напряжения, наложенного на кварцевый излу¬ чатель. Если обозначить частоту звуковых коле¬ баний через /, а скорость звука через с, то фор¬ мула (145) может быть переписана в следующем виде, удобном для определения скорости ультра¬ звуковых волн: где Аэл.—длина волны электрических колебаний, возбуждающих кварц. Ниже мы еще вернемся к этим оптическим методам, пригодным вплоть до частот 108 гц (см. [262, 263]). Возбуждая кварцевый излучатель на несколь¬ ких частотах одновременно, например на основ¬ ной частоте и на одной из гармоник или на двух гармониках, можно получить в жидкости не¬ сколько различных звуковых волн, каждая из которых вызывает появление спектра с соответ¬ ствующими расстояниями между линиями. Впер¬ вые такие опыты были проделаны Бергманом [232]. В качестве примера могут служить фото¬ графии, приведенные на фиг. 207. Фотография 1 относится к случаю колебаний кварца с основной частотой /=2548 кгцу для фотографии 2 частота колебаний кварца была равна 3 /. Диффракцион- ный спектр, получаемый при возбуждении кварца одновременно на основной частоте и на третьей гармонике, изображен на фотографии 3. В этом случае каждая линия, обусловленная третьей гармоникой кварцевого излучателя (ср. фото¬ графию 2), сопровождается максимумами, вы¬ званными основной частотой. Таким же путем происходит образование спектров, изображен¬ ных на фотографиях 4—9. На основании таких снимков можно определить, возбуждается ли кварц на одной или на нескольких частотах. Аналогичные опыты, доказавшие, что кварц может быть возбужден также на четных гармо¬ никах, были выполнены Партхасаратхи, Панде и Панчоли [1502, 1520, 1538]. В опытах Берг¬ мана были использованы два различных ламповых генератора для одновременного возбуждения кварца на двух частотах. Упомянутым выше трем авторам [1502] удалось, ограничиваясь одним генератором, получить колебания кварца сразу на второй и третьей гармониках и обнару¬ жить эти колебания при помощи диффракции света на ультразвуковых волнах. Фиг. 208. Диффракция света на ампли- тудно-модулированных звуковых волнах. Возбуждая кварц с частотой /, которая моду¬ лирована более низкой частотой /', можно полу¬ чить диффракционную картину, показанную на фиг. 208 (Панчоли и Партхасаратхи [1500]). Ря¬ дом с соответствующими частоте / диффракцион¬ ными спектрами первого порядка на фотографии можно видеть линии, соответствующие двум боко¬ вым частотам /+/' и /—/', появляющимся вслед¬ ствие модуляции. Отсутствие соответствующих частоте /' боковых линий справа и слева от цен¬ трального максимума отличает эту фотографию от фотографии 5 на фиг. 207. Интенсивность света диффракционных картин, вызванных ампли- тудно-модулированной звуковой волной, была теоретически рассчитана на основании теории Рамана—Ната (см. ниже в этом пункте) Эггерва- лом, Панчоли и Партхасаратхи 12289, 2290]. Кроме того, Эггервал [2289] показал, что по относительной интенсивности различных типов линий может быть определена степень модуля¬ ции. Панчоли и Партхасаратхи [1537] на той же установке показали, что кварцевая пластинка, возбуждаемая вдоль оси X, будет вследствие поперечного сжатия давать слабое излучение ультразвука по двум другим осям. По Бергману [230—2321, явление диффрак¬ ции света на ультразвуковых волнах может быть
§ 4. Оптические методы 171 ^использовано для обнаружения гармоник в ко¬ лебаниях кварца и для измерения частоты. Им же описан созданный на этом принципе прецизи¬ онный волномер [235]. Известное явление затягивания колеблюще¬ гося пьезокварца может быть продемонстриро¬ вано большому количеству зрителей благодаря наблюдающимся при этом изменениям диффрак- щдонной картины (Гидеман и Асбах [8621). Крайне важно, что метод косвенного наблю¬ дения ультразвуковых волн при помощи диф- ‘фракции света может быть применен как к бегу¬ щим, так и к стоячим волнам. В первом случае мы имеем дело с ультразвуковой решеткой, дви¬ жущейся со скоростью звука перпендикулярно к направлению распространения света. В этом случае будет иметь место эффект Допплера для -света. Если луч света частоты v0, падающий перпендикулярно на звуковую волну, откло¬ няется при этом на угол ±ак9 то первоначальная -скорость света С изменяется на величину ± csinafe, где с—скорость звуковой волны. Частота света \ k-ro диффракционного порядка определяется вследствие эффекта Допплера следующим выра¬ жением: или, иначе, Согласно выражению (144), sinak=kAk/\, поэтому предыдущее равенство принимает вид Знак плюс (повышение частоты) соответствует острому, а знак минус (понижение частоты)— тупому углу между направлениями распростра¬ нения звуковой волны и диффрагированным световым пучком. Существование для диффрагированного света эффекта Допплера, величина которого очень мала вследствие малости отношения с!С1), было впер¬ вые доказано экспериментально Дебаем, Саком и Кулоном [495] следующим образом. Если за¬ ставить интерферировать между собой два спек¬ тра плюс и минус первого порядка, закрыв экра¬ ном нулевой и остальные максимумы, то интен¬ сивность полученной интерференционной кар¬ *) Для зеленой линии ртути (А=5460 А) и частоты ультразвука 104 кгц в первом порядке диффракционного спектра происходит изменение длины волны лишь на 10“4 А. тины будет периодически меняться с частотой, равной удвоенной звуковой частоте; другими словами, через любую точку поля зрения будет проходить 2f интерференционных полос. Стро¬ боскопически прерывая световой пучок с часто¬ той 2f, например, посредством ячейки Керра, можно наблюдать неподвижную картину системы интерференционных полос. Это надо рассматри¬ вать как косвенное указание на изменение часто¬ ты света в обоих спектрах. Точно так же может быть доказано наличие эффекта Допплера для спектров высших порядков. Непосредственное измерение изменения частоты света при диф- фракции на бегущих ультразвуковых волнах было проведено Али [94]. Он применил предло¬ женный Малинковским и Шайном метод1), ос¬ нованный на изменении частоты резонансной линии ртути в магнитном поле. Указанный метод дает возможность определять изменения длины волны на величину 10~6 А. Измерения произво¬ дились следующим образом. Ультразвуковая волна освещалась резонансной линией ртути (А =2537 А). Изменение длины волны, вызван¬ ное эффектом Допплера, сказывалось на умень¬ шении поглощения света в фильтре из паров ртути. С другой стороны, поглощение несмещен¬ ной линии также изменялось вследствие эффекта Зеемана для линии поглощения. Последнюю ве¬ личину можно было рассчитать. Оба изменения поглощения сравнивались на опыте. Применив этот метод, Али нашел, что для частоты ультра¬ звука 7600 кгц изменение длины волны света вследствие эффекта Допплера по порядку величи¬ ны хорошо согласуется с вычисленной величиной 1,6-10"5 А. Несколько иначе обстоит дело в случае диф- фракции света на стоячих ультразвуковых вол¬ нах. Если рассматривать стоячую волну как результат интерференции двух распространяю¬ щихся навстречу друг другу бегущих волн, то в диффракционном спектре k-ro порядка должны присутствовать обе частоты vfe=v0=tfe/. Поэтому описанную выше установку Дебая, Сака и Ку¬ лона можно использовать также в случае стоя¬ чей волны, но без стробоскопического освеще¬ ния. При этом должна быть видна система по¬ лос, получающихся в результате интерференции световых лучей двух спектров одного порядка, которые, как известно, когерентны между собой. Это и было подтверждено в работе Дебая, Сака и Кулона [495]. При этом авторы указали, что полученная система полос является изображе¬ х) См., например, М. S с h е i n, Helv. phys. Acta 2, Suppl. I (1929).
172 Глава III. Прием и измерение ультразвука нием звуковой волны, на которой диффрагировал свет. Подробные исследования в этом направле¬ нии были проведены Бэром [146]. На фиг. 209 приведены три фотографии, ил¬ люстрирующие этот метод. При получении этих фотографий экраном закрывались диффракцион¬ ные спектры всех по¬ рядков, за исключе¬ нием спектров плюс и минус первого порядка ь случае снимка а> плюс и минус второго порядка в случае сним¬ ка б, плюс и минус третьего порядка в слу¬ чае снимка в. На двух последних фотографиях расстояние между ли¬ ниями соответственно в 2 и в 3 раза меньше, чем на первой фото¬ графии, где оно равно /Х/2 (здесь / означает оптическое увеличе¬ ние). Таким образом, при затемнении час¬ ти диффрагировавшего света можно получить неправильное пред¬ ставление о структуре ультразвуковой решет¬ ки. Интенсивность изображения, получен¬ ного в результате интерференции всех 2k диф- фракционных спектров, будет суммой интенсив¬ ностей k изображений, соответствующих k па¬ рам спектров. При этом светлые полосы будут выражены существенно резче, чем на фиг. 209,в. Полученная картина будет давать точное изобра¬ жение стоячей волны в согласии с теорией Аббе1). Картины стоячих волн, полученные указанным методом и теневым методом, вполне идентичны (см. фиг. 190). Явление существенно не изме¬ нится, если пропустить свет, соответствующий нулевому порядку. Это вызовет лишь общее про¬ светление поля зрения. Асбах, Бахэм и Гидеман [120, 137] получили таким путем изображения стоячих ультразвуковых волн в жидкости. Ана¬ логичным способом Бахэм [132], применив стро¬ боскопическое освещение, сделал видимыми бегущие звуковые волны. Более подробно это рассматривается в п. 3 настоящего параграфа. Выше отмечалось, что тем же способом можно х) См., например, М u 1 1 е г—Р о и i 1 1 е t, Lehr- buch der Physik, Bd. II, 2. Aufl., Braunschweig, 1909, S. 447; см. также W l n k e 1 m a n n, Ann. d. Phys., 19, 416 (1906); 21, 270 (1906); U. Behn, W.Heuse, Phys. Zs., 7, 750 (1906). сделать видимой форму звуковой волны, излу* чаемой колеблющимся кварцем; для этого надо за¬ крыть экраном все диффракционные максимумы, кроме одного, или пропустить свет одного только центрального максимума. Вместо картины уль¬ тразвуковой решетки мы получим тогда картину всех неоднородностей звукового поля, больших Расстояние от отражателя Ф и г. 210. Распределения скорости и, давления р и показателя преломления п в стоячей звуковой волне, относящиеся к двум отличающимся на полупериод мо¬ ментам времени. по сравнению с длиной волны, т. е. с периодом решетки. Способы Исследования ультразвуковых полей, упоминавшиеся при рассмотрении те7 невого метода, основаны как раз на этом явлении. Вернемся еще раз к рассмотрению стоячих волн в жидкости. Бахэм [133] указал на еще одну причину изменения частоты диффрагированного света. Стоячая волна возникает и исчезает один раз за полупериод звукового колебания. Этот процесс представлен графически на фиг. 210 для момента времени t, когда стоячая волна до¬ стигает максимальной амплитуды, а также мо¬ мента t+ т/2, где т период колебаний ультразву¬ ковой волны. График дает распределение скоро¬ стей и частиц жидкости (направление их дви¬ жения показано стрелками), давлений р и по¬ казателя преломления п в жидкости в зависимости от расстояния до отражателя. Между двумя указанными моментами (т. е. в течение проме¬ жутка времени т/2) наступает такой момент, когда на всем отрезке и= 0, р=0 и n=^const. Это ука¬ Ф и г. 209. Изображения стоячих волн в ксилоле, полученные методом ин¬ терференции диффракци- онных спектров первого (а)у второго (б) и третье¬ го (в) порядков (по Бэру).
§ 4. Оптические методы 173 зывает на отсутствие звуковой волны, а следова¬ тельно, и диффракционной решетки. Расстояние между двумя точками с максимальным показа¬ телем преломления есть период решетки; это расстояние, как легко видеть, равно длине волны X. Следовательно, стоячая ультразвуковая волна также образует решетку с периодом, равным це¬ лой длине волны. Это обстоятельство должно быть отмечено особо. Существенно также, что положение волновой решетки периодически сме¬ щается на величину Х/2. Из кривых зависимости показателя преломления п от расстояния до отражателя (см. фиг. 210) видно, например, что в момент времени f-pt/2 решетка сдвинулась вправо на Х/2. Легко понять, что скорость сме¬ щения будет наименьшей в момент, когда решетка лучше всего выражена, и наибольшей, когда нулевого порядка также будут присутствовать две боковые частоты \±2f, так как интенсивность его модулируется той же частотой 2/, что и диф- фрагированный свет, но со сдвигом фазы на 90°. Будем считать, что решетка в жидкости сдви¬ гается вправо и влево со скоростью звука с, или сделаем предположение, ведущее к тем же результатам, что стоячая волна состоит из двух бегущих волн, распространяющихся навстречу друг другу со скоростью с. Тогда свет с часто¬ той v0 и \±2f, содержащийся в каждом спектре k-ro порядка, будет испытывать эффект Допплера, величина которого равна ±kf. В табл. 15 при¬ ведены частоты в спектрах шести порядков, по¬ лученные с учетом указанного явления. Значе¬ ния, приведенные в скобках, вначале рассматри¬ ваться не будут. значения скоростей и давлений проходят через нуль. Это обстоятельство как раз и обеспечивает возможность непосредственного наблюдения ре¬ шетки в случае стоячих волн, причем кажущийся период решетки в этом случае равен Х/2. Другими словами, действие ультразвуковой волны как диффракционной решетки определяется мгновен¬ ным оптическим состоянием жидкости (постоян¬ ная решетки равна длине волны), в то время как для визуального наблюдения решетки решающи¬ ми являются оптические свойства жидкости, усредненные во времени (кажущаяся постоянная решетки равна половине длины волны). Благодаря периодическому появлению и ис¬ чезновению ультразвуковой решетки в стоячей волне вся диффракционная картина будет осцил¬ лировать с той же частотой 2/. Это значит, что диффрагированный свет модулируется с часто¬ той 2/. В гл. V, § 1 рассмотрен ряд практических применений этой модуляции. Здесь же прежде всего нужно отметить тот факт, что благодаря модуляции в диффрагированном свете, кроме частоты падающего света v0, будут присутствовать частоты v0±2/ (боковые частоты). В спектре Как видно из табл. 15, диффракционные спек¬ тры четного порядка (£=0, 2, 4...) содержат све¬ товые частоты только с четным эффектом Доп¬ плера, а диффракционные спектры нечетного порядка (&=1, 3, 5...)—только с нечетным. Это явление можно объяснить более полно, если сделать предположение, которое в дальнейшем будет подробно обосновано, что спектры выс¬ ших порядков получаются за счет многократной диффракции. Многократной диффракцией мы на¬ зываем такое явление, когда, например, свет от первого порядка в результате повторной диф¬ фракции переходит во второй и другие порядки, а свет высших порядков переходит в низшие. В результате этого все четные диффракционные спектры (включая нулевой) будут содержать только световые частоты v0 ± If, где I—значения всех четных чисел между 0 и k, а все нечетные спектры—только частоты v0±mf, где т—зна¬ чения всех нечетных чисел в том же интервале. Этим путем может быть объяснено присутствие в табл. 15 частот, заключенных в скобки. Впер¬ вые, отметив это обстоятельство, Бэр [146] экспериментально доказал, что все диффракцион- Световые частоты в спектрах k-то порядка СОСТАВ СВЕТА В ДИФФРАКЦИОННЫХ СПЕКТРАХ СТОЯЧЕЙ ВОЛНЫ Таблица 15
174 Глава III. Прием и измерение ультразвука ные спектры в зависимости от условий их коге¬ рентности распадаются на две названные выше группы с четными и нечетными порядковыми числами. Все спектры одной группы, по крайней мере частично, когерентны, но любые два спектра разных групп полностью некогерентны. На фиг. 211 наглядно представлены частотные соотно¬ шения при диффракции света на стоячей ультра¬ звуковой волне, которую опять можно считать состоящей из двух движущихся навстречу друг другу бегущих волн. Фиг. 211. Схематическое изображение частотных соотношений при диффракции света на стоячей звуко¬ вой волне. Люка и Бикар [1241] и позднее Партхасаратхи [1520] исследовали вопрос о том, является ли диффрагированный свет поляризованным, и полу¬ чили отрицательный результат. Это вполне со¬ гласуется с теорией, по которой нельзя ожидать поляризации диффрагированного света ввиду изотропности жидкостей по отношению к изме¬ нениям показателя преломления. Однако в слу¬ чае диффракции света на звуковых волнах в твер¬ дых телах дело обстоит иначе. При изучении диффракции света на ультра¬ звуковых волнах особый интерес представляют отдельные вопросы, имеющие большое значение для теоретического истолкования всего явления в целом. Прежде всего обращает на себя внимание то обстоятельство, что диффракционные спектры высших порядков часто имеют значительно боль¬ шую интенсивность, чем это можно было бы ожи¬ дать согласно законам диффракции на оптической решетке. Затем можно отметить нерегулярное изменение распределения интенсивностей в спек¬ трах высших порядков при изменении направ¬ ления падения лучей света или длины световой волны. Эти два пункта уже отмечались Дебаем: и Сирсом в их первой работе [496]. Все указан¬ ные явления не могут быть объяснены при по¬ мощи элементарной теории диффракции, при¬ годной для оптической решетки. Она оказывается несостоятельной уже при объяснении появления, спектров второго порядка и выше. Дебай и Сирс [496] пытались вначале объяс¬ нить появление спектров высших порядков тем* что кварц колеблется на гармониках и излу¬ чает звуковые волны более высоких частот, т. е. меньшей длины волны. Но это объяснение не¬ верно, поскольку в общем случае колебания на гармониках, если они вообще имеют место, зна¬ чительно ниже по интенсивности, чем основное колебание, и не могут вызвать ярко выражен¬ ных спектров высших порядков. Кроме того, заметную интенсивность в этом случае могли бы дать только гармоники нечетного порядка. Пред¬ ложенные позднее Бриллюэном [368] и Дебаем- [491] теории диффракции света на ультразвуке также не могут объяснить ни появления спектров высших порядков, ни изменения распределения интенсивности в них, поэтому мы не будем более подробно останавливаться на этих работах. Очень существенным является предположение' о многократной диффракции света, высказанное впервые Бриллюэном [368] и уже упомянутое нами выше при объяснении появления частот, обусловленных эффектом Допплера. Представим себе еще раз, основываясь на схеме фиг. 211,, как световой луч при диффракции переходит из нулевого порядка в плюс и минус первый по¬ рядок, а затем после вторичной диффракции частично переходит опять в нулевой, а частично в плюс и минус второй порядок. Таким образом может быть объяснено как возникновение спек¬ тров высших порядков при диффракции на решет¬ ке с синусоидальным распределением пропускае- мости света, так и большая интенсивность этих спектров. Однако многократная диффракция воз¬ можна лишь в том случае, когда свет проходит достаточно большое расстояние I в ультразву¬ ковом поле, или, другими словами, при достаточ¬ но больших значениях отношения /Д. Это усло¬ вие выполняется в большинстве опытов. На фиг. 2121) приведены два диффракционных спектра, полученные Бэром [143]. Для случая, изобра¬ женного на фиг. 212,6, расстояние, проходимое лучом света в ультразвуке, сокращалось в верх- *) Фиг. 212, 217, 219, 237 и 238 представляют собой негативы фотографий; на них светлые диффракционные максимумы изображены в виде темных линий на свет¬ лом фоне в противоположность фиг. 206—209 и 213—216~
§ 4. Оптические методы 175 ней части поля вдвое при помощи помещенных туда стеклянных пластинок. Сравнив оба поме¬ щенных рядом спектра, можно отметить в верх¬ ней части фиг. 212,6 отсутствие спектров высших порядков и большую интенсивность спектра нулевого порядка. Фиг. 212. Диффракционные спектры, полученные на звуковой волне в кси¬ лоле при различной длине пути свето¬ вого луча. Рассмотрим фотографии фиг. 213, получен¬ ные Номото [1426]. По мере возрастания силы звука на них появляются спектры более высоких порядков (цифры, стоящие рядом с изображениями спектров, служат относительной мерой силы зву¬ ка). При этом происходит перераспределение интенсивности диффрагированного света, так что спектры высших порядков могут иногда иметь большую интенсивность, чем спектры низших порядков. При определенной силе звука можно даже наблюдать почти полное исчезновение максимумов нулевого, второго или третьего порядка. Ниже мы вернемся еще к фотографиям фиг. 213. Нейман [1406] специально исследовал условия, при которых полностью исчезает максимум нулевого порядка. Бергман 1242] и позднее Рау [1688] экспериментально доказали возможность много¬ кратной диффракции света на ультразвуковых волнах в жидкости. На фиг. 214,а дана диффрак- ционная картина, относящаяся к случаю про¬ хождения монохроматического света через уль¬ тразвуковую волну с частотой =1465 кгц в кси¬ лоле. Интенсивность ультразвуковых колебаний была выбрана таким образом, чтобы на спектре были видны линии второго порядка. На фиг. 214,6 дана аналогичная картина, полученная для звукового столба такого же поперечного сече¬ ния и частоты f2=9760 кгц. Если теперь в том же Фиг. 214. Многократная диффракция света на двух ультразвуковых волнах (по Бергману). а—диффракция на звуковой волне с частотой fi=1465 кгц, б—диффракция на звуковой вол¬ не с частотой ^2=9760 кгц, в—диффракция на двух звуковых волнах с частотами fi и fo. объеме жидкости создать одновременно обе вол¬ ны, поместив два кварцевых излучателя точно напротив друг друга и возбудив их на указан¬ ных частотах, то получится диффракционная кар¬ Фиг. 213. Диффракция света на бегущих звуковых, волнах при различной силе звука.
176 Глава III. Прием и измерение ультразвука тина, изображенная на фиг. 214,в. Здесь ря¬ дом с линиями, соответствующими линиям фиг. 214,6, справа и слева появляются максимумы на расстоянии, отвечающем частоте fv Это зна¬ чит, что световой луч, отклоненный волновой решеткой с частотой /2, при дальнейшем прохож¬ дении через звуковое поле диффрагирует на волне с частотой Можно, конечно, сказать и наоборот, что свет, отклоненный сначала вол¬ ной с частотой /1? добавочно диффрагирует на волне с частотой /2. Таким образом, здесь ясно выступает явление многократной диффракции. Фиг. 215. Многократная диффрак¬ ция света на двух ультразвуковых волнах (по Бергману). а—диффракция на звуковой волне с час¬ тотой fi = 9760 кгц, б—диффракция на зву¬ ковой волне с частотой /2= 7210 кгц, в—диффракция на двух звуковых волнах с частотами fi и /2. Подобный процесс для другого соотношения частот (/^=-9760 кгц и /2 =7210 кгц) изображен на фиг. 215. Соотношение частот выбрано здесь таким образом, чтобы направления диффраги- рованных лучей пересекались. При помощи стрелок на фиг. 215 поясняется связь обеих диф¬ фракционных картин между собой. Кроме ви¬ димых здесь линий, на оригинале фотографии имеется целый ряд диффракционных максимумов, появление которых легко объяснить увеличенйем степени многократной диффракции. Однако они очень слабы и при снятии фотокопии не полу¬ чились. Аналогичные фотографии были опубли¬ кованы также Панде, Панчоли и Партхасаратхи [1502]. Теоретическим рассмотрением вопроса одно¬ временной диффракции света на нескольких зву¬ ковых волнах занимались Фюс [242] и позднее Рао [1671]. Легко видеть, что углы, соответ¬ ствующие диффракционным максимумам, опре¬ деляются соотношениями. причем делается предположение, что углы диф- фракции <рг и соответственно <ps очень малы. Согласно этой теории, спектры одного поряд¬ ка, созданные второй звуковой волной справа и слева от каждого диффракционного спектра, соз¬ данного первой звуковой волной, должны иметь одинаковую интенсивность. В действительности наружные линии диффракционных спектров имеют меньшую интенсивность, чем внутренние. Это хорошо видно, например, на фиг. 207,6, 8 и 9, где некоторые вторичные наружные спектры вообще не видны. Это обстоятельство было отме¬ чено Эггервалом и Партхасаратхи [2291]. На основании теории Рамана—Ната (см. ниже в этом пункте) им удалось объяснить указанную неравномерность в распределении интенсивности света. Рассматривая ту же проблему теоретически и экспериментально, Рао [3830] пришел к заклю¬ чению, что несимметрия в распределении интен¬ сивностей диффракционных спектров возникает лишь в том случае, когда отношения частот обеих звуковых волн представляют собой четные числа. При этом степень несимметрии зависит от раз¬ ности фаз обеих диффрагирующих звуковых волн. Хорошей иллюстрацией явления многократ¬ ной диффракции света могут служить фотогра¬ фии, приведенные на фиг. 250,6 и на фиг. 251. Подробнее мы остановимся на них несколько ниже. Здесь можно отметить, что на фиг. 251 имеются такие же, появившиеся в результате повторной диффракции, окружности вокруг мак¬ симумов первого и второго порядков, как и около центрального максимума. Диффракционная картина меняется, если свет падает на бегущую звуковую волну не строго перпендикулярно к направлению распростране¬ ния звука. Эти изменения хорошо видны на фиг. 216. Уже при углах отклонения в несколько минут (например, 22') выступает ярко выражен¬ ная асимметрия боковых диффракционных спект¬ ров по отношению к центральному максимуму без заметного уменьшения общего числа линий. При дальнейшем увеличении угла падения число боковых линий спектра начинает уменьшаться и они окончательно исчезают при угле падения 2°. Асимметричное распределение интенсивности при косом падении световых лучей можно объяс¬ нить по Бэру 1147], который считает, что диф- фракционные спектры, расположенные ближе
§ 4. Оптические методы 177 к перпендикулярному направлению и, следова¬ тельно, менее отклоненные от фронта звуковой волны, сильнее диффрагируют в высшие порядки чем спектры, более удаленные от перпендику¬ лярного направления. Бо¬ лее тщательно диффракция света при косом падении лучей была эксперимен¬ тально изучена Партха- саратхи [1527, 1534] и Но- мото [1422]. Последний использовал звуковые ча¬ стоты от 3390 до 17 600 кгц1). Сильная асимметрия диффракционной картины по отношению к централь¬ ному максимуму возникает также при падении луча света перпендикулярно к направлению распростра¬ нения бегущей звуковой волны на большом расстоя¬ нии от источника ультра¬ звука (Сетт [1916]). При этом с удалением от источ¬ ника звука асимметрия диффракционной картины увеличивается. Причина указанного явления заклю¬ чается в том, что такая звуковая волна никогда не бывает идеально плоской. В связи с этим укажем на обстоятельство, впервые замеченное Бэром [151]. Звуковая волна при ко¬ сом падении света действует так, как если бы длина волны была равна X/coscp, где 9—угол па¬ дения света. Это означает изменение постоянной решетки; поэтому соотношение (144) для случая перпендикулярного падения световых лучей при¬ нимает вид Фиг. 216. Зависи¬ мость диффракцион- ных явлений от угла падения света на бе¬ гущую звуковую вол¬ ну (по Партхаса- ратхи). Распределение интенсивности света по от¬ дельным диффракционным спектрам зависит также и от длины световой волны. Это видно на фиг. 217. Для получения верхнего снимка использовалась синяя линия (Л«»4750 А), для полученияо нижнего—ультрафиолетовая линия (Ля» 3650 А). Обращает на себя внимание различ¬ ное распределение интенсивности в спектрах Фиг. 217. Диффрак¬ ция на звуковой вол¬ не j света различных длин волн (по Бэру). Для верхнего спектра А=4750 А, для нижнего А=3650 А. Фиг. 218. Диффракция света на ультразвуковых волнах в ксилоле. Снимок получен методом скре¬ щенных спектров (по Бергману). где ak—угол отклонения спектра fe-ro порядка от направления падения света. Более тщательная экспериментальная проверка этих соотношений еще не была произведена. х) Подробное теоретическое и экспериментальное исследование асимметрии диффракционной картины при косом падении (спектры первого порядка) было выполнено Рытовым [5211]. В опытах применялись частоты 30 и 75 мггц.—Прим. ред. 12 JI. Бергман высоких порядков. Если же для таких экспери¬ ментов использовать белый свет, то различная степень отклонения отдельных световых частот выразится в том, что центральный максимум будет не белым, а окрашенным, и отдельные боко¬ вые спектры будут иметь самое разнообразное распределение цветов. Это явление можно наблюдать и другим мето¬ дом, который дает возможность произвести коли¬ чественные измерения. Вся диффракционная кар¬ тина проектируется на щель спектрального ап¬ парата так, чтобы щель была, перпендикулярна к направлению линий спектра. При помощи этого метода «скрещенных спектров» можно для каждой (горизонтальной) диффракционной ли¬ нии получить новый (вертикальный) спектр с различным распределением интенсивности в нем (фиг. 218). Таким образом, одна фотография дает возможность определить как спектральный со¬ став, так и величину интенсивностей всех линий спектра при определенной силе звука.
178 Глава III. Прием и измерение ультразвука Чермак и Шонек [416] наблюдали появление темных полос в диффракционных спектрах в тех случаях, когда световой пучок 2 раза пересекал ультразвуковую волну. Это возможно, например, в установке Польмана (см. п. 1 настоящего па¬ раграфа), где световой луч, пройдя сквозь зву¬ ковую волну, отражается зеркалом. Расстояние между темными полосами пропорционально по¬ стоянной решетки и обратно пропорционально расстоянию зеркала от ультразвуковой решетки, на которой происходит диффракция, т. е. рас¬ стоянию между двумя решетками. Такие же тем¬ ные полосы в диффракционных спектрах могут быть получены при диффракции на обычных опти¬ ческих решетках, если использовать две совер¬ шенно идентичные решетки или в качестве вто¬ рой решетки применять зеркальное отражение первой. Подобные опыты производил*и также Чермак и Шонек. Можно было предположить, что здесь речь идет о тех системах полос, которые ранее наблюдал Кетеле [1648] и тщательно ис¬ следовал Ломмель [1224]. Независимо от этих более ранних исследований Бэр [152] пытался дать теоретическое объяснение этого явления. Он предполагает, что здесь имеет место «интер¬ ференция равного наклона» световых лучей, ко¬ торые каждой из двух решеток отклоняются в раз¬ личных направлениях таким образом, что после прохождения сквозь обе решетки их направле¬ ния опять совпадают. Бэр рассматривает также специальные случаи, когда обе отклоняющие свет звуковые волны распространяются в одном (1) или в противоположных (2) направлениях и когда они состоят из стоячей и бегущей волн (3) или из двух стоячих волн (4). Вследствие упомянутого выше эффекта Допплера для диф- фрагированного света темные полосы появляются только в случаях 1 и 4, совсем не появляются в случае 2 и частично появляются в случае 3. Экспериментальным и теоретическим изуче¬ нием темных полос в спектрах акустических и оп¬ тических двойных решеток занимался также Хаустаун [917]. Он пришел к выводу, что при¬ веденные выше соображения Бэра верны только частично, так как в них не учитывается суще¬ ственный момент, а именно влияние штрихов решетки на пропускание света. Хаустаун нашел простое выражение для угла г между направле¬ ниями на две соседние темные полосы: Здесь ср—угол, под которым виден соответствую¬ щий диффракционный спектр, а I—расстояние между двумя решетками, или двойное расстояние между ультразвуковой решеткой и отражающим свет зеркалом. Проверка этого соотношения на спектрах, полученных при двукратном прохож¬ дении света через колеблющийся кварц, дала хорошее совпадение теории с экспериментом. Возможность диффракции света на ультра¬ звуковых волнах в воздухе была впервые до¬ казана Бэром [148] при частоте ультразвука Фиг. 219. Диффракция света на ультразвуко¬ вых волнах в воздухе. а—угол падения света приблизительно равен прямому углу, б—угол падения света равен углу Брэгга; /=4280 кгц. 935 кгц. При этом им были получены спектры вплоть до второго порядка. Количественные из¬ мерения интенсивности света в спектрах первого порядка при диффракции на звуковых волнах с частотой 4280 кгц в воздухе были проведены Корффом [1112] при различных углах падения света на звуковую волну. На фиг. 219 изобра¬ жены две диффракционные картины, получен¬ ные Корффом. Максимальная интенсивность диф- фракционного света наблюдается при падении светового луча под углом Брэгга—Вульфа к фронту звуковой волны (фиг. 219, б). Прекрасные фотографии диффракции света на ультразвуковых волнах в воздухе при часто¬ те 585 кгц получил Голлмик [722]. Он применил сильный источник света (ртутную лампу высо¬ кого давления HgB мощностью 500 вт) и, за¬ крыв экраном центральное изображение щели, наблюдал спектры до 15-го порядка. Одна из его фотографий показана на фиг. 220; на ори¬ гинале заметны спектры еще более высоких по¬ рядков. Для измерения интенсивности линий спектра с правой стороны от главного максимума помещен ослабляющий клин. Глубина звукового поля, пересекаемого светом, составляла 6 см. До сих пор мы рассматривали явления диф¬ фракции света на звуковых волнах только в жидкостях и газах. Однако совершенно ясно, что диффракционные явления могут наблюдаться также на звуковых волнах в твердых прозрачных
§ 4. Оптические методы 179 телах. Вследствие конечных размеров твердых тел в этом случае чаще приходится иметь дело со стоячими волнами. Так, Бергман [233] и Хаус- таун [919] по диффракции света на ультразву¬ ковых решетках колеблющихся кварцев опреде¬ ляли их гармоники. Уже в своих первых рабо¬ тах Люка и Бикар [1242] наблюдали диффракцию света на звуковых волнах в колеблющемся квар¬ це. Вследствие появления волн различного типа в твердых телах имеют место более сложные^про- цессы, чем в жидкостях и газах. Об этом подроб¬ нее сказано в гл. V. Фиг. 220. Диффракция света на ультразвуковых волнах с частотой 585 кгц в воздухе. Мы ознакомились с результатами экспери¬ ментальных работ. Обратимся теперь к рассмо¬ трению различных теоретических исследований, которые дают толкование описанных сложных оптических явлений. Первым успехом в этом от¬ ношении явился ряд работ Рамана и Ната [1658, 1659]1), которым удалось теоретически объяснить по крайней мере некоторую часть указанных явлений, правда, при определенных пренебре¬ жениях и допущениях. В своих первых работах эти авторы предполагали, что световые лучи, проходя сквозь ультразвуковую волну, не ис¬ пытывают искривления и отклонения. Следова¬ тельно, прохождение света через области сжа¬ тия и разрежения звуковой волны оказывает влияние на изменение скорости и фазы световой г) Здесь автор допускает ошибку. Первая работа, в которой дается правильная постановка вопроса и общее строгое решение, была написана Бриллюэном [368] в 1933 г.—Прим. ред. волны, а не ее амплитуды. Поэтому при прохож¬ дении плоской световой волны сквозь плоскую звуковую волну перпендикулярно к направле¬ нию ее распространения последняя действует на свет как фазовая решетка. При выходе све¬ товых лучей из области звукового поля ампли¬ туда световой волны всюду постоянна, в то время как фаза ее является периодической простран¬ ственной функцией с периодом, равным длине звуковой волны. Таким образом, устраняются трудности в объяснении появления спектров вы¬ соких порядков. Фазовая решетка, примером которой в оптике служит ступенчатая решетка, дает в противоположность амплитудной (штрихо¬ вой) решетке при синусоидальном изменении фазы спектры высоких порядков, интенсивность которых может быть вычислена. Если наибольшее изменение показателя пре¬ ломления в жидкости, вызванное изменением плотности в звуковой волне, равно Ап, то ампли¬ туда фазовой модуляции в плоскости выхода света из звуковой волны составляет (149) Здесь I—длина пути, пройденного светом с дли¬ ной волны Л в звуковом поле, или так называе¬ мая глубина звукового поля. Уравнение, опре¬ деляющее модуляцию фронта световой волны на выходе из звукового поля для случая распро¬ странения звука вдоль оси г, имеет вид Поэтому световую волну, распространяющуюся вдоль оси х перпендикулярно к направлению рас¬ пространения звуковой волны, можно предста¬ вить в виде Здесь v—частота, а Л'—длина световой волны в среде, в которой распространяется звуковая волна. Применяя известное соотношение выражение (151) можно привести к виду
180 Глав а III. Прием и измерение ультразвука где Jk—бесселева функция k-то порядка. Выра¬ жение (151а) описывает множество плоских све¬ товых волн с направлениями распространения интенсивностями и частотами На фиг. 221 изображено распределение ин¬ тенсивности света в диффракционных спектрах для 24 различных значений а в пределах от О до 8. Расчет произвели Раман и Нат изложен¬ ным выше способом. На фиг. 221 хорошо заметно перераспределение интенсивности в сторону вы¬ соких порядков, происходящее по мере возра¬ стания а в интервале от а = 0 до а = 2,5, следу¬ ющее затем частичное увеличение интенсивности в нулевом порядке и т. д. Тоже распределение интенсивности света, вы¬ раженное другим способом, показано на фиг. 222. Фиг. 221. Распределение интенсивности света по максимумам различных порядков в зависимости от a=2%hnl!A при диффракции на бегущей волне. Эти волны являются не чем иным, как све¬ товыми волнами, соответствующими различным диффракционным порядкам. Углы диффракции ah, измеренные в среде, где распространяется звук, часто заменяют углами ак в воздухе, для которых верно соотношение где А—длина световой волны в воздухе. Фор¬ мула (151 г) дает уже знакомые нам частоты Допплера, содержащиеся в спектрах различных диффракционных порядков. Из формулы (151 в) ■г^ожно, не зная величины коэффициента С, под¬ считать отношение интенсивностей света двух диффракционных максимумов различных по¬ рядков. Здесь приведена зависимость интенсивности света в диффракционных спектрах от нулевого до пятого порядка от величины а для бегущей звуковой волны. Интенсивность взята в процен¬ тах по отношению ко всему падающему свету. Соответствующие кривые нанесены пунктиром. Из уравнения (150) следует, что возрастание Апу т. е. увеличение силы звука, таким же об¬ разом воздействует на явление диффракции, как увеличение глубины звукового поля I и умень¬ шение длины волны света А. (В последнем слу¬ чае мы пренебрегаем возникающими вследствие уменьшения Л изменениями углов диффракции.) Сравним диффракционные картины, получен¬ ные Бэром для разной длины волны света (см. фиг. 217), с рассчитанным распределением ин¬ тенсивности в диффракционных спектрах, по¬
§ 4. Оптические методы 183 казанным на фиг. 221. Верхний снимок фиг. 217, сделанный для Л=4750 А, полностью совпадает по распределению интенсивности света со спек¬ тром, рассчитанным для а = 3,7 на фиг. 221. Най¬ дем отсюда значение а для А=3650 А; оно равно 4,8. Можно видеть, что нижний снимок фиг. 217 действительно соответствует промежуточному между а = 4,7 и а = 5,0 распределению интенсив¬ ностей, изображенному на фиг. 221. Уиллард [4418] высказал следующие сооб¬ ражения, показывающие, что распределение ин¬ тенсивности света при явлениях диффракции мо¬ жет дать количественное представление об ин¬ тенсивности звуковой волны. Представим себе, что интенсивность диффрагирующей звуковой волны выбрана так, чтобы при перпендикуляр¬ ном падении света в диффракционной картине исчезали линии нулевого или одного из более высоких порядков. Тогда, согласно формуле (151в), Jl{a)=0, т. е. величина а=2 ъАп[/А определяется нулевыми точками соответствующей функции Бесселя. Между величиной а и ампли¬ тудой звукового давления АР имеется опреде¬ ленная связь. Прежде всего так как Др/р=рад.ДР и ^2= 1 /рРад.; здесь р— плотность звукопроводящей среды, рад.—адиа¬ батическая сжимаемость и с—скорость звука. Тогда для а можно получить Ссылаясь на уравнение (16в), можно найти для силы звука или для мощности, отдаваемой источником зву¬ ка с поверхности lh (h—высота диффрагирую- щей звуковой волны), Для случая, когда в диффракционной картине отсутствует линия нулевого порядка, первый раз должно выполняться соотношение Р0(а)=0; это значит, что а=2,405. Для воды (р=1, лг= 1,33) мощность, отдаваемая источником звука при Х= =0,545-10“* см, равна W=0,61 КП вт. Дальнейшая проверка теории Рамана и Ната была выполнена Сандерсом [1792], а также Но- • мото [1426]. На фиг. 222 кружками нанесены значения интенсивности света в отдельных, дифт фракционных спектрах, измеренные Сандерсом с применением монохроматического света- По¬ лученные величины хорошо ложатся на теоре* тическую кривую интенсивности диффрагировант ного света. К такому же совпадению с теорией Фиг. 222. Распределение интенсив¬ ности света в диффракционных спек¬ трах от нулевого до пятого порядка в зависимости от a=2nAnl/A для бегущей звуковой волны. привели измерения Номото. Полученные им фо¬ тографии диффракционных картин для различ¬ ной силы звука приведены на фиг. 213, где около каждого диффракционного спектра указаны чис¬ ленные значения величины а=2кАпЦА. Срав¬ нение фиг. 213 с фиг. 221 дает возможность убе- диться в хорошем согласии между эксперимен¬ тальными и теоретическими данными. Сандерс проводил свои исследования в ксилоле при звукот вой частоте 5-106 гц, длине пути света в звуковой поле 2,5 см и длине световой волны 589 Номото возбуждал звуковое поле в трансформа¬ торном масле; при частоте звука 2,9-106 гц длина звуковой волны составляла 0,05 см, длина путй светового луча в звуковом поле была равна 7 см и длина световой волны—546 т(х. Измерение силы звука и, следовательно, значений Ап произ¬ водилось при помощи крутильных весов. Для проверки гипотезы Рамана и Ната о фа¬ зовой решетке Люка [1233] произвел следующий
182 Глава IIL Прием и измерение ультразвука опыт. Он пропускал световой луч сквозь две движущиеся рядом в одном направлении зву¬ ковые волны разной интенсивности, сдвинутые по фазе на 180°. В этом случае оптическая длина пути световых лучей должна быть везде одина¬ кова. Однако вместо полного исчезновения он обнаружил только некоторое ослабление диф¬ фракционной картины. Этот кажущийся отри¬ цательный результат может быть отнесен за счет трудности получения двух точно сдвинутых по фазе звуковых волн1). Высказанные до сих пор соображения отно¬ сились к случаю перпендикулярного падения светового луча на звуковую волну. Однако Раман и Нат [1659] рассмотрели также и косое прохождение света через ультразвуковое поле. Световой луч, который, как уже выше предпо¬ лагалось, распространяется прямолинейно, про¬ ходит при этом последовательно области с раз¬ личным значением коэффициента преломления. Отсюда следует уменьшение фазовой модуляции, действующее так же, как уменьшение силы звука. Формула (149) заменяется гогда формулой (155) где <р—угол падения света на звуковую волну. Таким образом, согласно теории, симметрич¬ ность диффракционной картины относительно нулевого порядка должна сохраниться и при косом падении света, что, однако, не подтверж¬ дается опытом (см. фиг. 216). Объяснение этому будет дано ниже в этом же пункте. Однако можно отметить полное совпадение со сделанными ранее наблюдениями Дебая и Сир¬ са, согласно которым явление диффракции пол¬ ностью исчезает при ряде дискретных значений угла падения; это явление имеет место для углов, определяемых из уравнения Для наблюдения указанных углов Леви [1198] предложил применить следующую экспе¬ риментальную установку. Он освещал звуковое поле расходящимся пучком света вместо парал¬ лельного и, как обычно, получал изображение источника света на экране. В месте первого диф- фракционного максимума на экране было сде¬ *) Отрицательный результат объясняется, по-ви¬ димому, не столько трудностью эксперимента, сколько тем, что основное предположение—о наличии только фазовой модуляции—является приближенным (см. ниже, стр. 189).—Прим. ред. лано отверстие. Прошедший сквозь это отверстие световой луч создавал на втором экране ряд свет¬ лых полос, расположенных симметрично по от¬ ношению к центральной полосе и разделенных темными промежутками. Углы, соответствующие этим темным промежуткам, определяются из урав¬ нения (156). Падающую волну можно предста¬ вить себе состоящей из множества плоских волн с различными углами падения. Тогда те из этих волн, угол падения которых определяется из уравнения (156), по выходе из области зву¬ кового поля не будут совсем обладать или будут обладать очень малой фазовой модуляцией и не дадут освещения второго экрана в критичных направлениях. Экспериментальное исследование явлений диффракции при косом падении света на звуко¬ вую волну выполнил с большой точностью Но- мото [1427, 3661а]. Он использовал ультразву¬ ковые волны с частотой 1—20 мггц. Образцы по¬ лученных им фотографий приведены на фиг. 223. Отчетливо видно, что для определенных значе¬ ний углов падения диффракция становится ми¬ нимальной. Измеренные величины этих углов хорошо совпадают с теоретически рассчитанными численными значениями, стоящими в скобках около фотографий фиг. 223. Тот факт, что диф- фракционные явления не исчезают полностью при указанных значениях углов падения, объяс¬ няется несовершенством экспериментальной установки Номото, которое ему впоследствии удалось устранить. На фиг. 224 графически пред¬ ставлена зависимость числа п положительных и отрицательных диффракционных максимумов и их суммы от угла падения у света на звуковую волну для следующих значений параметров: /= = 1395 кгц, Х= 1,064 мм, /=60 мм, А=5461 А. На снимке можно видеть периодическое исчез¬ новение диффракционных явлений при опреде¬ ленных углах падения, а также появление не¬ которой асимметрии в спектрах. До сих пор мы рассматривали только случаи бегущих звуковых волн. Раман и Нат [1660] применили свои расчеты также к диффракции света на стоячих звуковых волнах. Представим себе последние состоящими из двух распростра¬ няющихся навстречу друг другу бегущих волн; тогда формула (150), определяющая фазовую мо¬ дуляцию световой волны, примет вид Предполагая, что свет испытывает диффракцию последовательно на этих двух волнах, Раман и Нат получили для интенсивности диффрагиро-
§ 4. Оптические методы 183 ванного света в k-ш порядке следующее выра¬ жение: Пунктирные кривые на фиг. 225 показывают рассчитанное, согласно выражению (157), рас¬ пределение интенсивностей в первых шести по¬ рядках в зависимости от значения а для стоячей лученное Леви [1197]. Последний независимо от Рамана и Ната рассчитывал изменения Фиг. 223. Диффракция на ультразвуке при косом падении световых лучей. волны. Легко видеть их отличие от аналогичных кривых, соответствующих бегущей волне (см. фиг. 222). Интенсивность света в нулевом поряд¬ ке имеет относительно большую величину для всех значений а, что в первую очередь можно объяснить 2/-кратным исчезновением диффрак¬ ции в течение периода. Для высоких порядков наблюдается в общем непрерывное уменьшение интенсивности. Это хорошо видно также на фиг. 226, где приведено суммарное распределение интенсив¬ ности в диффракционных спектрах стоячей и бе¬ гущей волн при одинаковых значениях а, по- Фиг. 224. Зависимость числа п положитель¬ ных и отрицательных диффракционных спек¬ тров и их суммы от угла падения ср света на звуковую волну. Ф'и г. 225. Распределение интенсивно¬ сти света в диффракционных спектрах от нулевого до пятого порядка в зави¬ симости от а=2тсАп//А для стоячей звуковой волны (по Сандерсу). световых частот при диффракции света на стоя¬ чих и бегущих ультразвуковых волнах.
184 Глава III. Прием и измерение ультразвука Насколько хорошо теория Рамана—Ната отражает явления для стоячих волн, показывают там в каждом диффракционном спектре при раз¬ ных силах звука стоячей волны (от а=0 до Фиг. 226. Распределение интенсивности света в диффракционных спектрах в зависимости от а=2%Ап11А для стоячих и бегущих звуковых волн. измерения, проведенные Сандерсом при частоте ультразвука 4940 кгц. Результаты приведены в виде кружков на сплошных кривых фиг. 225. Эти точки представляют собой средние значения интенсивностей света для двух диффракционных спектров одного порядка. В упоминавшихся до сих пор исследованиях, проведенных для проверки теории Рамана—Ната, диффракция света осуществлялась на звуковых волнах в жидкостях. Голлмик [722] первым изме¬ рил интенсивность света в диффракционных мак¬ симумах разных порядков при диффракции на зву¬ ковых волнах в воздухе (см. выше в этом пункте). При этом он не нашел совпадения с теорией ни для стоячих, ни для бегущих волн. Напротив, в обоих случаях наблюдалось равномерное спада¬ ние интенсивности света с увеличением порядко¬ вого числа соответствующего диффракционного спектра. Причину, вероятно, надо искать в слиш¬ ком большой глубине (/=6 см) звукового поля. При большой глубине звукового поля не выпол¬ няется предположение о прямолинейном распро¬ странении света (см. ниже в этом пункте). Из теории Рамана—Ната получается также правильный порядок величин допплеровских ча¬ стот как для бегущих, так и для стоячих волн. На фиг. 227 показано распределение интенсив¬ ности света по отдельным допплеровским часто- а=Ь). Если просуммировать интенсивности в каж¬ дом отдельном спектре, то получится совсем Фиг. 227. Распределение интенсивности света по отдель¬ ным допплеровским частотам в диффракционных спект¬ рах в зависимости от a=2nAnl/A для стоячей звуковой волны. другое распределение, чем в случае бегущей волны (фиг. 221).
§ 4. Оптические методы 185- При постоянной силе звука и заданной длине светового пути в звуковом поле величина а будет зависеть только от длины световой волны. По мере изменения последней будет меняться рас¬ пределение интенсивности в диффракционных спектрах в соответствии с зависящим от А зна¬ чением а. Эту закономерность можно проследить для всего видимого спектра на одном фотосним¬ ке, полученном методом скрещенных спектров, который был описан выше. На фиг. 228 пред¬ ставлены две такие фотографии, полученные Берг¬ маном и Экснером для бегущих звуковых волн различной интенсивности. Ординатой служит величина Л или а. При фотометрировании этих снимков вдоль горизонтали можно получить распределение интенсивностей в диффракцион¬ ных спектрах различных порядков для опреде¬ ленных значений а, зависящих только от А. На фиг. 229, а приведена полученная тем же способом фотография, изображающая распре¬ деление света по отдельным диффракционным максимумам стоячей волны в зависимости от длины световых волн. Сравнение с обеими фо¬ тографиями фиг. 228 позволяет отметить здесь совершенно иное распределение интенсивности света, которая равномерно спадает от нулевого к высшим порядкам для всех значений а. Нако¬ нец, фиг. 229,6 изображает случай косого паде¬ ния света на стоячую ультразвуковую волну. Фиг. 228. Распределение интенсивности света в диф¬ фракционных спектрах двух бегущих звуковых волн, полученное методом скрещенных спектров. Выше уже упоминалось о том, что теория Рамана и Ната пренебрегает кривизной свето¬ вых лучей в ультразвуковом поле. Однако при распространении звуковых волн в жидкости коэффициент преломления последней становится переменным и поэтому путь светового луча дол¬ жен быть искривлен. Уже в своей первой работе Люка и Бикар [1242, 1243] рассчитали искрив¬ ление и траекторию параллельного пучка света, падающего перпендикулярно на звуковую волну с длиной волны X, которая распространяется в направлении оси z. При этом было сделано- Фиг. 229. Распределение интенсивности све¬ та в диффракционных спектрах стоячей волны при перпендикулярном (а) и косом (б) паде¬ нии света, полученное методом скрещенных спектров. предположение, что оптические свойства жид¬ кости не изменяются за время прохождения све¬ та сквозь ультразвуковую волну. Обозначим через Д/г максимальное изменение показателя преломления жидкости, обусловленное звуковой волной; тогда сам коэффициент преломления бу¬ дет меняться периодически вдоль оси z согласна выражению Ход световых лучей в этом случае изображен на фиг. 2301). Вместо пути у, проходимого све¬ том в звуковой волне, абсциссой здесь служит величина Благодаря этому выявляется зависимость искрив¬ ления пути световых лучей от изменения пока¬ зателя преломления &п. При выходе световых лучей из звукового поля распределение интен¬ сивности света будет хотя и периодическим, но- более сложным, чем у обычной диффракцион¬ ной решетки; кроме того, оно зависит также от глубины и интенсивности звуковой волны. Здесь х) Опыт, демонстрирующий такой ход лучей в жид¬ кости, описан в книге R. W. W о о d, Physical Optics, 3 ed., New York, p. 90. (См. перевод: P. B. By Дг Физическая оптика, М.—JI., 1936).
186 Глава III. Прием и измерение ультразвука имеет место как амплитудная, так и фаЗовая ре¬ шетка. Люка [1230] показал, что амплитуда и фаза световой волны могут быть рассчитаны для значений К< 1,57, т. е. пока световые лучи в звуковой волне не начнут пересекаться. Если же К> 1,57, то световые лучи, выходящие из звуковой волны, будут казаться идущими от линий схождения, расположенных в жид¬ кости вдоль направления звуковой волны на расстояниях X друг от друга. Расстояние у0 <Е>:и г. 230. Ход световых лучей в жидкости, в которой распространяются ультразвуковые волны. от места вступления света в ультразвуковую волну до точки, где лучи в первый раз пересе¬ каются, определяется выражением где /С0=1>57. У стоячих волн процесс образова¬ ния линий схождения происходит несколько сложнее; об этом еще будет сказано ниже (см. п. 3 настоящего параграфа). При Х=0,1 см, что для воды соответствует частоте звука 1484 кгц, и &п= 10-5 (такое зна¬ чение Ап легко достигается при умеренных значе¬ ниях силы звука; п0=1,333) убудет равно 9,1 см. Если же длина звуковой волны равна 0,03 см (/=4948 кгц), у0 будет уже равно 2,7 см. Следо- где R—радиус кривизны светового луча, а I— длина светового пути в звуковой волне. При¬ нимая во внимание выражение (158), получим &^/2(2тиДя/Хя0) и, следовательно, (163) Следует отметить, что F обратно пропорцио¬ нально квадрату длицы звуковой волны. Условия эксперимента, выбранные Номото [1426] при получении фотографий диффракцион¬ ных картин, изображенных на фиг. 213, дают при расчете для F величины от 0,1 до 0,5 для значений а от 1 до 5. Несмотря на это, резуль¬ таты эксперимента хорошо совпадают с теорией. Это указывает на возможность использования теории Рамана—Ната с хорошим приближением также и вне области ее применения. Нат [1403] указал другой способ определения границ применимости элементарной теории диф¬ фракции света на ультразвуке. Изображенные на фиг. 230 световые лучи до тех пор распро¬ страняются в звуковой волне практически пря¬ молинейно, т. е. параллельно направлению па¬ дения, пока абсцисса /С=(2тс/Х)/}/"Дя/и0 остается меньше 1. Это условие может быть записано в форме вательно, если для диффракции света на ультра¬ звуке использовать волну глубиной 3 см, то при прохождении световых лучей через звуко¬ вое поле они будут значительно искривляться при частоте звука 4948 кгц, в то время как для более низких частот, например для 1484 кгц, еще не наступит заметного отклонения от пря¬ молинейности. В последнем случае применима теория Рамана—Ната, которая в первом при¬ ближении дает здесь правильные качественные и почти правильные количественные соотношения. Впервые указавший на эти обстоятельства Бэр [147] предложил считать мерой приближе¬ ния, при котором справедлива теория Рамана— Ната, отношение F=bl\, где b—расстояние в звуковой волне, после прохождения которого световые лучи отклоняются от своего первона¬ чального направления. Для b может быть найдена формула • и Подставив сюда 2тсДп1 = аЛ, получим
§ 4. Оптические методы 187 Практически такой же результат, отлича¬ ющийся только множителем 2, получили другим путем Экстерман и Ванье [582]1). Чтобы экспериментально воспроизвести тео¬ ретически рассчитанную диффракционную кар¬ тину для определенного значения а, нужно вна¬ чале установить нижнее граничное значение для длины звуковой волны, которая не входит в фор¬ мулу для а. Рассчитаем, например, значение ра2 для случая диффракции света на звуковых вол¬ нах в воздухе, рассмотренного Голлмиком (см. стр. 178). При А/г= 10-5 мы получим для ра2 значение 6, что полностью объясняет упомянутое выше несовпадение теоретических и эксперимен¬ тальных результатов. Нат [1403] подробно изучил вопрос о том, как будет проходить диффракция в случае р>1, т. е. когда неравенство (164) не выполняется. При этом интенсивность максимумов второго и высших порядков становится очень малой и только спектры первого порядка обладают за¬ метной интенсивностью. Кроме того, для р>1 интенсивность максимумов первого порядка будет периодической функцией длины пути света I и периодически будет становиться равной нулю. Те же результаты получили Экстерман и Ванье [2114]. В обстоятельной работе Уиллард [4418] со¬ поставил условия, при которых возникают раз¬ личные виды диффракции света на ультразвуко¬ вой волне, и подтвердил свои соображения тео¬ ретически и экспериментально. Согласно этой работе, нормальная диффракция света в смысле теории Рамана—Ната возникает до тех пор, пока Эти выражения отличаются от неравенства (164) множителем (тс/2)2; объясняется это различие тем, что Уиллард в качестве критерия нормальной диффракции берет условие /С<тс/2, в то время' как Нат требует, чтобы К< 1. Для звуковых волн в воде (с=1,5* 105 см!сек, лг0= 1,33) из выражения (165) можно получить для зеленой линии ртут¬ ного спектра (Л=0,546-10~4 см) = 215 см-мггц2. Таким образом, нельзя увеличивать глубину звуковой волны I, частоту / или интенсивность звука (пропорциональную а), не ухудшая тем *) Подробное изложение и сопоставление различ¬ ных теорий, а также установление пределов приме¬ нимости теории Рамана—Ната см. в работе Рытова [5212].—Прим. ред. самым условий нормальной диффракции света на звуковой волне. Диффракция Брэгга наступает, согласно Уил¬ ларду, в том случае, если выполняется условие (166) Здесь k—порядковый номер диффракционного спектра, a z—число длин волн, проходимое пуч¬ ком света, падающим под углом Брэгга. Резкость диффракционных спектров повышается с увели¬ чением /. Для звуковой волны в воде и для зеле¬ ной линии ртутного спектра имеем (lf*)k= 1 = 1ЮО г, (lf%=2 = 550 г и т. д. где / — частота в мггцщ Согласно Уилларду, эти критерии дают хоро¬ шее совпадение с экспериментальными данными. Ввиду того что соотношение (166) не зависит от изменений давления в звуковой волне, теоре¬ тически должна существовать область, в которой можно наблюдать оба вида диффракции. Однако эксперименты дают для случая брэгговской диф¬ фракции добавочное условие которое не удалось обосновать теоретически. Выше было показано, что, согласно теории Рамана—Ната, диффракционная картина долж- на остаться симметричной по отношению к на¬ правлению падения света при наклонном падении на звуковую волну. Однако в большинстве слу¬ чаев это не соблюдается (см., например, фиг. 216). Причиной обычно является невыполнение условия, по которому параметр F должен быть мал по сравнению с единицей. При невыполнении этого условия нельзя пренебрегать отклонением световых лучей в звуковом поле от прямолиней¬ ного пути. Бэр [147] и Партхасаратхи [1534] смогли показать, что при достаточно малых зна¬ чениях отношения 11\ диффракционная картина остается симметричной и при косом падении световых лучей. Простой метод наблюдения амплитудной ре¬ шетки, т. е. периодически меняющейся в направ¬ лении звуковой волны интенсивности света в пло¬ скости выхода света из области звуковой волны, был указан Бэром [146]. Для этой цели на стенку кюветы, в которой возбуждается стоячая зву¬ ковая волна, помещается светочувствительная бумага или фотопластинка. При облучении кю¬ веты параллельным световым пучком можно по¬ лучить контактную фотографию ультразвуковой решетки. Если поместить светочувствительную
188 Глава III. Прием и измерение ультразвука бумагу в жидкость, т. е. непосредственно в зву¬ ковую волну, на ней также постепенно возник¬ нет изображение амплитудной решетки. Наблю¬ дение этого изображения нельзя осуществлять при помощи оптической установки, находящейся ния амплитудной решетки от числа видимых диф¬ фракционных максимумов, т. е. от силы звука. Таким образом, зная положение наилучшей ви¬ димости амплитудной решетки, можно определить интенсивность ультразвуковой волны. Впервые Фиг. 231. Бегущая зву¬ ковая волна в воздухе. Фотография получена при освещении искровым разря¬ дом; /=494 кгц. Ф л г. 232. Прохождение расходящегося светового пучка сквозь стоячую ультразвуковую волну. вне кюветы, так как световые лучи по выходе из исследуемой плоскости продолжают оставаться в звуковой волне и направление их продолжает меняться (см. фиг. 230); следовательно, наблю¬ даемое в этом случае явление не будет иметь ничего общего с диффракционной картиной в рас¬ сматриваемой плоскости. Бахэм, Гидеман и Асбах [120, 132, 137] опубликовали ряд работ, в которых они описы¬ вают новый метод наблюдения ультразвуковой решетки в жидкости; они полагают, что при помощи этого метода можно непосредственно наблюдать линии схождения в жидкости, в ко¬ торой распространяется ультразвуковая волна. Однако здесь имеет место совершенно другое явление, о котором будет подробно сказано в сле¬ дующем пункте. Согласно изложенным выше соображениям, амплитудная решетка при низких частотах ультра¬ звука не должна иметь заметную величину в пло¬ скости выхода световых лучей из области звуко¬ вой волны. Бэр [147] показал это для частоты ультразвука 1500 кгц и установил, что ампли¬ тудная решетка становится видимой только на известном расстоянии от звуковой волны. Наи¬ лучшая ее видимость также имеет место на вполне определенном расстоянии. Это расстояние зави¬ сит от интенсивности звуковой волны и умень¬ шается с увеличением силы звука и с увеличива¬ ющейся вследствие этого при заданной частоте звука кривизной световых лучей. Табл. 16, составленная Бэром, дает зависимость положе¬ на это указал Баумгардт [186] (см. гл. IV § 2 п. 2). Таблица 16 положение амплитудной решетки, получаемой при помощи СТОЯЧЕЙ волны Количество диффракционных максимумов Расстояние от пло¬ скости выхода све¬ товых лучей из об¬ ласти звуковой волны до места, где ампли¬ тудная решетка ста¬ новится видимой, см Расстояние от пло¬ скости выхода све¬ товых лучей из об¬ ласти звуковой вол¬ ны до места, где ам¬ плитудная решетка! имеет наилучшую видимость, см 1 20 50 2 10 25 3 3 10 5 2 Хаббард, Цартман и Ларкин [941] применили указанный простой метод получения «силуэта» ультразвуковой волны в параллельном свете для фотографирования звуковой волны в воздухе при помощи короткого искрового разряда. На фиг. 231 изображена подобная моментальная фото¬ графия бегущей звуковой волны в воздухе (ча¬ стота 494 кгц). В качестве источника света слу¬ жил искровой разрядник, построенный Бим¬ сом, Снодди и сотрудниками1), с длительностью !) Beams, Snoddy et al., Journ. Opt. Soc. Amer., 37, 868 (1947).
§ 4. Оптические методы 189 освещения 10~7 сек. Подобные же опыты были про¬ ведены Талером, Фитцпатриком и Чжаном [4247], которые применили искровой разрядник € подводящим кабелем, состоящим из двух коак¬ сиальных серебряных полос на сердечнике из титаната бария, который имеет большую емкость при малом импедансе [2803]. Подобным же ме¬ тодом Энер [2743] изучал относительную ско¬ рость звуковых волн в жидкостях. Пусть стоячая ультразвуковая волна в жид¬ кости освещается расходящимся пучком света, например от лампы накаливания с прямой нитью накала, а выходящий свет скользит под малым углом вдоль фотопластинки; тогда, как показа¬ ли Бергман и Гёлих [243, 244], мы получим рас¬ ходящийся пучок резко ограниченных световых .лучей, который начинается непосредственно при выходе из кюветы и, таким образом, свидетельст¬ вует о наличии амплитудной решетки (фиг. 232). Подробнее об этом будет сказано в следующем пункте; там же будет приведена схема установки. Картина теряет резкие очертания и расплывает¬ ся с увеличением длины звуковой волны. Это вполне согласуется с изложенными выше сообра¬ жениями относительно образования амплитуд¬ ной решетки. В своих двух дальнейших работах [1661, 1662] Раман и Нат развили и обобщили теорию диффракции света на ультразвуковых волнах. Решение волнового уравнения для случая рас¬ пространения сбета в среде с коэффициентом преломления, изменяющимся во времени и про¬ странстве, и представление световой волны с «гофрированным» фронтом, выходящей из зву¬ кового. ,поля, в виде бесконечного количества плоских волн с различными направлениями рас¬ пространения, дает возможность получить при помощи разложения Фурье правильные значения углов диффракции и приведенных выше в этом пункте частот Допплера как для стоячей, так и для бегущей волн. Из этой теории следует, по¬ мимо существования фазовой решетки, также наличие амплитудной решетки, не вытекающее нз первой приближенной теории; отсюда неиз¬ бежна асимметрия в распределении интенсив¬ ности диффракционных спектров справа и слева ют главного максимума, возникающая при косом падении лучей света. Нат [1399, 1400] решил при помощи разложения в ряд дифференциаль¬ ное уравнение для случая, когда периодическое изменение коэффициента преломления представ¬ лено простой синусоидальной функцией. Помимо перечисленных выше работ, имеются еще исследования Экстермана и Ванье [581, 582], в которых проведен обстоятельный и тру¬ доемкий расчет интенсивности диффрагирован- ного света для случая конечной ширины области звуковой волны. Давид [484, 485] развил далее расчет, начатый Бриллюэном [368], и подчерк¬ нул характерное отличие подхода к рассмотре¬ нию вопроса с точки зрения волновой теории и с точки зрения геометрической оптики. Во многих работах Рытов [66, 1778, 1779] развил теорию диффракции света на бегущих ультра¬ звуковых волнах, исходя из метода рассмотрения Бриллюэна (см. также Мертенс [3550, 3551]). Наконец, Циттерт [438], основываясь на явле¬ нии многократной диффракции, предложил си¬ стему уравнений для определения интенсивности диффрагированного света, составленную в более наглядной форме. Недавно Аггерваль [2287, 2288] распространил теорию Рамана—Ната на высокие ультразвуковые частоты и рассчитал интенсивности света в первом и втором диффрак- ционном порядках. Из его соображений следует, что теории, выдвинутые Бриллюэном, Рытовым и Давидом, можно рассматривать как специальные случаи обобщенной теории Рамана—Ната. В упомянутых до сих пор теоретических рабо¬ тах рассматривались всегда явления диффрак¬ ции Фраунгофера, т. е. диффракции параллель¬ ного пучка световых лучей на ультразвуковой волне. Малер [1277] детально исследовал диф- фракцию Френеля на ультразвуке при помощи приближенного метода Маскара. Более подробное рассмотрение этих весьма сложных математических теорий и методов рас¬ чета вывело бы нас далеко за пределы предлагае¬ мой книги. Превосходное изложение различных теорий диффракции света на ультразвуковых волнах можно найти в работе Ната [1403]. Не так давно Номото [3659, 3660] дал прекрас¬ ную основанную на геометрической оптике теорию различных видов диффракции света на ультра¬ звуковых волнах. При этом он распространил расчет, сделанный Люка и Бикаром для случая перпендикулярного падения света, также на случай наклонного падения светового пучка. Отметим еще одно обстоятельство. Выше уже говорилось о попытках Бриллюэна [368] объяс¬ нить явление диффракции света на ультразвуко¬ вых волнах селективным отражением под углом Брэгга от фронтов звуковых волн; то же пытались сделать Дебай и Сирс в своих первых работах. Хотя это ведет к получению правильных значе¬ ний углов диффракции, однако большая интен¬ сивность спектров высшего порядка не может быть в этом случае объяснена. Дело в том, что при медленных изменениях коэффициента пре¬ ломления на расстоянии, равном длине световой
190 Глава III. Прием и измерение ультразвука волны, можно пренебречь отражением света от среды с переменным показателем преломления. При переходе к очень коротким звуковым вол¬ нам порядка 10“2 см и меньше, что соответствует в жидкости звуковым частотам порядка 104 кгц, можно получить соответственно больший гра¬ диент коэффициента преломления. Тогда создает¬ ся возможность достаточного для измерений отра¬ жения света под углом Брэгга. Партхасаратхи [1528] провел подобные опыты со звуковыми волнами длиной 0,065 и 0,05 мм и получил при определенных углах падения в направлениях, отвечающих условию Брэгга, диффракционные спектры увеличенной яркости. На фиг. 233 изображена картина диффракции Фиг. 233. Диффракции света ртутной лам¬ пы на ультразвуковой волне с частотой 20 мггц при различных углах падения. света на звуковой волне частотой 20 мггц в толуо¬ ле, освещаемой под разными углами неразложен- ным светом ртутной дуги. Отчетливо видно, что при угле падения 30'54", приблизительно удо¬ влетворяющем условию Брэгга, появляется тре¬ тий порядок линий b н с. Номото [1422] установил, что при частоте 30 мггц отражение оказывается настолько силь¬ ным, что диффракционные спектры, невидимые при строго перпендикулярном падении луча на звуковую волну, сразу появляются, как только угол падения становится равным углу Брэгга. Подставим в соотношение (148) для диффракции при косом падении света значение угла падения, равное углу скольжения <pg и значение угла диффракции afe = 2<pG. Тогда оно примет вид откуда уже легко получить известную формулу Брэгга Для малых углов cpG она принимает вид Отсюда видно, что при косом падении световых лучей обычная диффракция на звуковой волне и явления, вызываемые отражением Брэгга от фронтов звуковых волн, дают одинаковые зна¬ чения углов диффракции; поэтому возникают трудности в количественном определении интен¬ сивностей диффракционных максимумов, вызван¬ ных каждым из указанных явлений в отдель¬ ности. Весьма точные исследования явления отра¬ жения Брэгга при наклонном падении световых лучей на звуковую волну в жидкости произвел недавно Номото [1428]; частота ультразвука в его опытах была равна 3,22 и 4,71 мггц. Резуль¬ таты проделанных им измерений приведены на фиг. 234 в виде зависимости интенсивности от¬ дельных диффракционных спектров от угла па¬ дения света <р. Они полностью подтверждают при¬ веденную выше формулу (167а). Около основных максимумов, наблюдаемых под углами Брэгга, находятся боковые максимумы под углами, опре¬ деляемыми из формулы Для более подробного ознакомления следует об¬ ратиться непосредственно к цитируемой работе. Исследование диффракции света на ультра¬ звуковых волнах в жидкостях вплоть до частоты 177 мггц было проведено Рытовым (1778, 1779], а также Бхагавантамом и Рао [2460, 2462]. Было найдено, что при частотах выше 50 мггц постепенно исчезает нормальная диффракция и все сильнее выступает на первый план селектив¬ ное отражение под углом Брэгга. Селективное отражение имеет место также при диффракции на ультразвуке в воздухе; это под¬ тверждает приведенная на фиг. 219 фотография, полученная Корффом. Длина звуковой волны была равна 8-10_3 см, так что градиент коэффи¬ циента преломления был особенно велик. Тео¬ рия такого отражения на ультразвуковых вол¬ нах также разрабатывалась Экстерманом и Вейг- лом [583].
§ 4. Оптические методы 191 До сих пор всегда предполагалось, что по¬ перечное сечение светового пучка велико по сравнению с длиной волны ультразвука. Если же ширина светового пучка будет порядка половины длины волны ультразвука, то диф- Фиг. 234. Зависимость интенсивности I отдель¬ ных диффракционных максимумов от угла паде¬ ния света ср. фракционные явления наблюдаться не будут, а световой луч получит только некоторое ис¬ кривление, обусловленное градиентом плот¬ ности в звуковой волне. В случае стоячих волн, которые, как указывалось выше в начале этого пункта, появляются и исчезают 2f раз в секун¬ ду, отклонение светового луча будет происхо¬ дить периодически с частотой звука в обе сто¬ роны от положения покоя; при этом видимая первоначально на экране светлая линия с рез¬ кими очертаниями превратится в расплывча¬ тое пятно. Указанное явление сохраняется и для бегущей волны, так как в месте облучения градиент плотности жидкости меняется также периодически со звуковой частотой. Это явле¬ ние наблюдали сначала Люка и Бикар [1241, 1242], а затем исследовал Номото [1421]. Соот¬ ветствующие фотографии приведены на фиг. 235. Резкое изображение светового пучка (фиг. 235, а) при возбуждении звуковой волны расширяется (фиг. 235, б). Угол 6, определяющий отклонение луча света при прохождении через ультразвуковую волну с длиной волны X, может быть подсчитан следующим образом. Обозначим через I длину пути света в звуковой волне. На протяжении Фиг. 235."Расширение узко¬ го светового пучка (а) шири¬ ной меньше \/2 при прохожде¬ нии сквозь звуковую волну ( по Люка и Бикару). отрезка I показатель преломления жидкости п испытывает периодическое изменение соглас¬ но уравнению где z—расстояние в направлении движения звуковой волны с частотой /, с—скорость звука, £п—амплитуда изменения показателя прелом¬ ления вследствие колебаний давления Ар в звуковой волне. Тогда радиус кривизны свето¬ вого луча определится соотношением и, следовательно, Согласно формуле Лорентц — Лоренца где р —плотность жидкости; поэтому Ввиду того что Для воды &=7,8-10"11; при частоте звука 600 кгц, т. е. длине волны Х=2,5 мм, и /=4 см
192 Глава III. Прием и измерение ультразвука получим 0=12,5-10-10 Ар. Звуковая мощность 1 вт/см2 создает в воде давление около 1,7*106 дин/см2 (см. гл. II, § 5, п. 5); следовательно, 6^0,1°, т. е. резкая полоса света на экране, нахо¬ дящемся на расстоянии 1 м от звуковой волны, расплывается в полосу шириной около 3,4 мм. Укажем еще на одно интересное оптическое явление. Впервые его наблюдал Бусс [394] при попытке определить разность давлений в ультразвуковой волне в жидкости, пользуясь интерферометром Жамена или Маха. Уже при малых интенсивностях звука наблюдался сдвиг интерференционных полос на величину, рав¬ ную половине полосы, однако с увеличением силы звука этот сдвиг не возрастал, а только менялась видимость картины. Это непонятное явление было подробно изучено Бэром [159], который применил улучшенную аппаратуру. Он затемнил все световые лучи, которые испыты¬ вали диффракцию на звуковой волне и изменили при этом свою частоту и, следовательно, не могут уже участвовать в интерференции. Тогда упомянутое явление может быть объяс¬ нено на основании теории Рамана—Ната о фа¬ зовой модуляции света звуковой волной. Два световых пучка, интерферирующие в приборе Ждмена, имеют амплитуды, равные 1 и J0(a), где J0—функция Бесселя нулевого порядка, а—величина, определяемая формулой (149). Действительно, было экспериментально уста¬ новлено, что для значения а =2,4 интерферен¬ ционные полосы исчезают, а для значения а =3,8 они имеют наилучшую видимость. Фиг. 236. Схема оптической установки для наблюдения ультразвуковых волн. В заключение нужно упомянуть о предло¬ женном Бэром и Мейером [161] методе, который дает возможность при помощи диффракции све¬ та на ультразвуке определить не только нали¬ чие звуковой волны, но также ее форму и на¬ правление ее распространения. Для этой цели вместо обычно применяемой щели, расположен¬ ной параллельно фронту звуковой волны, на экран отображается множество лежащих в од¬ ной плоскости отверстий (фиг. 236). Экран В может быть сделан из картона с большим ко¬ личеством равномерно расположенных (на рас¬ стояниях от 2 до 10 мм) булавочных отверстий. Фиг. 237. Преломление ультразвуковой волны алю¬ миниевой призмой в ксилоле (фотография Бец-Бар- дили по методу Бэра и Мейера). Конденсорная линза Ог освещает экран В и создает изображение лампы L в полости объ¬ ектива 02, отображающего отверстия на экра¬ не 5. В ванне с жидкостью при помощи кварца Q возбуждается звуковая волна. По обеим сто¬ ронам световых точек, образованных на экра¬ не S светом, прошедшим сквозь звуковую вол¬ ну, появляются диффракционные спектры, при¬ чем соединяющая их линия лежит в направле¬ нии распространения звуковой волны. Таким образом, мы получаем на экране как бы изо¬ бражение всей звуковой волны. На фиг. 237 приведена фотография, где идущая слева звуковая волна падает на алю¬ миниевую призму и отклоняется от первона¬ чального направления вследствие того, что ско¬ рость звука в алюминии больше, чем в жидко¬ сти. Уменьшение числа диффракционных спек¬ тров у отдельных световых точек одновременно дает представление об уменьшении интенсивно¬ сти звуковой волны в результате поглощения в жидкости. На фиг. 238 изображен случай падения волны из ксилола в воду под углом 35,5°. Отчетливо видны отраженный и прелом¬ ленный звуковые лучи. Угол преломления мо¬ жет быть легко измерен, и на основании вели-
§ 4. Оптические методы 193 Фиг. 238. Преломление и отражение ультразвука на поверхности раздела ксилола (наверху) и воды (вни¬ зу) (по Бэру и Мейеру). чины показателя преломления может быть оп¬ ределено значение скорости звука в одной жидкости по отношению к другой. На этой же установке можно наблюдать диффракцию зву¬ ковой волны на помещенной в жидкости про¬ волочной решетке и измерить углы диффрак¬ ции. Это также было проделано Бэром и Мейером [161]. При из¬ вестной постоянной проволочной решетки это дает еще один метод измерения длины звуковой волны и, следовательно, скорости звука в жидкости. Бец-Бардили [253] получил ряд прекрасных фотогра¬ фий при помощи указанного мето¬ да Бэра и Мейера, который содей¬ ствовал развитию всей ультразву¬ ковой оптики. Гидеман и Асбах применили этот метод для опреде¬ ления областей максимальной звукопроводности клинообразной пластинки [863] и для исследова¬ ния распределения амплитуд в зву¬ ковом поле колеблющегося кварца [865]. Фотография, относящаяся к последнему случаю, приведена на фиг. 239. Метод Бэра и Мейера использовал Каннуна [1015] для измерения коэффициента диффузии в жидкостях. Как показано в гл. IV, § 1, п. I, скорость звука в растворе является функцией концентрации. Отсюда следует, что можно оп¬ ределить коэффициент диффузии на основании изменения скорости звука во времени и в про¬ странстве в жидкости, где происходит диффузия. 13 Л. Бергман Фиг. 239. Распределе¬ ние ампли¬ туд в ультра¬ звуковом поле колеб¬ лющегося кварца. Для этой цели Каннуна получает изображение множества щелей, расположенных друг над другом, причем световые лучи от щелей про¬ ходят сквозь жидкость, в которой происходит диффузия. Одновременно в жидкости перпен* дикулярно к направлению диффузии распро¬ страняется звуковая волна. По расстоянию между диффракционными максимумами от¬ дельных щелей может быть определена скорость звука в соответствующем слое, а отсюда и коэффициент диффузии, если известно соотно¬ шение между скоростью звука и концентраци¬ ей. Пробные опыты с метиловым спиртом дают возможность считать этот метод достаточно пер¬ спективным. 3. Метод вторичной интерференции В конце 1933 г. Бахэм, Гидеман и Асбах [137] сообщили о новом методе, при помощи которого могут быть сделаны видимыми стоя¬ чие ультразвуковые волны. Вначале авторы рассматривали этот метод как разновидность теневого метода. Бахэм [132] применил его также для наблюдения бегущих звуковых волн, используя конденсатор Керра для стробоско¬ пического освещения. В своих более поздних работах [120, 866] авторы высказывают мысль, что они сделали видимыми линии схождения Фиг. 240. Схема оптической установки для наблюдения ультразвуковых волн методом вторичной интерференции (по Гидеману). света, получающиеся за счет искривления па¬ дающих параллельно световых лучей в звуко¬ вой волне (см. фиг. 230). Схема установки представлена на фиг. 240. Щель Р освещается сильным источником света. Выходящий из объ¬ ектива 01 параллельный пучок света направ¬ ляется на возбужденную кварцем Q звуковую волну. Объектив 02 фокусируется на какую- либо плоскость в звуковой волне или за ней, в которой ясно выражены светлые линии схо¬ ждения Люка и Бикара. Эту систему светлых полос можно наблюдать визуально, а при до¬ статочной силе света можно получить картину линий схождения на экране S в плоскости изо¬ бражения объектива 02. Оптическая установ¬ ка в основном совпадает с установками Дебая—■ Сирса и Люка—Бикара, схема которых пред¬
194 Глава III. Прием и измерение ультразвука ставлена на фиг. 205. Разница заключается лишь в том, что на экране S мы видим вместо изображения щели Р изображение плоскости, содержащей линии схождения. Меняя поло¬ жение объектива 02 или, что приводит к тому же результату, сдвигая экран S при определен¬ ном положении объектива, можно легко перей¬ ти от одной установки к другой. На фиг. 241 приведено несколько фотогра¬ фий стоячих и бегущих волн, полученных Гидеманом и его сотрудниками посредством указанного метода. На фиг. 241, а изображена плоская стоячая волна, на фиг. 241,6—стоячая волна, отраженная под углом 45°; в последнем случае звуковая волна, отражаясь от рефлек¬ тора, видимого в правом верхнем углу фото¬ графии, падает перпендикулярно ко дну кюве¬ ты, чем и достигается образование стоячей метод измерения длины звуковых волн. Для этой цели кювета с созданной в ней стоячей волной делается подвижной и может сдвигать¬ ся на определенное расстояние при помощи микрометрического винта; при этом подсчиты¬ вается число полос, проходящих в поле зрения мимо метки. Таким образом, наблюдение ведет¬ ся всегда при одинаковых оптических условиях и требование строгой параллельности светового пучка становится необязательным. Достигае¬ мая этим методом относительная точность из¬ мерения длины волны составляет 0,001%; точ¬ ность измерения абсолютных значений звуко¬ вых скоростей достигает 0,01%. Гидеман и Зей- фен [881] применили этот метод, чтобы по рас¬ стоянию между линиями волновой решетки из¬ мерить частоты гармоник пьезокварца. Они же на основании изменения полос при расстройке Фиг. 241. Фотографии звуковых волн, полученные методом вторичной интерференции. а—стоячая звуковая волна в ксилоле, б—две пересекающиеся под прямым углом стоячие волны в ксилоле, в—диффракция бегу¬ щей звуковой волны на краю экрана, г—звуковые волны, излучаемые торцевой поверхностью колеблющегося кварца. волны. На фиг. 241, в можно видеть полученную тем же методом с применением стробоскопиче¬ ского освещения картину диффракции бегу¬ щей звуковой волны на краю экрана. Идущая слева звуковая волна встречает на своем пути тонкую стальную пластинку, опущенную в кю¬ вету сверху. Хорошо видны диффракционные явления около края пластинки. Наконец, на фиг. 241, г изображены звуковые волны, излу¬ чаемые торцевой поверхностью колеблющегося кварца при частоте 3005 кгц. Если в описанном методе используется строго параллельный пучок света, то светлые полосы, наблюдаемые в поле зрения и находящиеся друг от друга на рас¬ стоянии Х/2 в случае стоячей волны и на рас¬ стоянии X в случае бегущей волны, будут вы¬ ражены очень резко; особенно хорошо это видно на фиг. 241, а. Фотографии на фиг. 241 сдела¬ ны с увеличением, равным 14. Большая заслуга Гидемана и его сотруд¬ ников [132, 133, 136, 1910] заключается в том, что они создали на этой основе очень точный генератора определяли сглаживание резонанс¬ ной кривой демпфированного жидкостью кварца. Для объяснения описанного- явления можно еще сказать следующее. Если объектив 02 сфо¬ кусирован на поверхность кюветы или звуко¬ вой волны, то на экране S будет наблюдаться изображение последней и установка будет по¬ добна установке в теневом методе, описанной в п. 1 настоящего параграфа (см. фиг. 187 или 193). Разница заключается лишь в том, что в последнем случае используется строго па¬ раллельный пучок света и максимум нулевого порядка не затемняется. Об этом уже говори¬ лось в п. 2 настоящего параграфа при описании опытов Дебая, Сака и Кулона, которые первы¬ ми дали правильное толкование результатов наблюдений ультразвуковой решетки, опубли¬ кованных Гидеманом и сотрудниками. Они считали, что здесь имеет место получение опти¬ ческих изображений звуковых волн за счет вторичной интерференции света диффракцион¬ ных максимумов. Еще лучше это было обосно¬
§ 4. Оптические методы 195 вано опытами Бэра (см. п. 2 настоящего па¬ раграфа). Разумеется, при этом известную роль играет также схождение света, вызванное ис¬ кривлением световых лучей в звуковой волне. Полосы на фотографиях ультразвуковой ре¬ шетки, полученных по методу Бахэма, Гидемана и Асбаха, будут особенно яркими в том слу¬ чае, если объектив 02 (см. фиг. 240) удастся сфокусировать на плоскость, где имеется наи¬ большее схождение световых лучей. Однако это возможно лишь в том случае, когда линии схождения находятся либо в плоскости выхода света из звуковой волны, либо еще дальше за этой плоскостью, так как непосредственное на¬ блюдение этих линий внутри звукового поля при помощи оптической системы невозможно (см. п. 2 настоящего параграфа). К тому же в стоячих волнах линии схождения непрерывно сдвигаются в направлении распространения све¬ та. Последнее связано с тем, что сжатия и раз¬ режения в жидкости при стоячей волне перио¬ дически появляются и исчезают. Если учесть изменение во времени показателя преломления, предполагая, что оно происходит по синусои¬ дальному закону, и пренебречь пространствен¬ ными изменениями Ьп в направлении звуковой волны, то приведенное выше выражение (160) для расстояния у0 между первыми линиями схождения и плоскостью вступления света в звуковую волну примет вид Из этого выражения вытекает, что для мо¬ мента времени £=0 у = оо; только через чет¬ верть периода звукового колебания у достига¬ ет своего наименьшего значения y0=const/[/^n, чтобы затем опять увеличиться до бесконечно¬ сти. Бахэм [133] установил, что линии схожде¬ ния наибольшую часть периода находятся в точке у0 и вблизи нее. Он произвел расчет, хорошо совпавший с экспериментальными дан¬ ными, согласно которому глаз в течение чет¬ верти периода видит полосу максимальной ши¬ рины Х/15, в то время как остальную часть полупериода полосы кажутся сильно размыты¬ ми (в течение второго полупериода полосы на¬ ходятся в бесконечности). При стробоскопическом освещении бегущей волны ширина полосы обусловливается дли¬ тельностью освещения. Кратковременность ос¬ вещения при использовании конденсатора Керра может быть достигнута следующим образом. Переменное напряжение высокой частоты пода¬ ется на усилительную лампу с таким отрица¬ тельным смещением, что только верхушки кри¬ вой напряжения попадают на нижнюю нели¬ нейную часть характеристики. Тогда с анодной нагрузки лампы снимается напряжение в в де острых пиков, длящихся небольшую часть пе¬ риода. В течение остальной части периода на¬ пряжение равно нулю. Накладывая на кон¬ денсатор Керра, как обычно, добавочное по¬ стоянное напряжение, мы получим для бегу¬ щих волн полосы на расстоянии X; при отсут¬ ствии же постоянного напряжения свет будет проходить 2 раза в течение периода и расстоя¬ ние между полосами будет равно Х/2. Позднее Номото описал еще один метод* позволяющий сделать видимыми стоячие уль¬ тразвуковые волны. Его отличие от метода Бахэма, Гидемана и Асбаха состоит в том, что* в оптической установке отсутствует объектив 02 (см. фиг. 240); параллельный пучок света, про¬ ходящий через звуковую волну, образует на экране S систему светлых и темных полос, расстояние между которыми не меняется с уда¬ лением экрана от кюветы. Особенность этого* метода, который также основывается на явлении, вторичной интерференции световых пучков, по¬ лучаемых при диффракции на звуковой волне,, заключается в том, что видимость полос меняется по мере изменения расстояния D до экрана. Имеются области, где полосы выражены особенно отчетливо, и места, где они почти полностью исчезают. В табл. 17 приведены значения расстояния^* соответствующие хорошей видимости и полному исчезновению полос для следующих условий' опыта: частота ультразвука 1855 кгц, длина волны 0,78 мм, глубина области звуковой вол¬ ны 1,2 см. Величина Du определяет наиболее Таблица 17 ПОПЕРЕМЕННОЕ ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ИСЧЕЗНОВЕНИЕ КАРТИНЫ ЗВУКОВОЙ ВОЛНЫ ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ РАССТОЯНИЯ D МЕЖДУ ЗВУКОВЫМ ПОЛЕМ и плоскостью ИЗОБРАЖЕНИЯ Расстоя¬ ние D, см Оптическое изображение Du, см AD=d 7 Видимое, не очень четкое ^28 Очень четкое 53—60 Невидимое 56,5 ^84,5 Очень четкое 56,0 109—116 Невидимое 112,5 ^140,5 Очень четкое 56,5 169 Невидимое 169 я&197 Четкое 56,0 225 Нечеткое, но видимое 225
196 Глава III. Прием и измерение ультразвука точно положение точек исчезновения полос. Можно видеть, что расстояние этих точек друг от друга &D =d в пределах точности измерений со¬ храняет неизменную величину. Величина d не зависит от силы звука; но увеличение пути света в звуковом поле ухудшает качество изображе¬ ния полос на больших расстояниях. Уменьшение же частоты ультразвука приводит к возрастанию величины d и к удалению первой точки наилуч¬ шей видимости полос от плоскости выхода света из звукового поля. Номото нашел, что для частоты 684 кгц по¬ лосы становятся заметны на расстоянии D =50 см и хорошо видны при D =2104: Ю см. На более высоких частотах (/=1855 кгц) они ясно выраже¬ ны уже непосредственно у самой стенки кюветы. Эти результаты находятся в полном согласии с наблюдениями Бэра (см. п. 2 настоящего пара¬ графа), который установил, что при прохождении светом звукового поля амплитудная световая решетка возникает только для достаточно корот¬ ких звуковых волн, т. е. при достаточном искрив¬ лении световых лучей. РаманиНат в своих ра¬ ботах предполагали, что в плоскости выхода световых лучей имеет место в основном фазовая модуляция света. Исходя из этих же предполо¬ жений Номото создал хорошо согласующуюся с экспериментальными данными теорию периоди¬ ческого появления и исчезновения полос вне зву¬ кового поля. Согласно этой теории, плоскости наилучшей видимости полос находятся на рас¬ стояниях от плоскости выхода световых лучей из звуково¬ го поля, а плоскости, где полосы исчезают совсем, расположены на расстояниях Для величины d Номото нашел формулу из которой видно, что она не зависит от силы звука и длины пути света в звуковом поле. Величина d пропорциональна квадрату длины звуковой волны и обратно пропорциональна дли¬ не волны света. Эксперименты, результаты кото¬ рых легли в основу табл. 17, производились при А=5460,7 АиХ = 0,778лш. Это дает дляд! теоре¬ тическое значение, равное 55,7 см, в то время как среднее значение, полученное из измерений, рав¬ но 56,25 см. Ввиду того что d зависит от длины волны света, для получения контрастных изо¬ бражений ультразвуковой решетки необходимо применять свет, пропущенный через фильтр, или монохроматический свет. Преимущество метода Номото по сравнению с описанным выше методом Гидемана и сотрудни¬ ков заключается в применимости первого из них для низких звуковых частот, где не наблюдается еще ясно выраженных линий схождения, т. е. достаточной амплитудной модуляции фронта световой волны. Пишароти [1605], используя теорию Рамана— Ната, независимо от Номото теоретически рас¬ смотрел вопрос о наблюдении бегущих звуковых волн при освещении их параллельным пучком Фиг. 242. К выводу формулы для периода видимости d. световых лучей. Наконец, Нат [1400] дал еще .более общую теорию этого явления. Партхасара- тхи [ 1531 ] экспериментально проверил и подтвер¬ дил правильность формулы d=X2/2A для случая стоячей волны. Для бегущих звуковых волн, которые могут наблюдаться только при стробо¬ скопическом освещении, формула для d прини¬ мает вид Это было показано Натом в дополнении к работе Партхасаратхи [1531]. Нат исходит из предположения, что при диф¬ фракции пар.аллельного светового пучка на ульт¬ развуковой решетке возникают новые параллель¬ ные пучки света, угловые направления которых <pk определяются формулойsincpfe=&A/X. Там, гдеэти волновые пучки интерферируют с первичным пучком, возникает результирующая волна с амплитудной модуляцией, меняющейся периоди¬ чески с удалением от ультразвуковой решетки так, что места хорошей и плохой видимости периоди¬ чески следуют друг за другом. Как показал Нат, величина этого периода может быть легко рассчитана. На фиг. 242 изображены интерфери¬ рующие волновые пучки нулевого и k-ro поряд¬ ка. Чтобы получить хорошую видимость ультра-
§ 4. Оптические методы 197 звуковой решетки в обеих плоскостях А я В, в этих местах должно быть одинаковое условие интерференции двух световых пучков, т. е. долж¬ но выполняться соотношение d — dcos<Pk = /гЛ, где п—целое число. Как было указано, sin^= = ЛЛ/Х. совпадающую в случае т= 1с приведенной выше формулой для бегущей звуковой волны (169). Номото [1423, 1430] рассчитал также распре¬ деление освещенности в плоскостях, где звуко¬ вая волна имеет наилучшую видимость. Для слу¬ чая стоячих волн он получил следующую фор¬ мулу, характеризующую распределение световой Фиг. 243. Распределение освещенности в плоскостях лучшей видимости стоячих волн для различных значений силы звука. Поэтому интенсивности / в направлении л; (т. е. параллель¬ но направлению распространения звуковой вол¬ ны): Так как отношение АД обычно является малой величиной, квадратный корень может 1 &2Л2 быть представлен в виде двучлена 1 —^ ~~^2“ и формула принимает вид Если подставить теперь сюда n=mk2 (т= 1, 2, 3, ...), то получим формулу Здесь a—величина, определяемая выражением (149), a J2k+i—функция Бесселя (2£+1)-го поряд¬ ка. На фиг. 243 графически изображено рассчи¬ танное по формуле (170) распределение освещен¬ ности для разных значений а, т. е. для различ¬ ной интенсивности ультразвука. При возраста¬ нии последней между главными максимумами, находящимися на расстоянии Х/2, появляются добавочные максимумы. Они обусловлены возни¬
198 Глава III. Прием и измерение ультразвука кающими при увеличении интенсивности уль¬ тразвука диффракционными спектрами высших порядков. Произведя микрофотометрирование изображений звуковых волн, Номото [1430] экспериментально подтвердил эти результаты. Интересно отметить, что аналогичные явле¬ ния при диффракции света на обычной диффрак¬ ционной решетке наблюдал и теоретически обос- новал Винкельман [2163]. На это обстоятель¬ ство указали Гидеман и Шройер [880], которые дали наглядное истолкование периодичности изображений, получаемых при помощи диффрак¬ ционных решеток. Построим графически (фиг. 244) систему интер¬ ферирующих между собой плоских волн нулево¬ го и ±1-го порядка; теперь можно качественно определить положение появляющихся вследствие интерференции областей максимальной освещен¬ ности. На фиг. 244 они представлены в виде вы¬ тянутых в горизонтальном направлении ромбов. Картина решетки повторяется в пространстве с периодом d=2\2/A. Два раза она испытывает относительный сдвиг на Х/2. Следует обратить внимание на то, что в случае стоячей волны в течение периода колебаний возникают два распре¬ деления плотности, а следовательно, две диффра- гирующие системы, сдвинутые друг относительно друга на полупериод по времени и на Х/2 в про¬ странстве. Чтобы представить себе получающуюся в этом случае картину, нужно на фиг. 244 мыслен¬ но наложить второй такой же чертеж, сдвинутый на Х/2; получаемое распределение освещенности имеет уменьшенный в 4 раза период, как и тре¬ бует теория. Как видно на фиг. 244, в простран¬ стве между областями лучшей видимости картина ультразвуковой решетки должна иметь двойное количество полос. Это наблюдалось на опыте сна¬ чала Партхасаратхи [1531], а затем Гидеманом и Шройером [880]. Явление периодической видимости решетки (или звуковой волны) в различных плоскостях на пути параллельного пучка света можно объяс¬ нить также тем, что вследствие френелевой диф- фракции света на решетке возникают фазовая и амплитудная модуляции, периодически следую¬ щие друг за другом в пространстве. Из них лишь последняя может наблюдаться оптическими мето¬ дами. Если же вместо диффракции света рас¬ сматривать диффракцию ультразвуковой волны на решетке, помещенной в жидкость, то можно сделать видимой и фазовую и амплитудную моду¬ ляции звуковой волны, возникающие в простран¬ стве за решеткой. В частности, метод НомсЗто (см. выше в этом пункте) со стробоскопическим освещением применяется для получения изобра¬ жения фронта звуковых волн, для наблюдения же распределения интенсивности в звуковой вол¬ не можно воспользоваться теневым методом без прерывистого освещения. Такие эксперименты были недавно с успехом осуществлены Номото [1427]. Хейнеман [2989] применил метод фазового контраста, разработанный Цернике для микро¬ скопических целей, чтобы сделать видимыми ультразвуковые стоячие волны в ксилоле. Для этой цели он использовал установку, изображен¬ Ф и г. 244. Схематическое изображение периодических явлений при наблюдении звуковых волн.
§ 4. Оптические методы 199 ную на фиг. 240, поместив между 0„ и S на место диффракционной картины нулевого порядка щели Р фазовую пластинку. Этот способ дал возможность сделать видимой стоячую звуковую волну очень малой интенсивности (чистая фазовая решетка), в то время как при помощи других методов (теневой метод, метод вторичной интер- ференции) этого не удалось добиться. Однако при больших интенсивностях звука метод фазо¬ вого контраста не дал результата. Хейнеман объясняет это сдвигом световых частот в отдель¬ ных диффракционных порядках, связанным с эффектом Допплера. Как видно из табл. 15, только свет четных диффракционных порядков является когерентным и способным к интерферен¬ ции со светом нулевого порядка. Поэтому в слу¬ чае, когда свет нулевого порядка подвергается воздействию фазовой решетки, действие сводится к половине того, которое имеет место в отсутст¬ вие эффекта Допплера. Совсем иначе обстоит дело при рассмотрении бегущей ультразвуковой волны при стробоскопическом освещении. Со¬ гласно новым исследованиям Торикаи и Негиши [5062], в этом случае метод фазового контраста дает значительно больше деталей, чем теневой метод. На основании теоретических соображений отставание по фазе, вносимое фазовой пластин¬ кой, должно составлять тс/2, а оптимальная величина абсорбции пластинки должна меняться с изменением интенсивности звуковой волны. В обоих упомянутых выше методах (Гидемана с сотрудниками и Номото) для получения изобра¬ жения ультразвуковых волн применялся строго параллельный пучок света. Однако хорошее изображение стоячих ультразвуковых волн мож¬ но получить также очень простым способом без применения оптических устройств, если ис¬ пользовать расходящийся пучок световых лучей (Бергман и Гёлих [243, 244]). На фиг. 245 пред¬ ставлена схема используемой при этом установки. Источником света служит небольшая 4-ваттная лампа с прямой нитью накала (длиной 12 мм). Для затемнения бокового света она помещается в предохранительный кожух с ирисовой диафраг¬ мой на передней стенке. Лампа находится на расстоянии а, равном нескольким сантиметрам, от кюветы Т с жидкостью, в которой возбуждает¬ ся звуковая волна. Нить накала лампы располо¬ жена параллельно фронту звуковой волны. С дру¬ гой стороны от кюветы на расстоянии b помещает¬ ся экран Sr При возникновении в кювете стоя¬ чей волны на экране появляются светлые и тем¬ ные полосы. На фиг. 246 приведены фотографии, получен¬ ные при двойном увеличении. Частота звуковых волн в кювете была при этом равна 1650 кгц (ле¬ вый снимок) и 3060 кгц (правый снимок), а рас¬ стояния а и b были равны соответственно 14 и 47 см. Как видно на снимках, светлые полосы выражены достаточно резко. Сила света настоль- Фиг. 245. Схема установки для на¬ блюдения ультразвуковых волн в рас¬ ходящемся пучке света. ко велика, что даже в случае небольшой лампы полосы хорошо видны на экране, находящемся на расстоянии 3 ж от кюветы1). Для более высоких звуковых частот светлые полосы могут быть обнаружены сразу же при выходе светового пучка из кюветы. Это можно доказать, поместив экран или фотопластинку в положение S2 (фиг. 245) так, чтобы проходящий сквозь звуковое поле пучок света скользил по Фиг. 246. Изображение стоячих ультразвуковых волн в ксилоле для двух частот (по Бергману и Гёлиху). а—f = 1650 кгц, б—f = 3060 кгц. ним. Получающееся при этом изображение при¬ ведено выше на фиг. 232. Проведение таких опытов возможно только для стоячих звуковых волн; для бегущих волн картина получается расплывчатой. Зато здесь возникает другое явление, которое особенно хоро¬ шо выражено для высоких звуковых частот по- х) Благодаря простоте установки, не имеющей оптической аппаратуры, этот метод может применяться как для демонстрационных целей, так и в практикуме при определении скорости звука в жидкости.
200 Глава III. Прием а измерение ультразвука рядка 10 ООО кгц и выше, что в ксилоле соответст¬ вует длинам волн 0,1 мм и меньше. Оно заклю¬ чается в том, что при освещении бегущей звуко¬ вой волны расходящимся пучком световых лучей волна выделяет один световой луч, сопровождае¬ мый справа и слева двумя узкими лучами, отде¬ ленными от основного луча резкими темными полосами. На фиг. 247 изображены полосы, видимые на экране (см. фиг. 245). На фиг. 248,<з приведена картина, получающая¬ ся в том случае, когда фотопластинка находится в положении S2, так что проходящие сквозь кювету лучи света скользят по ней. Пересекаю¬ щий звуковую волну световой луч р выражен очень резко. Его направление обусловлено на¬ правлением распространения звуковой волны, а именно, световой луч распространяется строго параллельно фронту волны. При повороте пьезо¬ кварца, возбуждающего звуковые волны, на небольшой угол при том же положении лампы и кюветы световой луч р отклоняется на тот же угол в соответствии с поворотом фронта звуковой волны (фиг. 248, б). С правой стороны на фиг. 248 схематически изображена установка, состоящая из лампы, кюветы и кварца. Если в жидкости распространяются несколько звуковых волн в различных направлениях, т. е. с различными направлениями волновых фронтов, то появится несколько световых лучей. Так, на фиг. 248, в, помимо первичного луча р, соответствующего вол¬ не, излучаемой кварцем Q, видны два других луча г я г'. Один из них соответствует звуко¬ вой волне, отраженной от отражателя R, дру¬ гой—звуковой волне, вторично отраженной от кварца. Наконец, на фиг. 248, г показан случай, когда отражатель повернут в другую сторону, так что световой луч г находится также по другую сторону от основного луча р. Заметен очень слабо выраженный луч г\ относящийся ко вто¬ рично отраженной от кварца звуковой волне. Когда кварц и отражатель R расположены строго параллельно друг к Другу, так что образуются стоячие волны, два световых луча, соответствующие двум бегущим навстречу вол¬ нам, соединяются в один луч (фиг. 248, д). В этом случае проявляется также тонкая структу¬ ра всего светового пучка, вызванная стоячими волнами. Она показана на фиг. 232 для значи¬ тельно более низких частот ультразвука. Описанная экспериментальная установка дает возможность производить оптическими мето¬ дами юстировку излучающего кварца и отражаю¬ щей пластины, что является весьма ценным при проведении прецизионных измерений. Этим же способом могут быть сделаны видимыми звуко¬ вые волны, пересекающиеся в других направле¬ ниях, если вместо протяженного источника света использовать точечный источник. Примером мо¬ жет служить фотография двух пересекающихся под прямым углом звуковых волн, приведенная на фиг. 247, б. Появление одного яркого светового луча при освещении звуковой волны расходящимся пуч¬ ком света можно объяснить следующим образом. На фиг. 248 видно, что интенсивность луча, проходящего сквозь звуковую волну параллель¬ но волновому фронту, больше интенсивности лучей, пересекающих ее под косыми углами. Этот луч будет также ярче света, проходящего сквозь кювету в отсутствие звуковой волны. По- видимому, вследствие преломления и диффрак¬ ции на звуковой волне световые лучи всех сосед¬ них участков собираются в один центральный луч. Согласно Люку и Бикару (см. фиг. 230), такое явление может возникнуть в области сжатия звуковой волны, на которую свет падает перпендикулярно. Это значит, что проходящий сквозь звуковую волну световой луч должен быть параллелен волновому фронту. Такое пред¬ положение позволило бы объяснить также появ¬ ление темных полос по обеим сторонам луча и то обстоятельство, что луч становится уже и резче по мере увеличения частоты ультразвука. Возникновение указанного явления не только для стоячих, но и для бегущих волн может быть истолковано в том смысле, что симметричная концентрация световых лучей в один луч может произойти только в том месте расходящегося све¬ тового пучка, где световые лучи проходят волно¬ вую решетку строго параллельно фронту звуко¬ вой волны. Интенсивность света, проходящего Фиг. 247. Светлые полосы на экране, по¬ являющиеся при прохождении света сквозь бегущую ультразвуковую волну (а) и сквозь две пересекающиеся волны (б) (по Бергма¬ ну и Гёлиху). Полоса р обусловлена прямой, а полоса г—отра¬ женной звуковыми волнами.
Ф и г. 248. След световых лучей, получающихся при прохождении через ультразвуковое поле расходящегося пучка света (по Бергману и Гёлиху). Фотографии сделаны для различных положений кварца и отражателя.
202 Глава III. Прием и измерение ультразвука сквозь звуковую волну в этом месте, всегда будет в среднем больше, чем на соседних участках волны, где вследствие косого падения и движе¬ ния ультразвуковой решетки проходящий свет дает равномерную освещенность. Леви [1198] указывает, что здесь возможна связь с явлени¬ ем, описанным в п. 2 настоящего параграфа, которое заключается в том, что при косом паде¬ нии лучей света на звуковую волну в определен¬ ных направлениях наблюдаются минимумы ин¬ тенсивности диффрагированного света. Недавно Хейнеман [2989а] на основании геометрической оптики дал объяснение явлению диффракции света на бегущих ультразвуковых волнах при прохождении сквозь них расходяще¬ гося пучка света. Из его объяснения следует, что распределение света позади кюветы, в ко¬ торой распространяется ультразвуковая волна, в основном определяется угловой зависимостью спектров нулевого порядка. 4. Диффракция света на нескольких пересекающихся ультразвуковых волнах До сих пор мы рассматривали диффракцию света только на одиночных, обычно плоских волнах. Другими словами, рассматривалась про¬ блема диффракции света на одномерной решетке. Если же возбудить в жидкости две звуковые •Фиг. 249. Диффракция на пересекающихся ультра¬ звуковых волнах. а—диффракция на двух пересекающихся под прямым углом ультразвуковых волнах, б—диффракция на трех ультразвуко¬ вых волнах, пересекающихся под углами 120°. волны, распространяющиеся под углом друг к другу (например, под прямым углом), то воз¬ никнут пересекающиеся двумерные решетки (см. фиг. 241, б). Освещая эти решетки пучком све¬ товых лучей, можно получить соответствующие этим решеткам спектры. Разумеется, щель в этом случае заменяется круглым отверстием. На фиг. 249, а изображен спектр, получен¬ ный на пересекающихся решетках. Источником звука служит кварцевая пластинка, помещен¬ ная в кювете; излучаемая ею звуковая волна отражается от наклоненного под углом 45° отражателя и пересекает падающую волну под Фиг. 250. Диффракция на пространственной решетке, образованной несколькими ультразвуковыми волнами в жидкости (по Шеферу и Бергману). прямым углом. Если использовать в качестве источника звука два различных кварцевых излу¬ чателя, то полученные спектры будут характери¬ зоваться различными постоянными решеток по обоим направлениям. Нет необходимости при¬ водить здесь примеры этих спектров. Такие спектры были почти одновременно опубликованы Бэром и Мейером [161J, Гидеманом и Асбахом [864], Шефером и Бергманом [1829—1832]. Укажем также на спектр пересекающихся ре¬ шеток (фиг. 249, б), полученный при помощи трех звуковых волн одинаковой частоты, пересекаю¬ щихся под углами ‘120°. Естественно, что следующим шагом должно было быть создание трехмерной пространствен¬ ной решетки посредством трех ультразвуковых волн, распространяющихся перпендикулярно друг к другу. По аналогии с диффракцией рент¬ геновских лучей на пространственной решетке кристалла здесь можно было бы ожидать таких же диффракционных явлений для видимого све¬ та. Систематические исследования в этом напра¬ влении впервые были проведены Шефером и Берг¬ маном [1829—1831]. Почти в то же время и независимо от них Гидеман и Асбах [864] опуб¬ ликовали данные о наблюдении диффракции света на пространственной решетке, образован¬ ной многократно отраженными ультразвуковыми волнами. На фиг. 250, а изображена одна из первых фотографий интерференционной картины, полу¬ чаемой при диффракции света на трех направлен¬ ных перпендикулярно друг к другу звуковых волнах одинаковой частоты. Она напоминает плохую фотографию лауэграммы правильного кристалла. Для получения трех звуковых волн
§ 4. Оптические методы 203 в кювету, наполненную ксилолом, были помеще¬ ны под прямыми углами друг к другу три кварце¬ вые пластинки с равными собственными часто¬ тами. При освещении кюветы лучи света про¬ ходили сквозь одну из этих кварцевых пласти¬ нок. Позднее удалось получить такие же диф¬ фракционные картины, применив только одну звуковую волну, многократно отраженную под определенными углами. Особенно удачная фото¬ графия приведена на фиг. 250, б. Она была полу¬ чена следующим образом. В наполненном жид¬ костью стеклянном сосуде кубической формы с длиной ребра 3 см возбуждались при помощи прижатого ко дну сосуда пьезокварца упругие колебания высокой частоты. При этом возника¬ ют колебания также в вертикальных стеклянных стенках сосуда и в жидкости во всех трех направ¬ лениях перпендикулярно к граням куба обра¬ зуются упругие волны. Теорию диффракции света на пространствен¬ ной решетке ультразвуковых волн разработали Фюс и Лудлоф [674]. Мы познакомимся с ней подробнее в гл. V. Здесь укажем только, что, согласно теории диффракции света на ультра¬ звуковой пространственной решетке в жидкости, дйффракционная картина первого порядка изо¬ бражается в виде простой окружности. Примером может служить яркая окружность на фиг. 250, б. Соотношение c=AAf/r связывает радиус этой окружности г с величиной скорости звука с в жидкости, звуковой частотой /, длиной световой волны Л и расстоянием А от плоскости изобра¬ жения до центра кюветы. Это соотношение пере¬ ходит в приведенную выше формулу (146) для диффракции света на плоской звуковой волне, если величину г заменить расстоянием первого диффракционного максимума от центрального максимума. Остальные окружности на фиг. 250, б являются диффракционными спектрами высших порядков. Здесь отчетливо выступает явление многократной диффракции. Каждая точка яркой внутренней окружности вследствие диффракции на пространственной решетке становится цент¬ ром новой окружности. Огибающую этих вто¬ ричных окружностей—окружность с радиусом 2г—можно рассматривать как диффракционный спектр второго порядка по отношению к цент¬ ральной точке. В заключение рассмотрим фиг. 251. Здесь изображен случай, когда из всех распространя¬ ющихся в жидкости волн звуковая волна, распро¬ страняющаяся в горизонтальном направлении, обладает наибольшей интенсивностью. Поэтому особенно хорошо видны полученные вследствие диффракции и расположенные по горизонтали точечные изображения от первого до третьего порядка. Благодаря многократной диффракции вокруг каждого диффракционного максимума возникает окружность, равная по величине окружности центрального максимума. Рассмотренные в этом параграфе оптические методы наблюдения и измерения ультразвуковых волн могут быть применены не только к звуко¬ вым волнам в жидкостях и газах, но позволяют также косвенным и прямым путем сделать види¬ мыми звуковые волны в твердых прозрачных Фиг. 251. Многократная диффракция света на системе звуковых волн в жидкости (по Бергману). телах. Для возбуждения в последних ультра¬ звуковой волны кварцевая пластинка приклеи¬ вается к плоской грани тела или прижимается к этой грани, смазанной тонким слоем масла. Вследствие конечных размеров твердых тел и от¬ ражения звука на граничных плоскостях в твер¬ дых телах в отличие от жидкостей и газов всег¬ да возникают стоячие волны. Помимо этого, вслед¬ ствие колебаний тела, вызываемых поперечным сжатием, стоячие волны возникают также и в остальных направлениях. Поэтому наряду с про¬ дольными волнами в твердых телах возникают поперечные волны и волны сдвига, так что твер¬ дое тело с возбужденными в нем упругими коле¬ баниями высокой частоты обладает очень слож¬ ной ультразвуковой решеткой. В гл. V, § 1, п. 1 мы подробно остановимся на этих явлениях. 5. Методы визуализации звуковых изображений Выше рассматривались способы обнаружения звуковых волн при помощи оптических эффек¬ тов, основанных на диффракции или преломле¬ нии света на ультразвуковых волнах. Укажем еще несколько способов, при которых звуковые волны служат для получения изображения источ¬ ника звука или каких-либо других предметов.
204 Глава III. Прием и измерение ультразвука Для получения таких изображений необходим экран (преобразователь), роль которого сводится к тому, чтобы невидимое звуковое изображение превратить в видимое. Польман [1616, 1617] впервые доказал воз¬ можность получения звуковых изображений пу¬ тем применения звуковых линз. На фиг. 252 дана аналогия между известным методом полу¬ чения оптического изображения предмета и ме¬ тодом получения звукового изображения. Слева представлен случай получения изображений в отраженном свете (звуке), справа—в проходящем свете (звуке). Чтобы получить изображение зву¬ ковой волны на экране, Польман использует следующий эффект. Как подробно будет пока¬ зано ниже (гл. VI, § 6, п. 3), звуковые волны - Подобный экран, реагирующий на ультра¬ звуковые волны, крайне чувствителен; для по* лучения 10-процентного просветления, необхо¬ димого, чтобы глаз различил изображение, тео¬ ретически требуется при оптимальных условиях Фиг. 253. Принцип действия ультразвуковой ячейки для получения изображения. Фиг. 252. К аналогии между звуковыми и оптиче¬ скими изображениями. Оказывают определенное воздействие на ориен¬ тацию небольших плоских или палочкообраз¬ ных частиц, а именно поворачивают их так, что плоскости или соответственно оси частиц ста¬ новятся параллельно фронту звуковой волны. Здесь речь идет о воздействии, аналогичном описанному в гл. Ill, § 1 воздействию на диск Релея. Польман приготовил суспензию из мель¬ чайших частиц алюминия (диаметром примерно 20 р. и толщиной 1,5 ц) в ксилоле и наполнил этой суспензией плоскую кювету, одна сторона кото¬ рой была сделана из звукопроницаемой медной фольги, а другая представляла собой плоскую стеклянную пластину. При падении звуковой волны на эту кювету алюминиевые частицы уста¬ навливались в местах звукового возбуждения параллельно фронту волны. При освещении суспензии через стеклянное окно ориентирован¬ ные в звуковом поле частицы давали зеркальное отражение света и можно было увидеть светлую картину на темном фоне (фиг. 253). сила звука 2,8-10~7 вт/см2. Конечно, при такой малой силе звука время установления частиц исключительно велико. Оно уменьшается с уве¬ личением силы звука и при 3,4-10~3 вт!см2 достигает примерно 0,7 сек. Представляет ин¬ терес также кривая просветления, аналогичная фотографической кривой почернения. Она при¬ ведена на фиг. 254 для угла раствора освещаю¬ щего пучка, равного 5°. Ординатой этой кривой служит относительное увеличение числа ориен¬ тированных частиц, абсциссой—величина, про¬ порциональная силе звука. Согласно диаграмме, допустимы колебания силы звука в отношении 1 : 20Э без наступления насыщения. Ориентиро¬ вание частиц имеет место до тех пор, пока радиус частиц остается меньше длины звуковой волны, поэтому разрешающая сила суспензии зависит от длины волны звука. Фиг. 254. Ориентировс-лие частиц суспензии в ультразвуковом поле (по Польману). Зависимость относительного увеличения числа ориенти¬ рованных частиц в телесном угле 5° от величины b, пропорциональной силе звука. Следующей важной частью устройства являет¬ ся звукофокусирующая система. Согласно Поль¬ ману [1616], не следует применять вогнутое зеркало, так как в этом случае для достижения
§ 4. Оптические методы 205 необходимой резкости изображения необходимо использовать косое падение света, что приводит к сильному астигматизму. Поэтому здесь следует применять зональную пластинку Френеля или линзы. Зональная пластинка состоит из ряда кольце¬ образных чередующихся звукопроницаемых и зву¬ конепроницаемых зон. Радиусы кругов, ограни¬ чивающих отдельные зоны, относятся как корни из целых чисел. Фокусное расстояние такой Фиг. 255. Звуковая линза и зональная пластинка. зональной пластинки составляет f=r\l\y где гх—радиус первой зоны. На фиг. 255 справа по¬ казана состоящая из латунных колец зональная пластинка, построенная Польманом [1616] для случая длины волны 0,6 мм и фокусного расстоя¬ ния 80 см (/^=2,2 см). Недостаток такой зональ¬ ной пластинки, которая уже в 1888 г. использо¬ валась Релеем для акустических целей, состоит в том, что она не пропускает половины падающей звуковой энергии. Как известно, Вуду1) удалось в аналогичном оптическом случае осуществить запоздание по фазе на А/2 четных зон по отно¬ шению к нечетным; тогда действуют все зоны и получается четырехкратное увеличение интен¬ сивности света2). В 1944 г. Эрнст3) использовал этот метод для ультразвуковой зональной пла¬ стинки. В пластинках из алюминия или плекси¬ х) R. W. W о о d, Phil. Mag. (5), 45 (1898). 2) Имеется в виду увеличение интенсивности в центре фокального пятна; поток энергии через пластинку уэвличивается, конечно, только в 2 раза.—Прим. ред. 8) Согласно письменному сообщению Эрнста. гласа, толщина которых выбиралась так, чтобы они были максимально звукопроницаемы для нужной частоты звука, на месте непроницаемых зон вытачивались канавки необходимой глуби¬ ны. Подробности этих экспериментов в настоящее время еще не известны. Исследование резкости фокуса ультразвуковой зональной пластинки проводили Карпачева, Розенберг и Тартаковский [3185], а также Малюжинец [3479]. Для изготовления звуковых линз необходим материал, звуковое сопротивление которого рс мало отличается от звукового сопротивления окружающей среды; это обеспечивает минималь¬ ную величину потерь при отражении на гранич¬ ной поверхности. С другой стороны, для дости¬ жения достаточно большого преломления ско¬ рость звука в материале линзы должна как мож¬ но больше отличаться от скорости звука в окру¬ жающей среде. Следовательно, акустические условия для хорошего материала линзы таковы: при этом индекс 1 относится к материалу линзы, а индекс 0—к окружающей среде. В табл. 18 приведены для некоторых веществ значения р19 а также показатель прелом¬ ления и коэффициент отражения звуковых волн относительно воды и ксилола. Таблица 18 плотность, ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, СКОРОСТЬ ЗВУКА, КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ И ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ ОТНОСИТЕЛЬНО ВОДЫ И КСИЛОЛА Из таблицы видно, что четыреххлористый угле¬ род и хлороформ вполне могут служить в качестве Алюминий . . Литий .... Стекло - . . . Полистирол. . Плексиглас . . Четыреххлори¬ стый углерод Хлороформ . . Материал Коэффициент отражения (в %) относительно Показа¬ тель пре¬ ломления относи¬ тельно
206 Глава 111. Прием и измерение ультразвука материала линзы. Однако данными табл. 18 нельзя ограничиваться, так как жидкость, со¬ ставляющая линзу, заключена между искривлен¬ ными поверхностями фольги, которые в свою очередь дают потери при отражении; последние могут быть подсчитаны согласно выражению (33). Эти потери при отражении могут быть умень¬ шены, если стенки линзы сделать очень тонкими (см. фиг. 6). На фиг. 255 слева изображена построенная Польманом [1616] звуковая линза; стенки линзы Фиг. 256. Фокусирующее действие двояко¬ выпуклой жидкостной линзы (а) (по Джакомини) и плосковогнутой линзы из плексигласа (б) (по Сетту). состоят из медной фольги толщиной 0,01 мм с радиусом кривизны 5,5 см. При наполнении четыреххлористым углеродом эта линза имеет в ксилоле фокусное расстояние 6,4 см и при диа¬ метре 3,5 см относительное отверстие 1 : 1,8. Благодаря отсутствию дисперсии звука та¬ кая линза представляет собой ахромат. На фиг. 256, а изображено действие жидкостной линзы, сделанное ввдимым при помощи теневого метода. По сравнению с жидкостными линзами линзы из твердых веществ имеют преимущество просто¬ ты изготовления. Скорость звука в твердых те¬ лах больше, чем в жидкостях, поэтому собира¬ тельные линзы, которые только и применяются для получения изображения, имеют всегда во¬ гнутую или чаще плосковогнутую форму (см., например, фиг. 256, б). Из обычных металлов применяется алюминий, имеющий, к сожалению, на границе с .водой коэффициент отражения 69%, а на границе с ксилолом даже 76%. Это значит, что при двукратном прохождении звука через такую поверхность алюминиевая линза в воде пропускает только 9,6%, а в ксилоле— только 6% первоначальной энергии звука. Воз¬ можно, что в этом случае может помочь предло¬ женный Эрнстом [559] (см. гл. II, § 5, п. 4) метод покрытия граничной поверхности слоем, уменьшающим отражение1). Эрнст [559] считает литий также очень удобным материалом для изготовления ультразвуковых линз, но эти линзы нельзя применять в воде. В ксилоле можно по¬ лучить с такой линзой прохождение до 94% звуковой энергии при показателе преломления 2,2. Определенные оптические стекла, как на¬ пример FK1, так же как и известные искус¬ ственные материалы—полистирол, плексиглас и др., пригодны для изготовления ультразвуковых линз. У искусственных материалов коэффициент отражения на границе с жидкостями относитель¬ но мал, однако у этих материалов велико погло¬ щение звука, которое при больших энергиях звука может привести к заметному нагреванию линзы. Линзы из твердых веществ имеют, как будет показано в гл. V, § 1, п. 1, два фокусных расстояния (см. фиг. 409), так что должны быть приняты особые меры, чтобы, несмотря на это, получить хорошее изображение. Используя указанный метод визуализации звуковых изображений, Польман построил при¬ бор для испытания материалов. Об этом подроб¬ нее будет сказано в гл. VI, § 4, п. 4. Там же будут приведены полученные этим методом фотографии. Несколько иной способ визуализации звуко¬ вых изображений указал Шустер [4040]. Если плоскость изображения, созданного звуковой волной, находится на поверхности жидкости, то давление звукового пучка вместе с силой тя¬ жести создает на поверхности жидкости возвы¬ шения, зависящие от силы звука. Изображение представляет собой рельефную картину2). Опти¬ ческая теневая установка позволяет перенести это рельефное изображение на экран в виде обыч¬ ного, светового изображения. На фиг. 257 представлена схема такой уста¬ новки. В наполненной водой ванне W помещается звукооптическая часть установки. Выполненная х) О работе Эрнста см. примечание на стр. 113.— Прим. ред. 2) Использование для целей визуализации поверх¬ ностного рельефа жидкости было значительно ранее предложено и использовано Соколовым [1971] и Сеттом [4064].—Прим. ред.
§ 4. Оптические методы 20 Т из пластмассы вогнутая линза L отображает на поверхность жидкости в точку R источник звука Q или предмет О, стоящий на пути звуко¬ вой волны. Отображение происходит при помощи наклоненной под углом 45° стеклянной пласти¬ ны G, служащей звуковым зеркалом. Отображение рельефной картины R на экран В оптическим теневым методом может быть получе¬ но в проходящем или отраженном свете. В пер- апри методе отраженного света—на угол *у'=2а, где п—показатель преломления света в жидкости. Чувствительность метода отраженного света (при использовании воды) при том же качестве тене¬ вой установки в 6 раз больше, чем метода про¬ ходящего света. Правда, метод отраженного све¬ та требует интенсивного источника света, так как коэффициент отражения света на границе воздух—вода мал. Фиг. 257. Схема установки для визуализации звуковых изображений по методу рельефа. вом случае коллиматор, состоящий из точечного источника света Рг и объектива Ь1У помещается под ванной. Свет, отражаясь от зеркала Sx, освещает снизу рельефную картину на поверх¬ ности жидкости. Объектив Ь2 отображает при помощи зеркала S2 поверхность воды на экран В. В задней фокусной плоскости объектива Ь2 рас¬ положена теневая диафрагма I. В случае отражен¬ ного света коллиматор, состоящий из лампы Р2 и объектива L3, помещается над ванной. Полу¬ прозрачная пластина Н и зеркало S2 отражают свет так, что он падает перпендикулярно к поверх¬ ности воды, которая тем же объективом Ь2 через теневую диафрагму / отображается на экран В. В то время как при плоской поверхности воды экран освещается равномерно, при возникновении рельефной картины на поверхности происходит затемнение экрана в местах, соответствующих отклоненным звуковой волной точкам поверх¬ ности. На этих местах лучи света отклоняются и не попадают в диафрагму. При отклонении по¬ верхности жидкости звуковой волной на угол а световой луч испытывает в случае метода про¬ ходящего света отклонение на угол у = (п—1)а» На фиг. 258 представлено несколько фотогра* фий, полученных методом отраженного света. На фиг. 258, а виден источник звука в виде круг¬ лой кварцевой пластинки, колеблющейся одно¬ родно на собственной частоте 4,6 мггц. На фиг. 258, б дано изображение неоднородно колеб¬ лющейся кварцевой пластинки. Ясно видна не¬ большая часть поверхности справа внизу, кото¬ рая вообще не колеблется, в то время как дру¬ гие две части разделены линией. На фиг. 258, в дано изображение куска листовой латуни с тремя, отверстиями разной величины и на фиг. 258, г— изображение ключа перед источником звука в виде кварцевой мозаики диаметром 110 мм с собственной частотой 2,4 мггц. В новой работе Мейера и Троммлера [4868] можно найти еще несколько полученных методом рельефного изоб¬ ражения фотографий колеблющейся пластинки L-среза кристалла ADP. Метод рельефных изображений тем чувстви¬ тельнее, чем меньше поверхностное натяжение жидкости. Руст и Друбба [3924] показали, что поверхностное натяжение свободной поверхности воды может быть понижено, если посыпать ее
208 Глава III. Прием и измерение ультразвука порошком алюминиевой бронзы. Тогда при ма¬ лой силе звука можно получить ясно выраженное изменение формы поверхности жидкости. Хауль, Штудт и Руст [2977, 3912, 3928, 3929] использовали окисляющее действие зву¬ ковых волн, чтобы сделать их видимыми; так, например, слабо подкисленный раствор йодисто¬ го калия с крахмалом с добавлением СС14 уже Фиг. 258. Изображения, полученные при по¬ мощи установки, схема которой показана на фиг. 257 (по Шустеру). а—поверхность однородно колеблющейся кварцевой пластинки, б—поверхность неоднородно колеблющей¬ ся кварцевой пластинки, в—лист латуни с тремя от¬ верстиями, г—изображение ключа; источник зву¬ ка—кварцевая мозаика. через несколько секунд окрашивается в темно- синий, почти черный цвет. В качестве преобра¬ зующего экрана авторы использовали звуко¬ проницаемую пластину, на обратной стороне которой размещено большое количество квад¬ ратных ячеек (сечение 4x4 мм, высота 10 мм), наполненных звукочувствительным раствором. Так как осаждение иода, вызванное ультразву¬ ком (см. гл. VI, § 9), связано с явлениями кави¬ тации, граничное значение силы звука, при которой еще происходит окраска, составляет примерно 0,4 вт/см2. Правда, это граничное значение может быть снижено добавлением али¬ фатического полихлорида или водной эмульсии четыреххлористого углерода [2977], но для прак¬ тических целей этот метод не мог найти примене¬ ния благодаря своему слабому разрешению. Сла¬ бую чувствительность показали также опыты Эрнста и Гофмана [2751], которые пытались использовать в качестве преобразующего экрана лейкородаминовую бумагу, окисляющуюся и окрашивающуюся в красный цвет при облучении. Беннет [2446] использовал в качестве звуко¬ чувствительного вещества нанесенный на стек¬ лянную пластинку и высушенный слой крах¬ мала. Последний под действием ультразвука окрашивается в темный цвет в воде, к которой добавлено небольшое количество спиртового рас¬ твора иода. Этим способом и с применением длительных выдержек Беннету удалось получить отчетливые фотографии звукового поля на рас¬ стоянии нескольких сантиметров от излучателя из титаната бария (частота 1—2 мггц). Шрайбер и Дегнер [4026, 4027] и независимо от них Эккардт и Линдиг [2723] пошли совсем иным путем, чтобы сделать видимыми волны ультразвука. Они нашли, что светящиеся фосфоре¬ сцирующие экраны теряют свое свечение при облучении их ультразвуковыми волнами. Эта потеря свечения происходит точно так же, как в случае освещения люминесцирующего экрана инфракрасным длинноволновым светом. В на¬ чале звукового облучения затронутые места све¬ тятся ярче, чем их окружение, а при более длительном звуковом облучении облученные места становятся темными на светлом фоне. Причиной этого в первую очередь является нагревание светового экрана за счет поглощения ультра¬ звука, хотя не исключено, что здесь имеют значение и другие действия ультразвука. Осо¬ бенно удобными в качестве фосфоресцирующих веществ оказались сульфид цинка, сенсибилизи¬ рованный медью, и сульфид стронция, сенсиби¬ лизированный висмутом. На фиг. 259 показано несколько полученных описанным методом фото¬ графий ультразвука. Эрнст и Гофман [2751] получили фотографии ультразвуковых стоячих волн в воде, подобным же образом используя фосфоресцирующие вещества, чувствительность которых растет с повышением температуры. Для обнаружения и наблюдения ультразвука могут служить также органические фосфорес¬ цирующие вещества. Хомзе, Гофман и Зейль [4650] показали недавно, что ультразвук гасит свет, излучаемый при возбуждении органиче¬ скими фосфоресцирующими веществами. Осо¬ бенно подходящими для этой цели оказались органофосфаты, состоящие из борной кислоты, метафосфорной кислоты или монофосфорнокис- лого магния, активированных уранином. По Русту [3922], нагревание при поглощении ультразвука может быть и другим образом ис¬ пользовано для создания оптико-акустического
§ 4. Оптические методы 209 преобразователя, а именно оно заставляет изме¬ нять цвет термочувствительные краски. Наиболее Фиг. 259. Изображения звуковых полей в четыреххлористом углероде (сила звука примерно 0,5—1 вт/см2), полученные при помощи фосфоресцирующих веществ (по Шрайберу и Дегнеру). а—в—поле от круглого кварца диаметром 70 мм <f= 288 мггц) на расстояниях 3,5, 5 и 12 см; г—е—поле от квадратного кварца 20x20 мм (f = 1,41 мггц) на расстояниях 3,5, 5 и 12 см. подходящим для этой цели является тетраиодо- меркурат серебра (Ag2HgJ4), который в диспер¬ гированном состоянии при температуре 39,5° С испытывает обратимый переход окраски от ли¬ монно-желтой через оранжевую к кирпично¬ красной. Для создания преобразователя изобра¬ жения это вещество наносится тонким слоем на пленку из ацетилцеллюлозы и покрывается бесцветным лаком. Таким образом, получают аналогичный фотопленке ультразвуковой мате¬ риал высокой чувствительности, который дает контрастные изображения при силе звука 1 ет!см2 после облучения звуком в течение 6—8 сек. Эрнст и Гофман Г2751] получили недавно таким же методом изображение стоячих звуковых волн в жидкостях. Аналогичный метод использовал Петерман [3737, 3738], чтобы зафиксировать состояние колебания пьезоэлектрического источника звука. Для этой цели экран из предварительно освещен¬ ного фосфоресцирующего вещества помещался на расстоянии нескольких миллиметров от ко¬ леблющейся кристаллической пластинки в жид¬ кости. Эрнст [2750, 2751] использовал для полу¬ чения изображения ультразвуковых полей яв¬ ление, впервые замеченное Маринеско и Трилла- том [1299] (см. гл. VI,§9). Фотопластинка, облу¬ ченная в воде ультразвуковыми волнами, после проявления оказывалась затемненной в местах, 14 Л. Бергман на которые воздействовал ультразвук. На фиг. 260 в качестве примера приведена полученная таким путем фотография продольного разреза звуко¬ вого пучка, излученного кварцем с частотой 3 мггц; экспозиция была равна 20 мин. Недоста¬ ток этой «ультразвукографии», которую весьма просто экспериментально осуществить, заклю¬ чается в том, что она применима только при достаточно больших интенсивностях звукового поля (несколько сот вт/см2) и даже в этом слу¬ чае требует больших экспозиций. Недавно Шпенглер [5040] указал на то, что при оптико-акустическом преобразовании могут возникнуть искажения вследствие преломления и отражения звука на преобразователе изобра¬ жения. Преломление звука происходит лишь в том случае, если преобразователь представ¬ ляет собой тело сравнительно большого объема, скорость звука в веществе которого отличается от скорости звука в окружающей жидкости (ячейка Польмана). Обычно вследствие неболь¬ шой глубины преобразователей преломлением звука можно пренебречь. Отражение же зву¬ ковых лучей от экрана преобразователя и после¬ дующее отражение от источника звука или соответственно от наблюдаемого объекта ведет к ухудшению резкости изображения или, другими Фиг. 260. Продольный разрез звукового пучка, полученного при фокусировании излучения кварцевой пластинки, работа¬ ющей на частоте 3 мггц. Снимок получен методом «ультра¬ звукографии»; экспозиция 20 мин. словами, к снижению разрешающей силы. Такого искажения изображений можно избежать при косом положении отражающего преобразователя,
210 Глава III. Прием и измерение ультразвука когда отраженные звуковые волны больше не встречают на своем пути источник звука или наблюдаемый объект. Можно использовать так¬ же для основания экрана материал, не отра¬ жающий, а поглощающий звук. Второй путь особенно эффективен в случае преобразователей изображения, основанных на тепловых эффек¬ тах. При этом нужно обратить внимание, чтобы неизбежная теплопроводность поглощающего ос¬ нования экрана перпендикулярно к оси звуко¬ вого поля не вызывала увеличивающегося со временем искажения изображения. Согласно Шпенглеру, в качестве основания экрана хоро¬ шо использовать прорезиненное полотно1). х) Обзор методов визуализации звуковых изобра¬ жений см. также в работе [5207].—Прим. ред.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА
Scan AAW
Глава IV ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ И ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ Во второй части настоящей книги рассмат¬ риваются различные применения ультразвука в физике, химии и технике. Одной из важнейших областей применения ультразвука является из г мерение скорости звука1). § 1. СКОРОСТЬ ЗВУКА В ЖИДКОСТЯХ 1. Значение измерений скорости звука в жидкостях Как было отмечено во введении, измерение скорости звука на ультразвуковых частотах осу¬ ществляется наиболее просто, поскольку, во-пер¬ вых, при малых длинах волн отпадает необхо¬ димость в поправках на искажающее влияние стенок измерительного сосуда (см. гл. V, § 1, п.З) и, во-вторых, измерение скорости ультразвука требует минимальных количеств исследуемого вещества. При использовании оптического ме¬ тода удается измерять длины волн, пользуясь всего несколькими кубическими сантиметрами жидкости, и, таким образом, с большой точностью определять скорость звука в получаемых с тру¬ дом или летучих жидкостях. В качестве при¬ мера упомянем произведенные за последние годы измерения скорости звука в жидких кислороде, азоте и гелии и в тяжелой воде [144, 145, 390, 600, 686, 890, 1206—1208, 1550, 2192]. Пусть колебания в жидкости происходят адиабатически, т. е. скорость изменения давле¬ ния так велика, что теплообменом между соседними частицами среды можно пренебречь. Тогда скорость распространения с ультразвуко¬ вой волны в жидкости с плотностью р выра¬ жается формулой гДе Рнз.—сжимаемость при постоянной темпе¬ ратуре, Рад.—адиабатическая сжимаемость и х=Рнз./РаД.=Ср/Си—отношение удельных тепло¬ емкостей. [Вывод формулы (171) см. в гл. I, § 1.1 Сжимаемостью р называется уменьшение объ¬ ема dVy отнесенное к увеличению давления dp и рассчитанное на единицу объема. Для объема V имеем В технической системе единиц сжимаемость Р имеет размерйость атлС1. Чтобы получить скорость звука, выраженную в см/сек, нужно выразить сжимаемость в см2/дин, т. е. разделить значение, выраженное в атм~г, на 1 013 300 (1 атм=980,62-76-13,596=1 013 300 дин/см2). Изменение скорости звука при изменении температуры в основном определяется темпера¬ турной зависимостью сжимаемости. В воде сжи¬ маемость уменьшается при повышении темпера¬ туры (минимальное значение при температуре +67° С [1668, 2148]) и давления, и, следователь¬ но, скорость звука увеличивается. Напротив, во всех других жидкостях сжимаемость значитель¬ но увеличивается при повышении температуры, что вызывает уменьшение скорости звука (см. п. 3 настоящего параграфа). Основное значение измерений скорости зву¬ ка в жидкостях заключается в возможности определения адиабатической сжимаемости. При этом, получив из статических измерений изотер¬ мическую сжимаемость, можно вычислить отно¬ шение удельных теплоемкостей исследуемой *) См. также монографии Михайлова [3560] и Куд* рявцева [5165] и сборник под ред. Ноздрева и Куд¬ рявцева [5171] —Прим ред
214 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах жидкости: отсюда получается величина удель¬ ной теплоемкости при постоянном объеме Cv, которую иначе удается вычислить лишь на основании очень сложных термодинамических соотношений [960, 1892]. Обратно, зная для исследуемой жидкости величину *=Cp/Cv или коэффициент теплового расширения ос, можно определить значение изотермической сжимае¬ мости Риз. по найденной путем измерения ско¬ рости звука величине рад.- Как известно1), (173) где Т—абсолютная температура, J—механиче¬ ский эквивалент тепла, равный 4,186-107 эрг/кал. Учитывая, что получаем Разделив обе части соотношения (175) на рад., получаем (176) Так как величины ос и Ср обычно известны или легко могут быть измерены, то это соотношение позволяет вычислить отношение удельных теп¬ лоемкостей жидкости по измеренной скорости звука. Измерение скорости звука в растворах помо¬ гает уяснить связь между сжимаемостью и кон¬ центрацией, что позволяет решить ряд интерес¬ ных вопросов современной теории электролитов. Например, согласно Гуккеру [760, 761], кажу¬ щаяся молярная сжимаемость К электролита находится в линейной зависимости от квадрат¬ ного корня из молярной концентрации С: (177) х) См. Cl. Schaefer, Lehrbuch der theoretischen Physik, Bd. II, 2 Aufl., Berlin, 1929, S. 186. (См. пере¬ вод: JC Шефер, Теоретическая физика, т. II, ч. I, М.—Л., 1930.) Здесь а=К0—кажущаяся молярная сжимае¬ мость при бесконечном разведении, изменяю¬ щаяся от электролита к электролиту, а Ь= = Щ/дУС) 0—угол наклона графика зависи¬ мости К, от квадратного корня из С. Фалькенхаген и Бахэм [133, 584, 585] про¬ верили и подтвердили это соотношение исходя из измерений скорости звука в электролитах, особенно в области очень малых концентраций порядка 0,05 моль/л. Напротив, для неэлектро¬ литов, например для сахара, они обнаружили Фиг. 261. Зависимость скорости звука от концентрации раствора. примерно линейную зависимость кажущейся мо¬ лярной сжимаемости от молярной концентрации. На фиг. 261 приведены для целого ряда раство¬ ров графики зависимости скорости звука от концентрации по измерениям Бахэма, выпол¬ ненным методом вторичной интерференции (см. гл. III, § 4, п. 3). Для всех электролитов полу¬ чается строго прямолинейный график, в то время как для сахара измерения дают кривую линию. Сжимаемость р в электролитах подчиняется закону гДе Pi—сжимаемость чистого растворителя, А и В—постоянные, которые для данного электро¬ лита могут быть найдены частично вычисли¬ тельным, частично экспериментальным путем. и, в соответствии с формулой (171),
§ 1. Скорость звука в жидкостях 215 где Ф0—кажущийся молярный объем при беско¬ нечном разведении, а (дФ/д[/С)0—угол на¬ клона прямой, изображающей найденную Мас¬ соном [1321] линейную зависимость кажущегося молярного объема от квадратного корня из мо¬ лярной концентрации. Например, согласно Геф- фкену [691], для раствора КВг в воде при 25° С Следовательно, А=—52-10-13 и 5=9,12-10“13 (все численные значения даны в едини¬ цах CGS); таким образом, поскольку растворите¬ лем служит вода, для которой р=483- ГО-13, имеем Рквг = 483-10"13 - 52 -10"13 - С + 9,12-10"13С3/2. Отсюда для раствора с концентрацией 1 моль!л получается уменьшение сжимаемости по срав¬ нению с растворителем на Ю0/00* Измеренное изменение скорости звука составляет примерно 12°/00, так как Ас зависит не только от изменения сжимаемости, но и от изменения плотности, которая для раствора больше, чем для чистого растворителя. Для малых изменений из фор¬ мулы с2=1 /Рад.р получаем соотношение откуда, измерив изменение скорости и зная изме¬ нение плотности раствора, можно узнать изме¬ нение сжимаемости. Аналогичные измерения сжимаемости, осно¬ ванные на определении скорости звука, были проведены Сцалаем [2033]. Он также обнаружил уменьшение сжимаемости электролитов при по¬ вышении концентрации. В табл. 19 приведены относительные изменения скорости звука, плот¬ ности и сжимаемости для водных растворов некоторых электролитов при концентрации 0,1 н. В то время как относительные изменения ско¬ рости звука невелики, относительные изменения сжимаемости довольно значительны. Ионы, обладающие одинаковым зарядом, дают примерно одинаковые отклонения. Отсюда можно заключить, что эффект в основном зави¬ сит от заряда, а не от радиуса иона. Для много¬ валентных ионов увеличение сжимаемости идет быстрее, чем по линейному, но медленнее, чем по квадратичному закону. Несколько большее отклонение для хлори¬ стого лития Сцалай объясняет особым положе¬ нием, занимаемым литием в периодической Таблица 19 ОТНОСИТЕЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА, ПЛОТНОСТИ И СЖИМАЕМОСТИ ДЛЯ РАСТВОРОВ НЕКОТОРЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПРИ КОНЦЕНТРАЦИИ 0,1 н. (по Сцалаю) Электролит o/oo Ap/p. °/oo AP/Э. °/00 1,28 8,5 И,1 КС1 3,38 4,8 11,6 NaCl 3,9 4,2 12,0 Li Cl 3,7 2,6 10,0 MgS04 7,4 13,1 27,9 6,3 16,3 28,9 2,9 20,4 26,2 A12(S04)3 17,4 30,0 64,8 системе элементов. Для одновалентных ионов среднее значение Д|3/р равно 11,2°/00- Среднее значение из трех измерений в двухвалентных ионных растворах равно 27,6°/00. Если допустить, что в сильно разведенном растворе электролита р=ро (1—kn), где Р0— сжимаемость растворителя, а п—число ионов в 1 см3, то, согласно измерениям Сцалая, коэф¬ фициент k, имеющий размерность объема, равен для одновалентных ионов 92-10~24, а для двухвалентных 270-10~24 см3. При переходе от одновалентных солей к двухвалентным эффект увеличивается в 2,5 раза. Уменьшение сжимае¬ мости воды при добавлении к ней ионов можно, согласно Дебаю [493, 2033], объяснить влиянием электрического поля ионов, т. е. электростатическим давлением, которое может достигать величины 10 000 атм и вызывать дополнительное сжатие воды. По этой же при¬ чине происходит уменьшение сжимаемости рас¬ твора, наблюдаемое обычно при увеличении внешнего давления1). Согласно теории Дебая, изменение сжимае¬ мости должно быть в первом приближении про¬ порционально заряду иона в степени 1,5. Это подтверждается, по порядку величины, опыт¬ ными данными Сцалая и многочисленными изме¬ рениями Пассинского [1541]. Из этих данных следует, далее, что изменение сжимаемости лишь незначительно зависит от радиуса ионов, на что мы уже указывали выше. Недавно Бугош, Егер и Ховорка [384], введя поправочные члены, г) См., например, Intern. Critical Tables, 3, 40 (изме¬ рения Бриджмена). (См. перевод: Техническая энцикло¬ педия, Справочник физических, химических и техноло¬ гических величин, т. V* М., 1930, стр. 179.)
216 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах содержащие силы, отвечающие релаксации, элект¬ рофорезу и тепловой диффузии, применили фор¬ мулы Дебая для определения массы ионов в элек¬ тролите при помощи ультразвука (гл. VI, § 10). Определение сжимаемости электролитов пу¬ тем измерения скорости звука производили также Фрейер [662], Прозоров [1639], Джако- мини и Песке [707], а также Кори [466], и Датта и Гхош [536] (см. п. 6 настоящего пара¬ графа). Вада, Шимбо и Ода [4358, 4359] указали на возможность установления связей, возникаю¬ щих в водных растворах между молекулами растворителя и растворенного вещества, по дан¬ ным измерения сжимаемости. Приведенных примеров, пожалуй, доста¬ точно, чтобы показать, насколько полезны точные измерения скорости звука в жидкостях. Ниже мы еще возвратимся к рассмотрению зависимостей между скоростью звука и химиче¬ ской структурой веществ (или свойствами молекул) и т. п. 2. Устройства для измерения скорости ультразвука в жидкостях Прежде всего опишем ряд проверенных на практике устройств для измерения скорости зву¬ ка в жидкостях. Все существующие методы мож¬ но разбить на две основные группы: 1. Прямые методы, в которых используется соотношение c=s!t и, следовательно, задача сводится к точному измерению длин и проме¬ жутков времени. 2. Косвенные методы, в которых исполь¬ зуется соотношение с=/X, требующие измере¬ ния длины звуковой волны при заданной частоте. К прямым методам относится разносторонне разрабатываемый в последнее время импульсный метод; к косвенным—интерферометрический метод, а также различные оптические методы (диффракции, вторичная интерференция, ам¬ плитудная решетка), при которых длина звуко¬ вой волны в исследуемой жидкости определяется оптическим путем. Кроме этих методов, есть еще возможность найти скорость звука в жидкости путем изме¬ рения ее волнового сопротивления рс, которое определяется по сопротивлению излучения квар¬ цевой пластинки, зависящему от рс. Сопротив¬ ление излучения может быть найдено при вклю¬ чении кварца в мостиковую схему (см. гл. II, § 5, п. 5). Как показали Кэди и Мендусс [2594], метод дает надежные результаты только на частотах порядка 15 мггц. В этом случае преиму¬ ществом метода является малое потребное коли¬ чество жидкости (порядка 1 см3). а. Импульсный метод. При импульсном мето¬ де в исследуемую жидкость посылаются корот¬ кие звуковые импульсы и измеряется время пробега этих импульсов вдоль отрезка точно определенной длины. При этом следует разли¬ чать два варианта: однократный пробег звуко¬ вого импульса вдоль мерного отрезка и изме¬ рение промежутка времени между сигналами^ возникающими в начале и в конце пробега, и двойной пробег мерного отрезка—от излуча¬ теля к отражателю и обратно, причем при воз¬ вращении отраженного импульса к излучателю последний работает как приемник. Первый вариант был осуществлен еще в 1931 г. Джейкобом [3125] (фиг. 262). Тират¬ рон Т19 включенный по известной релаксацион¬ ной схеме, периодически создает короткие им¬ пульсы тока в обмотке S магнитострикционного излучателя, посылающего соответственно ко¬ роткие звуковые импульсы вдоль мерного от¬ резка М. Одновременно при помощи второго тиратрона Т2 возбуждаются затухающие коле¬ бания в контуре индуктивность контура образуется отклоняющими катушками электрон¬ нолучевой трубки В со смешанным (магнитным и электростатическим) отклонением луча. Как видно из схемы, помещенной в правом нижнем углу фиг. 262, электростатическое отклонение, создаваемое переменным напряжением контура, приложенным к пластинам трубки, и отклоне¬ ние, создаваемое катушками, взаимно перпенди¬ кулярны. Это приводит к движению светового пятна на экране по логарифмической спирали, представляющей собой свернутую ось времени. Звуковой импульс, достигая конца мерного отрезка, попадает на пьезоэлектрический при¬ емник звукового давления D. После соответ¬ ствующего усиления напряжение, развиваемое Фиг. 262. Импульсная установка Джейкоба.
§ 1. Скорость звука в жидкостях 2Д7 звукоприемником зажигает третий тиратрон Т3, который запирает электронный луч трубки и, таким образом, обрывает спиральный след. В секунду можно посылать до 50 импульсов; таким образом, на экране будет наблюдаться неподвижная картина. Длина спирали не зави¬ сит от колебаний рабочего напряжения и про¬ порциональна полярному углу <р и обратному значению собственной частоты контура v. Если 9 измерено в градусах, a s—длина пробега звукового импульса, то скорость звука нахо¬ дится по формуле Точность измерения получается около 5%. Джейкоб применил этот метод для измерения скорости звука в расплавах металлов. Фиг. 263. Схема импульсного метода изме¬ рения скорости звука. 1—датчик импульсов, 2—синхронизатор, 3—генератор высокой частоты, 4—пьезокварц, 5—звуковой импульс, 6—отражатель, 7—сосуд с жидкостью, 8—аттенюатор, 9—усилитель, 10—осциллограф, 11—датчик отметки времени Метод, основанный на использовании отра¬ женного импульса, вполне аналогичен радио¬ локационному методу. Схема его показана на фиг. 263. Датчик импульсов модулирует высо¬ кочастотный генератор, подающий в свою оче¬ редь в такт с модулирующими импульсами высокочастотные цуги колебаний на пьезо¬ электрический излучатель, который посылает в исследуемую среду цуги ультразвуковых волн длиной в несколько миллиметров. Эти звуковые импульсы, возвращаясь от отражателя обратно к излучателю, превращаются в электрические импульсы, которые после достаточного усиле¬ ния отклоняют по вертикали световое пятно на экране электроннолучевой трубки. Начало гори¬ зонтальной развертки синхронировано с момен¬ том посылки импульсов. Каждому отраженному импульсу на экране соответствует пик, сдвигаю¬ щийся соответственно перемещению отражателя. Датчик отметки времени, гасящий луч через точно известные равные промежутки времени, дает на экране маркирующие сигналы. Пере¬ мещая отражатель, можно совместить пик, со¬ ответствующий отраженному сигналу, с какой- либо из отметок времени и, таким образом, изме¬ рить продолжительность распространения зву¬ кового импульса на пути до отражателе, а сле¬ довательно, и вычислить скорость зву а. Точ¬ ность измерений не уступает при этом точности лучших типов интерферометров. Следует учитывать, однако, что импульсный метод предъявляет существенно более высокие требования к аппаратуре, чем все другие ме¬ тоды. Поэтому основное значение импульсного метода заключается не столько в измерениях скорости, сколько в возможности измерения поглощения звука. Для этой цели в схему между приемником и усилителем включается регули¬ руемый аттенюатор (см. фиг. 263). Более по¬ дробно об этом сказано в гл. IV, § 2, п. 2. Особым преимуществом импульсного метода является то, что его применение не требует зна¬ ния частоты ультразвука. Нужно только рабо¬ тать с достаточно короткими импульсами, чтобы не требовалось брать слишком длинные пути пробега в жидкости. При длительности импуль¬ са, равной 10 мксек, длина ультразвукового цуга в воде доходит уже до 1,5 см; поэтому же¬ лательно применять импульсы длительностью* 1—10 мксек. Следует отметить, далее, что при помощи данного метода получается групповая скорость сгр., а не фазовая скорость с. В противополож¬ ность бесконечной монохроматической волне от¬ дельный ультразвуковой импульс конечной дли¬ тельности можно представлять себе как сумму многих бесконечных гармонических волн с та¬ кими амплитудами и фазами, что их наложение друг на друга дает нуль всюду вне импульса. В средах, обладающих дисперсией скорости звука (т. е. зависимостью фазовой скорости звука от частоты), скорости составляющих волн будут различны; поэтому при большой длине пробега форма импульса будет изменяться. Этсн делает импульсный метод особенно удобным' дл-я изучения дисперсии звука в жидкостях1). Как известно, при наличии дисперсии группо¬ вая скорость сгр. отличается от фазовой ско¬ рости с. Именно, имеет место соотношение х) См. также Нортвуд и Андерсон [3665].
;218 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах или, в другой форме1), Пусть L — длина и т — длительность импульса. Тогда Предполо сим, что точность метода составляет ±5 м/се ; тогда .Для частоты 10 мггц и при 105 см/сек имеем .При т=5 мксек df=2-105; следовательно, метод позволяет определить изменение скорости на 20 см/сек. На это обстоятельство указывали Бикар и Айе [2861, впервые измерившие при помощи такого импульсного метода зависимость от тем¬ пературы скорости звука в воде и в этиловом спирте, а также в смесях этих жидкостей. В работе этих авторов имеется подробное описа¬ ние электрической схемы для создания им¬ пульсов. При помощи подобного импульсного метода Леллам и Галт [1548, 1549, 2862] произвели -измерение скорости звука в органических жидкостях; для измерений в сжиженных газах этот метод был применен Галтом [686], а также Пелламом и Сквайром [1550]. Импульсный метод для измерений в жидкостях применен также в работах [2285, 2527, 2543, 2622]. Брад- ‘филд [2530] описал импульсную установку для прецизионных измерений. б. Интерферометры. Первые точные интерфе- рометрические измерения в жидкостях были проведены американскими исследователями [663, '937, 939]. Принцип ультразвукового интерферо¬ метра, предложенного Пирсом [1588], уже рассматривался выше (см. гл. III, § 3). На фиг. 264 изображен ультразвуковой интерферо¬ метр одного из наиболее распространенных ти¬ пов, описанный Хаббардом и Лумисом [937, 939]. В нижней половине разборной (на резьбе) камеры, обычно имеющей цилиндрическую •форму, находится источник звука—пластинка х) См., например, Cl. Schaefer, Einfiihrung in die theoretische Physik, 4 Aufl., Berlin, 1944, Bd. I, 730 (см. перевод: К. Шефер, Введение в теорети¬ ческую физику) или G. J о о s, Lehrbuch der theoreti- schen Physik, 2 Aufl., Leipzig, 1934, S. 54» пьезокварца Q. Верхним электродом О служит тонкая бронзовая фольга, одновременно герме¬ тически изолирующая кварц от верхней части камеры, в которой создаются звуковые волны. Фиг. 264. Ультразвуковой интерферометр для жидкостей (по Хаббарду и Лумису). Такое устройство устраняет соприкосновение кварца с исследуемой жидкостью, что могло бы привести к короткому замыканию электро¬ дов в случае исследования электропроводящих веществ. Нижняя поверхность кварца U метал¬ лизирована. Пружина F при помощи металли¬ ческой кольцевой прокладки прижимает кварц к металлической фольге О. Отражатель R пере¬ мещается при помощи микрометрического вин¬ та М с отсчетным лимбом. Специальное механиче¬
§ 1. Скорость звука в жидкостях 219 ское приспособление исключает вращение отра¬ жателя и устраняет люфт. Верхний электрод кварца соединен с металлическим корпусом камеры; проводник к нижнему электроду про¬ пускается через изолирующую трубку, герме¬ тически введенную в нижнюю часть камеры. Такой способ подводки напряжения позволяет при необходимости поддержания постоянной температуры во время измерений целиком по¬ гружать интерферометр в водяную баню. Фиг. 265. Ультразвуковой интерферометр для жидкостей (по Куирку и Року). Следует обращать особое внимание на плотное прилегание плоской поверхности кварца к металлической фольге. При интенсивных коле¬ баниях кварца, необходимых для получения достаточно мощного излучения звука, нужно определенным образом подбирать давление, при¬ жимающее кварц к фольге. При недостаточном нажиме наблюдается искажение волнового фронта, что нарушает точность измерений в стоя¬ чих волнах. Требуемое давление зависит также от находящейся в измерительной камере жидкости. Регулировка достигается изменением нажатия пружины F, что очень трудно осуще¬ ствить, не прерывая измерений и не вынимая интерферометр из водяной бани. Куирк и Рок 11654] очень остроумно избе¬ жали этого затруднения в предложенной ими конструкции, показанной на фиг. 265. В нижней части Gx камеры интерферометра находится латунный вкладыш А с кольцеобразным высту¬ пом F. Эбонитовый диск Я с кольцеобразной латунной прокладкой С крепко прижат гайкой В Фиг. 266. Ультразвуковой ин¬ терферометр (по Мак-Миллану и Лагеману). с шайбой к выступу F. На верхней поверх¬ ности диска находится плоско отшлифованная латунная пластинка Р с впаянным посередине нарезным болтом. Притянутая гайкой М с шай¬ бой к эбонитовому диску S пластинка служит нижним электродом для кварца Q. Кварцевая пластинка охвачена кольцом Е, выполненным из изолирующего вещества. Верхним электродом
220 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах здесь также служит тонкая бронзовая фольга D, которая образует одновременно при навинчива¬ нии верхней части камеры интерферометра G2 воздухо- и водонепроницаемую перегородку между частями камеры G± и G2. Подводка на¬ пряжения к нижнему электроду кварца осуще¬ ствляется через изолирующую герметически при¬ соединенную трубку I. Давление воздуха в нижней камере регули¬ руется поднятием и опусканием сосуда с ртутью, соединенного с камерой через отверстие L. Это позволяет изменять во время измерений нажа¬ тие кварца на металлическую фольгу D и уста¬ навливать наивыгоднейшую степень нажатия. Авторы предлагают очень удобный способ за¬ крепления отражателя R на шпинделе О микро¬ метрического винта при помощи шарового шар¬ нира К. Для обеспечения точной параллель¬ ности поверхностей кварца и отражателя, чрез¬ вычайно существенной при прецизионных изме¬ рениях, сначала при помощи винта опускают отражатель R до соприкосновения с фольгой D. Благодаря наличию шарового шарнира отража¬ тель устанавливается при этом параллельно по¬ верхности D. Он сохраняет эту параллельность и при удалении от D при условиии отсутствия вращения во время перемещения, что можно обеспечить, например, при помощи направляю¬ щего приспособления, показанного на фиг. 264. На фиг. 266 дан разрез прецизионного уль¬ тразвукового интерферометра Мак-Миллана и Лагемана [1268]. Дном сосуда G для исследуе¬ мой жидкости служит фольга F из фосфористой бронзы толщиной 0,12 мм. Кварц Q прижи¬ мается к фольге при помощи микрометрического винта М2, причем три котировочных винта S2 позволяют обеспечить строгую параллельность кварца и фольги. Держатель кварца Т изолиро¬ ван от корпуса изолирующим стержнем J. Отражатель Р укреплен на нижнем конце микрометрического винта Мг, и при помощи трех юстировочных винтов также может быть установлен строго параллельно поверхности кварца. Когда интерферометр собран, юсти¬ ровка кварца и отражателя осуществляется через специальные закрывающиеся отверстия в дне и крышке корпуса. Диаметр кварца равен 3 см. Авторы указывают для точности измерений скорости звука значение 0,1%. При измерениях скорости звука в кислотах, щелочах и других жидкостях, энергично взаимо¬ действующих с металлами, Лагеман [3356] за¬ менял металлический сосуд G стеклянным сосу¬ дом с плоскопараллельным дном. Одним из электродов кварца служил в этом случае напы¬ ленный на наружную поверхность слой металла. В качестве отражателя также приходилось при¬ менять стеклянную пластинку. На фиг. 267 изображена верхняя часть ультразвукового интерферометра Вашингтон¬ ской морской исследовательской лаборатории Фиг. 267. Ультразвуковой интерферометр Вашингтонской морской исследовательской ла¬ боратории. в США, работающего на частоте 1 мггц. Здесь А—микрометрический винт для перемещения отражателя. Весь интерферометр помещается Ф и г. 268. Ультразвуковой интерферометр для жид¬ костей фирмы «Штеег унд Ройтер». в термостате; установка температуры осуще¬ ствляется регулятором С; В—электромоторы ме¬ шалок, служащих для перемешивания наполняю¬ щей термостат жидкости. На фиг. 268 показан ультразвуковой интер¬ ферометр для измерений в жидкостях фирмы
§ 1. Скорость звука в жидкостях 221 «Штеег унд Ройтер» (Бад-Гомбург). Здесь справа собственно интерферометр с микрометрическим ©интом для перемещения отражателя, слева— ламповый генератор. Левая ручка управления Фиг. 269. Ультразвуковой интерферометр для измерения скорости звука при высо¬ ких давлениях. служит для регулировки чувствительности, пра¬ вая—для установки на нуль индикатора. Кроме этих типов интерферометров, имеется ряд сходных конструкций [662, 663, 939, 1055, 1228, 3269, 4312]. Следует указать еще на особый тип интерферометра, построенный Свансоном [2027] для измерений скорости звука в жидко¬ стях при очень высоких давлениях (до 1000 атм). На фиг. 269 показано все устройство, включаю¬ щее кварц, перемещающийся отражатель и т. д. и помещенное в стальной блок размерами 20x12x11 см3. Здесь Q—пластинка кварца, D—отражатель, перемещающийся при помощи винта В, J—поршень, служащий для создания высокого давления. При помощи этой установки Свансон [2028, 2029] исследовал изменение ско¬ рости звука в девяти различных органических жидкостях при изменении давления от 1 до 300 атм (см. также п. 4 настоящего параграфа). Недавно Парбрук [4910] описал ультразвуко¬ вой интерферометр для измерений в жидкостях при высоких давлениях, примененный им для измерения скорости в жидкой углекислоте. Ультразвуковые интерферометры для изме¬ рений при очень низких температурах, напри¬ мер в сжиженных газах, описаны в работах Питта и Джэксона [1607], Бэртона [390], а также Финдли, Питта, Смита и Вильгельма [600]. Полученные ими результаты рассмат¬ риваются в п. 4 настоящего параграфа. В описанных выше интерферометрах опре¬ деление скорости звука осуществляется путем перемещения отражателя, что позволяет изме¬ рить половину длины звуковой волны в иссле¬ дуемой жидкости. Положение резонансных то¬ чек можно с большой точностью определить, наблюдая изменения анодного тока лампового генератора, возбуждающего кварц, или изме¬ нения переменного напряжения на кварце (см. гл. III, § 3). Измерения производятся столь быстро, что интерферометр можно использовать для определения концентрации растворов, на¬ пример, в качестве сахариметра. При принятии необходимых мер предосторожности достижимая в настоящее время точность измерений скорости звука при помощи интерферометра составляет, согласно Хаббарду [924], 0,05%. В некоторых случаях желательно получить автоматическую регистрацию показаний ультра¬ звукового интерферометра. Эндрюс [113] описы¬ вает следующее устройство (фиг. 270, а). На. шкив Т головки микрометрического винта отра¬ жателя намотана нить, перекинутая через блок R и соединенная с фотографической пленкой F, находящейся в светонепроницаемой камере G. При вращении микрометрического винта пленка перемещается мимо щели 5. Измерительным з: IlllLl ill □ JLLL Фиг. 270. Устройство для автома¬ тической регистрации показаний ультразвукового интерферометра (а) и пример записи (б). прибором в анодном контуре лампового генера¬ тора, возбуждающего кварц, служит задемпфи- рованный зеркальный гальванометр. Зеркало гальванометра отбрасывает на щель S изображе¬ ние светящейся нити лампы накаливания. На фиг. 270, б показаны полученные таким образом кривые для двух циклов измерений. Зная величину перемещения пленки, соответ¬
222 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах ствующую определенному перемещению отра¬ жателя, можно, измеряя расстояние между пиками кривых, определить половину длины звуковой волны с очень большой точностью. Висс [2183] разработал систему чисто электри¬ ческой регистрации для ультразвукового интер¬ ферометра большой чувствительности, в которой как перемещение отражателя, так и реакция звуковых волн на источник звука одновременно регистрируются на телеграфной ленте. Этот интерферометр с успехом применялся им для измерений скорости звука в сильно поглощаю¬ щих жидкостях, например в глицерине, рыбьем жире, масле и т. д. Для более подробного озна¬ комления с установкой отсылаем к оригинальной статье [2183]. Висс [2182, 2183] разработал также систему ультразвукового интерферометра с оптической регистрацией резонансных точек. При проекти¬ ровании изображения освещенной щели сквозь звуковой пучок между кварцевым источником и отражателем на экран наблюдается описанная в гл. III, § 4, п. 2 диффракция света на ультра¬ звуковых волнах. Число и интенсивность диф¬ фракционных спектров зависит от силы звука; интенсивность достигает максимума при обра¬ зовании стоячих волн, когда между кварцем и отражателем укладывается целое число полуволн. Таким образом, изменение положения отража¬ теля приводит к периодическому изменению диффракционной картины, позволяющему осу¬ ществить запись (например, на непрерывно движущейся фотопленке), удобную для после¬ дующей обработки. Точность измерений на такой установке составляет, согласно Виссу, 0,2°/оо. Чтобы избежать ошибок при работе с ультра¬ звуковыми интерферометрами описанных типов, нужно обратить внимание на следующее. Рас¬ стояния между двумя последовательными поло¬ жениями отражателя, отвечающими наибольшей реакции на излучатель или образованию наи¬ более интенсивных диффракционных спектров (эти расстояния мы в дальнейшем будем называть интервалами), равныХ/2 лишь для случая идеаль¬ но плоской волны. Это не имеет места, например, когда размеры излучающей поверхности недо¬ статочно велики по сравнению с длиной звуковой волны или когда некоторые участки поверхности кварца колеблются особенно сильно (см. гл. II, § 5, п. 2). В таких случаях при небольших расстоя¬ ниях между отражателем и излучателем полу¬ чаются неправильные величины интервалов, что может привести к ошибкам. Подобного рода искажения результатов наблюдались в целом ряде случаев [733, 1063, 1268,1565, 1697, 1698]. На фиг. 271 нанесены измеренные Грабау относительные значения интервалов в зависи¬ мости от номера интервала, отсчитываемого от излучателя. Данные приведены для круглого излучателя с радиусом Rs =0,66Х. Кривые 1, 2 и 4 относятся к круглым отражателям с радиу¬ сами Rr = 1,06 X, Rr=2,l2 X и Rr= 4,24Х соответ¬ ственно. Для первой кривой в непосредственной близости к излучателю интервалы слишком велики и лишь начиная с 20-го номера приобре¬ тают правильные значения. В случае отражателя больших размеров кривые, пройдя через один или несколько максимумов, приближаются сверху Фиг. 271. Относительные значения интервалов при измерениях на интерферометре в зависи¬ мости от номера интервала, отсчитываемого от излучателя. к предельному значению. Гроссман [751] по¬ казал, что это явление объясняется диффракцией звуковых волн на излучателе и отражателе. На фиг. 272 показаны картины звукового поля для круглых поршневых излучателей с ра¬ диусами #=0,80 X, и #=1,75 X, вычисленные Гроссманом на основании решения уравнения Релея для потенциала скорости в звуковом поле поршневого излучателя, данного Бак- хаузом [140, 141]. Жирные линии изображают волновые поверхности для звукового давления; тонкие линии, нанесенные в непосредственной близости к излучателю пунктиром, соответст¬ вуют поверхностям равных амплитуд давления Р (ср. с фиг. 199 и 200, на которых изображены волновые фронты и поверхности равных ампли¬ туд для колеблющегося кристалла кварца). Числа на фиг. 272 обозначают величину отно¬ шения Р/Р0, где Р0—амплитуда звукового дав¬ ления на поверхности поршня. Как видно из сравнения с нанесенными пунктиром дугами окружностей, на большом расстоянии от колеб¬
§ 1. Скорость звука в жидкостях 223- лющегося поршня (по крайней мере, вблизи оси) волновые поверхности близки к сферам, Фиг. 272. Звуковое поле круглого поршня. а—для случая Я=0,80 X, б—для случая R= 1,75\. описанным вокруг центра поршня, однако в не¬ посредственной близости от последнего и в особен¬ ности при /?=1,75 X картина меняется и наблюдается даже пе¬ ремена знака кривиз¬ ны волновой поверх¬ ности. Хорошей ил¬ люстрацией может служить приведенная на фиг. 273 фотогра¬ фия звукового поля перед колеблющейся кварцевой пластин¬ кой, полученная ме¬ тодом вторичной ин¬ терференции (ширина кварца 4,85 X, частота 3300 кгц). Измерения Фокса и Рока [630], выполненные при помощи чрезвычайно чувствительного радио¬ метра в звуковом поле перед колеблющимся в воде кварцевым диском диаметром 2 см при Х=0,06 см (R = 16,6 X), дали с учетом ошибок измерения очень хорошее совпадение с теоретическим расчетом. Согласно Гроссману (здесь мы не можем вдаваться в подробности),, такое искажение волновых фронтов позволяет объяснить отклонение величины интервалов^ от Х/2 для слишком малых расстояний отра¬ жателя от излучателя при интерферометри- ческих измерениях. Гроссман дает следующую приближенную формулу для величины интер¬ вала А г в зависимости от радиуса излуча¬ теля Rs, радиуса отражателя Rr и расстоя¬ ния между излучателем и отражателем г^пК (п—порядковый номер волновой поверхностиг считая от излучателя): Для заданных размеров излучателя и отража¬ теля и определенной длины волны на основании этой формулы можно, например, рассчитать рас¬ стояние между отражателем и излучателем, для которого интервалы равны половине длины вол¬ ны. Пунктирные кривые на фиг. 271 получены по этой приближенной формуле и показывают хорошее совпадение теории и эксперимента. Ана¬ логичная, но менее общая формула для частного случая выведена Грабау. Хаббард, Фитцпатрик, Канковский и Талер [932], используя теневой метод при освещении искрой, сфотографировали (описанным в гл. III, §4,п. 2 способом) бегу¬ щие ультразвуковые волны и показали наглядна искажение волновых фронтов (см. также [4695]). Вильямс и Лабау [2152, 2154] вновь рассчи¬ тали распределение звукового поля для круглой поршневой мембраны. Их данные в основном подтверждают приведенные выше выводы. Для расстояния z от источника звука до точки пере¬ мены знака кривизны фронта волны Лабау [2152] дает простое выражение z=R2J\, где R, как и раньше, обозначает радиус источника звука. Лабау [1161] дает также изящный метод экспериментального определения фронта бегу¬ щей звуковой волны. На электрическое напря¬ жение, отдаваемое пьезоэлектрическим микро¬ фоном при приеме переменного звукового давле¬ ния, налагается электрическое напряжение, на¬ водимое непосредственно на звукоприемник вы¬ сокочастотным генератором. Результирующее на¬ пряжение будет изменяться по синусоидальному закону при удалении приемника от источника в направлении распространения звука. Переме¬ щая приемник таким образом, чтобы показания индикатора сохраняли неизменное (например, максимальное) значение, можно очертить фронт волны. Фиг. 273. Звуковое поле прямоугольного поршня (по Гидеману и Асбаху). Ширина кварца 4,85 частота 3300 кгц.
224 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Недавно Кек, Хеллер и Вильямс [3237] разработали быстрый и достаточно точный метод исследования радиального и осевого распреде¬ лений среднеквадратичного давления в звуковых полях в жидкостях. В противоположность обычно применяющимся методам, в которых звуковое поле исследуется перемещающимся в нем звукоприемником, авторы применили не¬ подвижный микрофон и перемещали излуча¬ тель, медленно вращая его с помощью мотора на угол 35° в ту и другую сторону с периодом 2,5 сек. Кривые распределения звукового давле¬ ния фотографировались с экрана электронно¬ лучевой трубки для различных расстояний между излучателем и приемником. Таким мето¬ дом были выполнены на частоте 1 мггц измерения звукового поля и произведено сравнение с тео¬ рией для кварца диаметром 2 см с различными Фиг. 274. Сателлиты, наблюдаемые при измерениях да интерферометрах (по Мак-Миллану и Лагеману). типами электродов. Тамаркин, Бойер и Бейер [4225] усовершенствовали этот метод, применив фазовый дискриминатор. Экспериментальные и теоретические данные о распространении звука от источника через щели, диафрагмы и т. д. можно найти у Гросс¬ мана и Гидемана [752], Бойля и его сотруд¬ ников [338], а также у Вильямса и Лабау [2154]. Диффракция ультразвука на цилиндри¬ ческих препятствиях исследована Бауером, Тамаркиным и Линдсеем [2422, 4223, 4224], а также Фараном [2778] как с теоретической, так и с экспериментальной стороны. При измерениях с ультразвуковыми интер¬ ферометрами Пильмайер [1569], а также Гао Паньчан [1016, 1017] и Джаткар [989, 990] обнаружили наличие двух типов интервалов, т. е. двух систем пиков анодного тока, причем ока¬ залось, что расстояние между главными макси¬ мумами дает несколько большую длину полу¬ волны, чем расстояние между дополнительными максимумами, получившими название сателли¬ тов. Примером может служить кривая на фиг. 274. Форма сателлитов изменяется от одной резонансной точки к другой. Согласно Пиль- майеру [1569], ослабление звуковых волн в ре¬ зультате поглощения должно вызывать измене¬ ние скорости звука. Вследствие этого нару¬ шается согласование фаз многократных отра¬ жений от кварца и отражателя, что и обусло- ливает образование сателлитов. Однако до сих пор не удалось доказать наличие зависимости скорости звука от интенсивности. Гао Пань-чан [1017] относит возникновение сателлитов за счет дополнительных частот излучателя; Джат- кар [990] объясняет это явление косым облуче¬ нием. Шройер [1885] также отмечает, что возник¬ новение дополнительных максимумов можно объ¬ яснить реакцией наклонно излученной и соот¬ ветственно наклонно падающей на кварц волны, так как в этом случае пространственный период изменения реакции на кварц будет отвечать проекции длины волны на направление перемеще¬ ния отражателя, что даст кажущееся уменьше¬ ние скорости звука (см. также Андервуд [4312]). Матуше [1332] исследовал теоретически и экспериментально вопрос о возникновении са¬ теллитов и в своих интерферометрических изме¬ рениях установил возникновение сателлитов даже при ничтожно малом наклоне источника звука или отражателя относительно оси интер¬ ферометра. Матуше удалось рассчитать харак¬ терную форму сателлитов и ее зависимость от расстояния между излучателем и отражателем исходя из звукового давления на излучателе. Это давление является результатом наложения волн, многократно отражающихся от источника звука и отражателя. Величина его дается формулой (178) Здесь А0—амплитуда колебаний излучающего кварца, имеющего форму квадратной пластинки с длиной ребра 2Ь, [3—коэффициент затухания, f—угол наклона отражателя относительно из¬ лучателя, I—расстояние между излучателем и отражателем, Д/—перемещение отражателя, Lk—суммарная длина пути, проходимая k-ш лучом, равная и, наконец, а =2тс/Х. Для частного случая па¬ раллельности отражателя и кварцевого излу¬ чателя (<р=0) формула (178) принимает вид
§ 1. Скорость звука в жидкостях 225 На фиг. 275 изображен ряд рассчитанных по формуле (178) сателлитов для различных углов наклона <р при Ь=1 см и /=2 см. Форма этих сателлитов действительно очень хорошо совпа¬ дает с формой, получаемой экспериментально. На основании сказанного при работе с ультра¬ звуковым интерферометром весьма существенно соблюдать строгую параллельность поверхно¬ стей излучателя и отражателя. Кроме этих сателлитов, устраняемых путем тщательной юстировки излучателя и отража¬ теля, иногда появляются сателлиты другого типа; обнаруживается целый ряд частот, не являющихся обертонами основной излучае¬ мой частоты, но изменяющихся с определенной закономерностью, если изменять длину основной звуковой волны путем замены среды в интер¬ ферометре. Краснушкин [1120] впервые указал в качестве причины возникновения таких сател¬ литов на резонансы «поперечных» звуковых волн в интерферометре. Такие волны, бегущие в направлении, перпендикулярном к оси трубы, могут возникнуть в том случае, когда излуча¬ тель совершает помимо поршневых еще и попе¬ речные колебания1). Беллу 12439] удалось экспе¬ риментально доказать наличие этого эффекта в интерферометрах. Для устранения мешающего влияния таких сателлитов при интерферометри- ческих измерениях необходимо использовать в качестве излучателя кварцевые пластинки, колеблющиеся возможно более однородно по всей поверхности. В описанных выше интерферометрах длина звуковой волны определяется по положениям от¬ *) Существование таких «поперечных» звуковых волн, распространяющихся в трубе не параллельно, а перпендикулярно к боковой поверхности, было теоре¬ тически предсказаьо еще Релеем (R a v 1 е i g h, Theory of Sound, v. 2, p. 279). (Cm. перевод: Релей, Теория звука, т. II.) Хартиг и Свансон впервые обнаружили эти волны при экспериментах со слышимым звуком 54 (И 8^ 1938)/ ^ ^ W. Swanson, Phys. Rev. [2], 15 Л. Бергман ражателя, соответствующим максимальной или минимальной реакции звуковой волны на излу¬ чающий кварц. Первый случай наблюдается, на¬ пример, когда между кварцем и отражателем укладывается целое число полуволн и вся об¬ ласть между отражателем и кварцем приходит в состояние резонанса. Игли [2189, 2190] описывает несколько ви¬ доизмененный тип интерферометра, позволяю¬ щий избежать подобного рода резонансных со¬ стояний, что делает его особенно удобным для измерений поглощения звука. Вместо отража¬ теля используется приемный кварц, наклонен¬ ный по отношению к излучающему кварцу так, что одно его ребро находится от излучателя на расстоянии, на Х/3 большем, чем противопо¬ ложное ребро. Благодаря этому каждому зву¬ ковому лучу, возвращающемуся к приемному кварцу после двукратного отражения от прием¬ ного и излучающего кварца, соответствует дру¬ гой такой же луч, попадающий на него в проти- вофазе. Действия обоих лучей взаимно уничто¬ жаются, что устраняет возникновение резо- нанса. Электрическое напряжение, развиваемое приемным кварцем, подается на двухламповый усилитель с ламповым вольтметром на выходе. Одновременно на усилитель подается регули¬ руемая часть напряжения из колебательного контура генератора с кварцевой стабилизацией, возбуждающего излучатель. Ламповый вольтметр дает векторную сумму напряжений, обусловлен¬ ных электрическим и акустическим сигналами. При изменении расстояния между приемным и излучающим кварцем разность фаз между слагае¬ мыми изменяется с периодом X. Отсутствие точ¬ ки резонанса с периодом Х/2 может служить чув¬ ствительным показателем правильной юстировки прибора и отсутствия акустического резонанса. На фиг. 276 показана схема аналогичной, весьма интересной интерферометрической уста¬ новки высокой чувствительности, предназна¬ ченной для изучения дисперсии скорости звука в жидкостях (Бартель и Нолл [2410]). Генератор Н питает пьезокварцевый излучатель Q, поме¬ щенный в сосуд с жидкостью Т; звуковые волны проходят через ряд наклонных резиновых пла¬ стинок, препятствующих возникновению стоя¬ чих волн, и падают на приемный кварц Q,' перемещаемый со скоростью 1 м!мин по направ¬ лению к излучателю при помощи привода G. Возникающий при этом эффект Допплера не¬ сколько повышает частоту принимаемых звуко¬ вых волн. Накладывая исходную частоту гене¬ ратора, можно получить на выходе приемника Е биения; после усиления усилителем V и диф¬ Д1 ^ Фиг. 275. Сателлиты, рассчитанные по формуле (178).
226 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах ференцирования получаются два острых им¬ пульса напряжения на каждый период биений. Отрицательный импульс подавляется, а поло¬ жительный регистрируется при помощи пишу¬ щего устройства в виде короткого штриха на барабане. При этом барабан, вращаемый мото¬ ром 7И, одновременно перемещается вдоль своей оси; регулируемый привод G, связывающий мещения отражателя или звукоприемника. Хаб¬ бард и Цартман [940] построили для некоторых специальных целей, например для исследования зависимости скорости звука от температуры, давления или состава облучаемого вещества, интерферометр с фиксированным расстоянием между кварцем и отражателем. Такая конструк¬ ция позволяет избежать затруднений, связанных продольное перемещение барабана с перемеще¬ нием кварца Q', позволяет получить при частоте звука 5 мггц в точности один импульс на один оборот барабана. Таким образом, отдельные штрихи ложатся один рядом с другим вдоль прямой линии. Если теперь возбуждать излуча¬ тель на его третьей или пятой гармонике, т. е. на частотах 15 или 25 мггц, то при каждом обо¬ роте регистрирующего барабана на нем будут появляться 3 штриха или соответственно 5 штрихов, начальные точки которых при отсут¬ ствии дисперсии скорости расположатся на ли¬ ниях, параллельных прямой, полученной на частоте 5 мггц. При наличии же дисперсии эти линии должны оказаться наклоненными по от¬ ношению друг к другу. Авторы считают, что точность измерения дисперсии на этом приборе достигает 0,08°/00, а точность абсолютных изме¬ рений доходит до 0,2 м/сек. Для измерений скорости звука в весьма вязких жидкостях Величкина и Фабелинский [4328] помещали исследуемую жидкость между плоскими торцами двух стеклянных стержней, установленных на малом расстоянии друг против друга. В одном из стержней при помощи при¬ клеенного к его свободному концу пьезокварца возбуждались ультразвуковые волны; интен¬ сивность этих волн во втором стержне измеря¬ лась электрическим или оптическим методом. При изменении толщины слоя жидкости путем изменения расстояния между стержнями наблю¬ дались периодические изменения интенсивности проходящего звука; максимальные значения со¬ ответствуют толщине слоя, равной целому числу полуволн [см. формулу (29а)]. В рассмотренных выше интерферометрах из¬ мерение длины волны производится путем пере¬ с точным перемещением отражателя в данных экспериментальных условиях (большое давле¬ ние, высокая температура и т. д.) На фиг. 277 приведена схема такого интерфе¬ рометра. Кварцевая пластинка Q расположена над отражателем R на неизменном расстоянии /, Фиг. 277. Ультразвуковой интер¬ ферометр с фиксированным расстоя¬ нием между кварцем и отражателем. определяемом вкладышами S. Для избежания помех от излучения звука с обратной стороны кварцевой пластинки над ней на расстоянии >74 укреплен второй отражатель Р. Вся установка, размеры которой должны быть по возможности малыми, заключена в корпус G, что позволяет пользоваться интерферометром при больших дав¬ лениях и, погружая его в термостат, подвергать воздействию различных температур. Кривые на фиг. 278 показывают в качестве примера изме¬ нение тока в резонансном контуре с фиксиро¬ ванной частотой при постепенном повышении температуры воздуха в интерферометре. Фиг. 276. Интерферометр с двумя пьезоэлектрическими кристаллами.
§ 1. Скорость звука в жидкостях 227 Урик [2090] применял подобного рода интер¬ ферометр с неизменным расстоянием между квар¬ цем и отражателем для измерений скорости звука в морской воде на различных глубинах и при различных температурах. Вместо определения точек резонанса по реак¬ ции на кварц Баллу и Хаббард [168] пользо¬ вались оптической индикацией. Непрерывно из¬ меняя частоту звука, они, подобно Виссу (см. Ф и г. 278. Кривые, полученные при помощи интерферометра с фиксиро¬ ванным расстоянием между кварцем и отражателем при изменении тем¬ пературы. выше в этом пункте), отмечали моменты наиболее яркого проявления картины диффракции света на стоячих звуковых волнах1). в. Оптические методы. Точность измерений при использовании чисто оптических методов определения длины волн, основанных на диф¬ фракции света на ультразвуке, достигает, а иногда и превышает высокую точность описан¬ ных выше ультразвуковых интерферометров. Относящиеся сюда физические явления подробно описаны в гл. III, § 4. Здесь мы коснемся лишь некоторых моментов, требующих особого внима¬ ния при практическом осуществлении подобной установки, особенно при прецизионных измере¬ ниях. По методу Дебая—Сирса или Люка— Бикара, определение длины волны осуще¬ ствляется путем измерения угла диффракции или расстояний диффракционных спектров от цент¬ рального изображения щели. Для этой цели могут служить как бегущие, так и стоячие волны. Благодаря малой величине эффекта Допп¬ лера он не приводит к заметным ошибкам. При *) По поводу методики измерений с ультразвуко¬ выми интерферометрами см. также D. Т a b и с h i, Ultrasonic Interferometer for Liquids, Osaka Univ., Inst. Sci. and Ind. Res., Memoir II, 37, 1954; L. Bergmann Ein Schell Anzeigender Ultraschall-Interferometer, Akus- tische Berichte, H. 2, 591 (1954).—Прим. ред. этом используется источник света, дающий по возможности монохроматический свет (натрие¬ вая или ртутная лампа с соответствующими фильтрами или монохроматорами). При непосредственном определении угла диф¬ фракции, осуществляемом при помощи преци¬ зионного спектрометра с точностью до 10" [145], для вычисления длины звуковой волны не тре¬ буется знания никаких величин, кроме длины световой волны и порядкового номера диффрак¬ ционного спектра. Получаемая точность дости¬ гает примерно 1°/оо- Напротив, при измерении расстояния между спектрами на экране или на фотопластинке для определения угла диффракции требуется знать еще расстояние плоскости изображения от зву¬ ковой волны, порождающей диффракцию. Если пользоваться изображенной на фиг. 205 оптиче¬ ской установкой, т. е. освещать звуковую волну строго параллельным пучком света, то расстоя¬ ние между плоскостью изображения и диффрак¬ ционной решеткой задается фокусным расстоя¬ нием объектива 02, которое может быть опреде¬ лено достаточно точно. Если по каким-либо причинам невозможно осветить звуковую волну строго параллельным пучком света (например, при расположении звуковой волны между объективом, дающим изображение щели на экране, и самим экраном), то можно, как пока¬ зали Шефер, Бергман и Гёлих [1838], с доста¬ точной точностью пользоваться расстоянием между плоскостью изображения и серединой звукового пучка. Однако в обоих случаях следует учитывать различие показателей преломления жидкости, в которой распространяется звуковая волна, и воздуха, в котором наблюдаются интерферен¬ ционные явления. Из фиг. 279 легко видеть, что если I—расстояние между стенкой кюветы и сере¬ диной звукового пучка, a d—расстояние от диффракционного спектра до центрального изо¬ бражения щели, то при малых углах диффракции расстояние от экрана до середины звукового пучка А следует заменить расстоянием А' = пА—1(п—1), где п—показатель преломле¬ ния жидкости. Здесь А'>А; при А'^пА. Например, при А = 100 см, 1=2 см и л=1,5 Л' = 1,49 А1). Применяя для измерения скорости звука метод Дебая—Сирса или метод' Люка—Бикара, х) При выводе выражения для эквивалентного рас¬ стояния А' автор допустил ошибку, которая в переводе исправлена. В соответствии с этим исправлена также фиг. 279 и несколько изменен текст данного абзаца.— Прим. ред. 15*
228 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах наиболее целесообразно сначала фотографиро¬ вать диффракционные спектры, а затем измерять расстояния между ними на фотопластинке. Для серийных снимков чрезвычайно удобными ока¬ зались современные фотоаппараты для съемки на кинопленку. Бергман и Енш [245] при своих Фиг. 279. Смещение диффрагированного на звуко¬ вой волне луча вследствие преломления при выходе из сосуда, содержащего исследуемую жидкость. измерениях скорости звука в целом ряде орга¬ нических жидкостей пользовались фотоаппара- том«Лейка». Применяя специальную отража¬ тельную приставку или поставив на пути свето¬ вого пучка перед самым фотоаппаратом призму с полным внутренним отражением, можно непо¬ средственно наблюдать и регулировать диффрак- ционную картину. Бхагавантам и Рао [259], Бхимасенахар и Венкатесварлу [270], Партха¬ саратхи [1518, 1521], Шаафс [1815], а также Уиллард [2143, 2148] пользовались аналогич¬ ным методом для измерения скорости звука в целом ряде жидкостей и жидких смесей. Возбуждение звуковых волн обычно осуще¬ ствляется в отделенном от исследуемой жид¬ кости пространстве [133, 245, 863, 2183]. Такое устройство до известной степени устраняет иска¬ жающие диффракционную картину оптические неоднородности и нежелательное нагревание, особенно в непосредственной близости от колеб¬ лющегося кварца, а также позволяет исследо¬ вать проводящие жидкости. Часто достаточно бывает приклеить колеблющийся кварц к на¬ ружной стенке кюветы, содержащей исследуе¬ мую жидкость [145, 2033]. О выборе толщины стенки, обеспечивающей наибольшую силу звука см. гл. I, §2. Полезно также в стенке кюветы сде¬ лать отверстие, как это показано на фиг. 118, б. Местное нагревание жидкости, легко воз¬ никающее при прохождении интенсивного уль¬ тразвука, почти всегда ведет к искажению оп¬ тического изображения и к блужданию диффрак¬ ционной картины по экрану. Перемешивание жидкости небольшой пропеллерной мешалкой устраняет это явление. Быстрое движение жид¬ кости не оказывает влияния ни на оптическую картину, ни на диффракцию света на звуковой волне. При необходимости строго постоянного температурного режима всю кювету можно омы¬ вать текущей водой [133, 1885]. Для измерения скорости звука в жидкостях при очень низких температурах или в сжижен¬ ных газах используются специальные установки. Бэр [1441 первый измерил скорость звука в сжи¬ женном кислороде при атмосферном давлении. Специальная аппаратура для этих измерений описана Липманом [1206]. На фиг. 280 изобра¬ жен измерительный сосуд и крепление пьезо¬ кварца. Сжиженный газ находится в дьюаров- ском сосуде D с плоскопараллельным дном. Через латунную крышку К с резиновой про¬ кладкой, закрывающую сосуд сверху, в жид¬ кость опущена кварцевая трубка, закрытая с обоих концов окошками. К ее нижней части прикреплен при помощи особого держателя пьезокварц Р. Свет падает сверху сквозь трубку и диффрагирует на звуковой болне. При таком устройстве устраняются искажающие диффрак¬ ционную картину отражения от поверхности сжиженного газа, всегда неспокойной и не под¬ дающейся полной очистке. Дальнейшее пони¬ жение температуры сжиженного газа осущест¬ вляется отсасыванием пара через отверстие А. Измерение давления пара при помощи присое¬ диненного к отверстию В манометра позволяет определить температуру. В своих последующих работах Липман [1207, 1208] избежал необходимости использова¬ ния дьюаровского сосуда с плоскопараллельным дном, устанавливая на дне измерительного со¬ суда плоское зеркало, отражающее падающий сверху свет в обратном направлении. Поставлен¬ ное на пути светового пучка под углом 45° полупрозрачное зеркало позволяет получить диффракционные спектры на экране и фотогра¬ фировать их. На фиг. 281 показан продольный и попереч¬ ный разрезы применявшегося в этом случае Липманом [12081 держателя кварца. В нижней конец кварцевой трубки Q вплавлен плоско отшлифованный и хорошо отполированный с обоих концов цилиндр Z из кварцевого стекла. На цилиндр надевается латунная трубка R. Нижний конец ее расточен, и в расточку встав¬ лено амальгамированное снизу зеркало М, удер¬ живаемое металлической пробкой А. В трубке прорезаны одно против другого два прямоуголь¬
§ 1. Скорость звука в жидкостях 229 ных отверстия. Пьезокварц Р прижат к одному из этих отверстий металлической пружиной F, опирающейся на пертинаксовую пластинку В. Главное преимущество этого устройства заклю¬ чается в возможности точной юстировки пьезо¬ кварца и зеркала до погружения аппарата в исследуемую жидкость. Фиг. 280. Устройство для Фиг. 281. Держа- измерения оптическим мето- тель кварца для дом скорости звука в ежи- измерений в сжи¬ женных газах. женных газах. Аналогичная установка, применявшаяся Ша- афсом [1815] для измерения скорости звука при низких температурах с целью экстраполя¬ ции на переохлажденные жидкости, изображена на фиг. 282. Камера Н с исследуемой жидкостью F погружена в сосуд, содержащий охлаждаю¬ щую смесь К- Остальные части установки, а именно две призмы полного внутреннего отра¬ жения Р, отполированный с обоих концов стек¬ лянный блок В, посеребренное зеркало S, крышка А со стеклянным окошком G, излучаю¬ щий кварц Q и термометр жестко скреплены друг с другом. Ход светового луча ясен из рисунка; звуковая волна распространяется пер¬ пендикулярно к направлению световых пучков между В и S. Стеклянный блок исключает влия¬ ние ряби на поверхности жидкости, вызываемой сотрясениями. Оптический метод оказался удобным также для измерений скорости звука в жидкостях при высоких температурах и даже в расплавах. На фиг. 283 изображена применявшаяся Шаафсом [1815] установка. Исследуемое вещество рас¬ плавляется в железном сосуде Т. Теплоемкость сосуда настолько велика, что после прекращения нагревания температура понижается достаточно медленно, чтобы успеть произвести измерения. £ Фиг. 283. Устройство для измерения опти¬ ческим методом скорости звука в расплавах. Фиг. 282. Устройство для измерения оптиче¬ ским методом скорости звука в переохлажден¬ ных жидкостях.
230 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Свет входит и выходит через отверстия О, пересекая под прямым углом звуковой пучок, излучаемый кварцем Q. Мешалка R служит для устранения температурных, а следовательно, и оптических неоднородностей. Наконец, следует еще упомянуть работу Бикара [285], применившего оптический метод для измерения скорости звука в жидкостях при давлениях, доходящих до 800 атм. На фиг. 322 показан поперечный разрез его установки. Фиг. 284. Устройство для измере¬ ния оптическим методом скорости звука в непрозрачных жидкостях. Описанный выше оптический метод опреде¬ ления скорости звука применим, конечно, только для прозрачных жидкостей. Паршад [1511] предложил следующее видоизменение оптиче¬ ского метода для измерений в непрозрачных жидкостях. В сосуде А (фиг. 284, а), снабженном слюдяным окошком G, пропускающим звуковые волны, находится кварц Q. Кварц можно пово¬ рачивать на желаемый угол относительно сосуда вокруг оси, перпендикулярной к пло¬ скости рисунка. Сосуд А заключен в другой сосуд В, содержащий прозрачную жидкость с известной скоростью звука с. Свет проходит сквозь сосуд В через два стеклянных окошка, что позволяет получить обычным способом на экране диффракционное изображение щели. Со¬ суд А вместе с находящимся в нем кварцем можно поворачивать относительно сосуда В вокруг оси вращения кварца на измеряемый угол. Вначале кварц устанавливается в сосуде А таким образом, что излучаемый им звуковой пучок пересекает под прямым углом слюдяное окошко G. Юстировка сосуда А относительно сосуда В обеспечивает перпендикулярное пере¬ сечение оптических лучей звуковыми волнами, что дает максимальную интенсивность диффрак- ционной картины на экране. Исследуемая жид¬ кость находится в сосуде А. При повороте кварца на некоторый угол а относительно сосуда А диффракционная картина исчезает, так как звуковой пучок в сосуде В пересекает световой луч не под прямым углом. Чтобы снова получить максимальную интенсивность диф- фракционной картины, нужно повернуть сосуд А вместе с кварцем на угол (3 (фиг. 284, б). Тогда, согласно закону преломления, Несколько отличный метод определения ско¬ рости звука с в непрозрачных жидкостях описан Рао [3831, 4966]. В этом методе резонансные частоты тонкого слоя жидкости измеряются путем определения по способу Дебая—Сирса частот максимального прохождения звука в со¬ суд с водой, граничащий с измеряемым слоем. В качестве излучателя, пригодного для широ¬ кого диапазона частот, применена клиновидная пластинка кварца Х-среза (см. гл. II, § 5, п. 2). Другой оптический метод, разработанный Бахэмом и Гидеманом для прецизионных изме¬ рений скорости звука, позволяет, пользуясь вторичной интерференцией, непосредственно на¬ блюдать ультразвуковую решетку в жидкости и при наличии стоячих звуковых волн непо¬ средственно измерять длину полуволны (ср. гл. III, § 4, п. 3). Для этого при неподвижном микроскопе и неподвижной оптической уста¬ новке (фиг. 285) измерительная кювета с иссле¬ дуемой жидкостью, в которой возбуждены стоя¬ чие волны, перемещается при помощи микро¬ метрического винта на расстояние, соответст¬ вующее большому числу полос решетки. При измерении расстояния между 400 полосами, что соответствует длине пути около 60 мм, указы¬ ваемая Бахэмом [133] точность метода состав¬ ляет примерно 5-10“5. Вместо перемещения измерительного сосуда с исследуемой жидкостью стоячую звуковую волну можно сфотографировать на фоне какого- либо масштаба и затем на фотопластинке изме¬ рить длину звуковой волны (фиг. 286). В качестве образца измерительной кюветы для определения скорости звука в жидкостях
§ 1. Скорость звука в жидкостях 231 дяную пластинку звуковые волны, пройдя сквозь охлаждающий поток воды, попадают в измери¬ тельный сосуд. Для выравнивания нагревания, обусловленного поглощением ультразвука, со¬ держимое кюветы энергично перемешивается при помощи смонтированной на крышке кю¬ веты мешалки с мотором. На крышке кюветы смонтирован также отражатель, поступательное перемещение которого осуществляется при Фиг. 286. Стоячая ультразвуковая вол¬ на, сфотографированная вместе с мас¬ штабом (по Гидеману и Шеферу). Чтобы избежать выделения тепла в исследуемой жидкости за счет диэлектрических потерь в кварце, последний устанавливается вне измери¬ тельной кюветы. Кварцевая пластинка диамет¬ ром 23 мм закрывает отверстие диаметром 20 мм в толстой стеклянной пластине. Через вставлен¬ ную в боковую стенку кюветы тонкую слю- Ф и г. 287. Измерительная кювета для определения скорости звука в жидкостях. помощи винта. Для более точной юстировки отражатель можно поворачивать также вокруг вертикальной оси. Сходная измерительная кювета для преци¬ зионных измерений описана в работе Джакомини и Песке [707]. Цветков и Маринин [4298] при¬ менили аналогичный метод для измерения ско¬ рости звука в бегущей волне. Наблюдение ультразвуковой решетки осуществлялось ими при помощи стробоскопического освещения. Энер [2743] фотографировал бегущие волны при освещении искрой (см. гл. III, § 4, п. 2). По получаемым таким образом ультразвуковым решеткам он измерял относительную скорость звука в различных жидкостях. Зейфен [1910] уссвершенствовал метод Ба¬ хэма—Гидемана и применил его для измерения может служить предложенная Шройером [1885] конструкция, изображенная на фиг. 287. Из¬ мерительная кювета емкостью около 100 см3 изготовлена из позолоченной изнутри и хроми¬ рованной снаружи латунной жести и снабжена Фиг. 285. Устройство для измерения ско¬ рости звука методом вторичной интерфе¬ ренции. стеклянными окошками. Кювета находится внутри другого сосуда, через который протекает струя воды с постоянной температурой, омы¬ вающая пять граней измерительной кюветы.
232 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах очень малых изменений скорости звука в жид- костях при изменении температуры. Недавно Хойзингер [3015] следующим обра¬ зом использовал этот оптический метод для измерения температурной зависимости скорости звука: при неподвижном отражателе и перемен¬ ной температуре наблюдаются максимальные Фиг. 288. Фотография, из ко¬ торой видно влияние градиента температуры вблизи кварца (по Бахэму и Гидеману). амплитуды стоячей волны, обнаруживаемые по наибольшей резкости картины полос на экране. Каждой «резонансной» температуре соответ¬ ствует число т, показывающее, на сколько из¬ менилось число полуволн, укладывающихся на данном участке 5. Если, далее, измерить число п0 полос, укладывающихся на некотором от¬ резке s, то число полос при резонансной тем¬ пературе номера т можно найти по формуле Скорость звука при этом будет равна Преимуществом этого метода является возмож¬ ность обходиться без термостата; он особенно удобен для измерений скорости в тех случаях, когда температурный коэффициент не остается постоянным. Данные измерений непосредственно позволяют рассчитать температурный коэффи¬ циент из соотношения Преимуществом этого метода является воз¬ можность использования белого света. Располо¬ жив друг над другом слои двух различных жидкостей, можно, согласно Саку [1783], при одной и той же частоте звука наблюдать диф- фракционные спектры для обеих жидкостей и с большой точностью производить относитель¬ ные измерения скорости. При этом необходимо поддерживать возможно более постоянным тем¬ пературный режим исследуемых жидкостей. Осо¬ бенно следует избегать каких бы-то ни было перепадов температуры в направлении распро¬ странения звуковой волны, так как в этом слу¬ чае, даже при параллельном пучке света наблю¬ дается увеличение расстояний между полосами в изображении звуковой решетки, обусловлен¬ ное температурной зависимостью коэффициента преломления жидкости. На фотографии ультра¬ звуковой решетки в непосредственной близости к колеблющемуся кварцу (фиг. 288) можно ясно проследить увеличение расстояний между полосами. Это кажущееся увеличение длины Фиг. 289. Кажущееся изменение скорости звука в воде и в толуоле при изменении силы звука. стоячих волн непосредственно перед кварцем качественно соответствует рассмотренному выше в этом параграфе изменению величины интер¬ валов в ультразвуковом интерферометре, однако количественно это явление дает во много раз больший эффект, как это нетрудно рассчитать по приближенной формуле Гроссмана. Согласно Бахэму и Гидеману [134], температурный гра¬ диент перед колеблющимся кварцем может до¬ стигать 100° на 1 см. Шройеру [1885] удалось путем чрезвычайно тщательных исследований доказать, что, не¬ смотря на установление в измерительном сосуде средней температуры, длина звуковой волны, а следовательно, и скорость звука зависят при неизменной частоте от силы звука. Это явление обусловлено нагреванием, происходящим при поглощении звука. Кривые на фиг, 289 графи¬
§ 1. Скорость звука в жидкостях 233 чески изображают кажущееся изменение ско¬ рости звука в зависимости от силы звука, обус¬ ловливающее ошибки до 1°/00 для воды (поло¬ жительный температурный коэффициент) и то¬ луола (отрицательный температурный коэффи¬ циент). Энергичное перемешивание позволяет не¬ сколько уменьшить этот эффект. Измерение ско¬ рости звука при различных интенсивностях и эк¬ страполирование полученных величин к нулевой интенсивности является, согласно Шройеру, единственным способом устранения этой ошибки. Фитцпатрик, Канковский и Талер [609] пришли в последнее время на основе собственных наблюдений к выводу, что для наиболее точных измерений предпочтительно пользоваться ин¬ терферометром, поскольку он требует значи¬ тельно меньшей силы звука, чем описанный выше оптический метод. Следует указать на еще один источник оши¬ бок при этом методе измерения скорости звука: вследствие неполной параллельности поверхно¬ стей излучающего кварца и отражателя не воз¬ никает чистой стоячей волны. Получающиеся при этом параллельные отражателю и также очень яркие и четкие полосы представляют собой лишь геометрическое место максимумов ампли¬ туды сложной волны. Как показали Бахэм и Гидеман [135], при стробоскопическом наблю¬ дении можно добиться безукоризненно точной юстировки источника звука и отражателя. Для юстировки пьезокварца и отражателя можно также применить описанный в гл. III, § 4, п. 3 метод определения направления волнового фрон¬ та бегущих волн Бергмана и Гёлиха [243, 244]. Чтобы избежать часто довольно затрудни¬ тельной юстировки отражателя, необходимой для получения чисто стоячей волны, Джако- мини [700, 701] недавно воспользовался изобра¬ женной на фиг. 290 установкой для измерения скорости звука в жидкостях. Два одинаковых кварца Qi и Q2, питаемые от одного высокоча¬ стотного генератора, излучают в противополож¬ ных направлениях две бегущие звуковые волны. При последовательном пересечении этих волн пучком света и при фокусировке обычным путем на экран изображения передней волны на экране получается картина стоячих волн. Объяснение этого явления см. в гл. VI, § 1. Весьма простым и в то же время во многих случаях достаточно точным методом измерения является предложенный Бергманом и Гёлихом [243, 244] метод амплитудной решетки (см. гл. III, § 4, п. 3), позволяющий обходиться без какой-либо оптики; при этом методе стоячая волна изображается на экране в виде системы светлых и темных полос. Так как вследствие расхождения светового пучка коэффициент пре¬ ломления жидкости влияет на расстояние между полосами, то для измерения этого расстояния необходимо, передвигая кювету в направлении звукового пучка, подсчитывать на экране число полос, проходящих при этом мимо нанесенной Фиг. 290. Устройство с дву- Фиг. 291. Измерение мя кварцами для измерения скорости звука по ме- скорости звука. тоду амплитудной ре¬ шетки. на экран марки. Пусть при перемещении кю¬ веты на расстояние s (измеряемое при помощи микрометра) было подсчитано п полос (включая первую, с которой начался счет); тогда скорость звука Данный метод применим в диапазоне частот 300—10 ООО кгц и дает точность в 1°/00. Шаафс [1825] еще более упростил этот метод, применив вместо кюветы с плоскопараллельными стен¬ ками обычную пробирку. На фиг. 291 показана горизонтальная щель 5, освещаемая лампой накаливания, либо дневным светом (при помощи зеркала). Свет из щели проходит через пробирку R, содержащую исследуемую жидкость, и падает на матовый экран G или на окуляр с возможно большим полем зрения, снабженный крестом нитей. Микрометрический винт М позволяет перемещать на заданное расстояние пьезокварц Q, смонтированный в дне металлического ци¬ линдра В, вместе с отражателем Р. Предвари¬ тельно отражатель устанавливается на наивы-
234 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах годнейшем расстоянии от кварца при помощи скользящей муфты Я. Пробирка обладает фоку¬ сирующим действием и поэтому собирает падаю¬ щий свет, и полосы отчетливо видны даже при слабом освещении. Существенно только, чтобы пробирка имела неизменное сечение вдоль всего измеряемого участка; свили, параллельные оси, не мешают измерениям. Во всех описанных до сих пор методах опреде¬ ления скорости звука в жидкостях измеряется длина волны X и скорость звука при известной частоте вычисляется по формуле c=f\. Следо¬ вательно, необходимо по возможности более точно определять частоту звука. Частоту опре¬ деляют при помощи электрического частото¬ мера или волномера, измеряющих частоту или длину электромагнитных волн, создаваемых высокочастотным генератором, питающим излу¬ чающий кварц. Пользуясь хорошим отсасываю¬ щим волномером, можно достигнуть абсолют¬ ной точности 1°/оо- Для точных измерений тре¬ буются сложные устройства с использованием метода биений и т. д. Зейфен [1910] подробно описывает установку для измерения частоты с точностью 5-10"6. При помощи этой установки, аналогичной кварцевым часам, измеряемые ча¬ стоты сравниваются с эталонной частотой точно проградуированного колеблющегося кварца. Аналогичную установку, дающую точность 2-10-4, описал Джаткар [992]. Бароне [177] описал ультразвуковой гене¬ ратор эталонной частоты, который состоит из пьезоэлектрического задающего генератора с по¬ стоянной частотой 1 мггц и трехкаскадного уси¬ лителя. Последние две лампы служат одновре¬ менно умножителями частоты и дают на выходе частоту 4 мггц при мощности 18—20 вт. Ча¬ стота контролируется сравнением с эталонной частотой радиопередатчиков WWD Бюро стан¬ дартов в Вашингтоне, передающих на несущих частотах 5,10 и 15 мггц два сигнала с частотами 440 и 4000 гц. 3. Связь между скоростью звука и химической структурой вещества В табл. 20 приведены значения скорости звука для целого ряда органических жидко¬ стей, измеренные при помощи ультразвука, и значения адиабатической сжимаемости, рас¬ считанные по скорости звука. Кроме того, при¬ ведена температура t, при которой производи¬ лись измерения, а также плотность жидкости р и рассчитанные отсюда значения волнового со¬ противления рс. Данные взяты из работ: а) Партхасаратхи Г1518, 1521—1525, 1530, 1533], б) Фрейера, Хаббарда и Эндрюса [663], в) Шаафса [1816, 1820, 1825, 1826], г) Зейфена [1910], д) Баккаредда и Джакомини [131], е) Уилларда [2143], ж) Лагемана, Мак-Миллана и Вузли [1168] и з) Вейсслера [2127]. Значения скорости звука отличаются для различных жидкостей более чем на 100%—от 834 м/сек в иодистом метиле до максимальной величины 1923 mi сек в глицерине. Значения адиабатичес¬ кой сжимаемости изменяются от21,4* 10 ~12,см2 / дин для глицерина до 158-10~12 см2!дин Для пентана. Согласно Лагеману, Вулфу, Эвансу и Андер¬ вуду [3363], гексадекарфторгептан обладает уди¬ вительно малой скоростью звука, составляющей 444 м/сек при 60° С. Недавно Вейсслер и Дель- Гроссо [4387] указали на жидкость с чрезвы¬ чайно большой скоростью звука, доходящей до 3000 м/сек. Речь идет о вязком водном растворе сорбита, получающегося путем дистилляции из продажного сахарного сиропа Арлекс. Если принять во внимание эти цифры, то крайние значения скорости звука в жидкостях разли¬ чаются в 7 раз. Точность измерений Партхасаратхи, прове¬ денных по методу Дебая—Сирса, не превышает 0,1%; данные Зейфена, пользовавшегося мето¬ дом, разработанным Гидеманом с сотрудниками, имеют точность 5-10"5. Фрейер, Хаббард и Эндрюс указывают для точности измерений ультразвуковым интерферометром значение 10"4. Значения Шаафса получены оптическим методом с точностью 2°/00. В работе Баккаредда [2364] приводятся измеренные значения с и р для боль¬ шого числа изомерных органических жидкостей. Приведенные в табл. 20 температурные коэф¬ фициенты скорости звука для различных жид¬ костей измерены Фрейером, Хаббардом и Энд¬ рюсом [663], Прозоровым и Ноздревым [1640], Шаафсом [1820], Зейфеном [1910], Шройером [1885] и Уиллардом [2148]. Все исследованные до сих пор жидкости, кроме воды, имеют отри¬ цательный • температурный коэффициент; ско¬ рость звука уменьшается при повышении тем¬ пературы приблизительно по линейному закону. Для воды зависимость имеет параболический характер: скорость звука достигает при темпе¬ ратуре + 74° С максимального значения 1557 м1 сек; выше +74° С температурный коэф¬ фициент становится отрицательным и скорость звука снова уменьшается. Согласно Уилларду [2148], температурная зависимость скорости звука для воды выражается уравнением
§ 1. Скорость звука в жидкостях 235 Таблица 20 ПЛОТНОСТЬ Р> СКОРОСТЬ ЗВУКА с, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СКОРОСТИ ЗВУКА Дс/Af, ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ Р<? И АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ рад ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ t Жидкость Химическая формула Акролеин Алил хлористый . . . Амилацетат н-Амил бромистый . . я-Амиловый спирт . . тргт-Амиловый спирт Амилформиат .... Анилин Аде таль Ацетилацетон .... Ацетил хлористый . . Ацетон Ацетонилацетон . . . Ацетон нитрил . . . Ацетоуксусный эфир . Ацетофенон Бензальдегид .... Бензилацетон .... Бензиловый спирт , . Бензил хлористый . . Бензоил хлористый Бензол Бромаль а-Бромнафталин . . . Бромоформ я-Бутилацетат .... я-Бутил бромистый . • 2,3-Бутиленгликоль . я-Бутил иодистый . . я-Бутиловый спирт . . /npem-Бутиловый спирт Бутилформиат .... я-Бутил хлористый . . Валериановая кислота Вода (обычная) . . . Вода (тяжелая) . . . Гексан я-Гексил иодистый . . я-Гексиловый спирт . я-Гексил хлористый . Гемеллитол я-Гептан Г ептанон с3н4о СН2=СН—СН2С1 СН3СООС5Нп СбНцВг С5Н1ХОН (СН3)2С(ОН)С2Н5 нсоосбнп c6h5nh2 СН3СН(ОС2Н5)2 сьн802 СН3СОС1 СНзСОСНз СбН10О2 CH3CN СН3СОСН2СООС2Н5 СбН5СОСН3 С7НбО С10н12о С7Н7ОН С7Н7С1 СбН5СОС1 с6нб С2 НОВ г3 СюН7Вг СНВг3 сн3соос4н9 С4Н9Вг с4н10о2 c4h9j С4Н9ОН (СН3)3СОН НСООС4Н9 С4Н9С1 С4Н9СООН н2о d20 qh14 CeHi3J С6Н13ОН С6Н13С1 C9Hi2 c7H16 C7Hi40
236 Глава IV Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 20 (продолжение) 1-Гептен w-Гептиловый спирт Геранилацетат Гидринден Глицерин 1-Дицен w-Дециловый спирт w-Децил хлористый Диамиловый эфир Дибромэтилен Диацетил Дибромэтилен (цис) Дибромэтилен {транс) .... Диметиланилин Диметиловый эфир адипино- вой кислоты Диметиловый эфир диметил- глутаровой кислоты .... Диметиловый эфир резорцина Диоксан Дипентен Ди-я-пропиловый эфир .... Дифенилметан Дифениловый эфир м-JX и хлорбензол о-Дихлорбензол Дихлорэтан Дихлорэтан Дихлорэтилен (цис) Дихлорэтилен (транс) .... Дихлорэтилен Диэтиланилин Диэтиленгликоль Диэтилкарбонат Диэтилкетон Диэтиловый эфир Диэтиловый эфир адипиновой кислоты Диэтиловый эфир ацетонди- карбоновой кислоты .... Диэтиловый эфир дигликоле- вой кислоты Диэтиловый эфир малоновой кислоты Диэтиловый эфир тиодиглико- левой кислоты Диэтиловый эфир щавелевой кислоты с7н14 С7Н15ОН С12Н20О2 Сян10 С3Н803 С10Н20 С10н21он СЮН2]С1 СвНпОСбНц СН2=СВга С4Н602 СНВг=СНВг СНВг=СНВг c8hun (СН2)4(СООСНз)2 С(СНз)2(СН2СООСНз)2 CgH4(OCH3)2 с4н802 C10H16 сбн14о сбн5-сн2-сбн5 СеНбОСвНб С6Н4С12 c6h4ci2 С2Н4С12 С2Н4С12 СНС1=СНС1 СНС1=СНС1 СНС1-СНС1 C6H5N(C2H6)2 С4н10о3 СО(ОС2Н5)2 с2н5соос2н5 (с2н5)2о (СН2)4(СООС2Н5)2 СО(СН2СООС2Н5)2 0(СН2С00С2Н5)2 СН2(СООС2Н5)2 S(CH2COOC2H5)2 (СООС2Н5)2
§ U Скорость звука в жидкостях 237 Таблица 20 (продолжение) Диэтиловый эфир янтарной кислоты Диэтилфталат w-Додециловый спирт .... Изобутиловый спирт Изопропилбензол (кумол) . . Изопропиловый спирт .... Инден Иодбензол Ионон А Каприловая кислота Капроновая кислота Карвакрол Коричный альдегид о-Крезол Кротоновый альдегид . . . . ж-Ксилол о-Ксилол п-Ксилол Линалоол Малеиновая кислота Масляная кислота Мезитилен N-Метиланилин Метилацетат 2-Метилбутанол Метилгексалин Метилгексилкетон Метилен бромистый Метилен иодистый Метилен хлористый я-Метилизопропилбензол . . . Метил иодистый Метиловый спирт Метиловый эфир ж-крезола Метилсалицилат Метиловый эфир фенола (ани¬ зол) Метиловый эфир хлоруксус- ной кислоты Метилпропионат Метилциклогексан 2-Метилциклогексанол . . . . 3-Метилциклогексанол . . . . 4-Метилциклогексанол . . . . 2-Метилциклогексанон . . . 4-Метилциклогексанон . . . . (СН2СООС2Н5)2 С6Н4(СООС2Н5)2 С12Н26ОН (СН3)2СНСН2ОН С6Н5СН(СНз). С3Н7ОН с9н8 C6H5J С].зН20О С7Н15СООН СбНцСООН СюН140 с9н80 с7н8о с4н6о С8Н10 С8н10 С8н10 С10н17он С4Н404 С3Н7СООН С6Н3(СН3)2 c7h9n СН3СООСН3 с5нион С6Н10(СН3)ОН СН3СОС6Н13 СН2Вг2 CH2J2 СН2С12 СН3С6Н4СН(СНз)2 CH3J СН30Н СН3С6Н4ОСН3 С6Н4(ОН)СООСН3 С6Н5ОСН8 СН2С1СООСН3 С2Н5СООСН3 с7н14 с7н14о с7н14о С7Н140 с7н12о С7Нх20
238 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 20 (продолжение} Метилэтилкетон Монометиловый эфир резорцина Монохлорнафталин Морфолин в Муравьиная кислота Никотин Нитробензол Нитрометан ^-Нитротолуол 0-Нитротолуо л Нитроэтиловый спирт .... Нонан- 1-Ноне н я-Нониловый спирт Окись мезитила я-Октан 1-Октен я-Октил бромистый я-Октил хлористый я-Октиловый спирт Олеиновая кислота (цис) . . . Паральдегид 1-Пентадецен Пентан Пентахлорэтан Перхлорэтилен а-Пиколин р-Пиколин Пинен Пиперидин Пиридин . . . . Пировиноградная кислота . . Пропилацетат Пропил иодистый Пропил хлористый я-Пропиловый спирт Пропионитрил . Пропионовая кислота .... Псе.вдобутил-ж-ксилол .... Псевдокумол Ртуть Салициловый альдегид .... Сероуглерод Тетрабромэтан Тетралин Тетранитрометан Тетрахлорэтан С4Н80 С6Н4(ОН)ОСН3 C10H7CI c4h9no НСООН C10H14N2 c6h5no2 ch3no2 ch3c6h4no2 ch3c6h4no2 no2c2h4oh С9Н20 CgHi8 C9H19OH c6H10o C8H18 C8H16 C8Hi7Br C8H17C1 C8Hl7OH Ql8H3402 c6H12o3 C15H30 c6H12 C2HC15 CC12=CC12 C6H4NCH3 ch3c5h4n CioHi6 c5hun c6h5n ch3cocooh CH3COOC3H7 C3H7J C3H7C1 C3H7OH c2h6cn C2H6COOH Ci2H18 c9H12 Hg C6H4(OH)CHO cs2 C2H2Br4 CioHi2 cn4o8 C2H2Cl4
§ 1. Скорость звука в жидкости 239 Таблица 20 (продолжение) Тетрахлорэтан, Тетрахлорэтилен Тетраэтиленгликоль Тиоуксусная кислота Тиофен .м-Толуидин 0-Толуиди н Толуол 1-Тридеце н Триметиленбромид Триолеин 1,2,4-Трихлорбензол Трихлорэтилен Триэтиленгликоль Уксусный ангидрид 1-Ундецен Фенилгидразин Фенилгорчичное масло . . . Y-Фенилпропиловый спирт . . (З-Фенилэтиловый спирт . . . Формамид Фумаровая кислота Фуриловый спирт Хинальдин Хинолин Хлорбензол а-Хлорнафталин Хлороформ ж-Хлортолуол о-Хлортолуол п-Хлортолуол Циклогексан Циклогексанол Циклогексанон Циклогексен Циклогексиламин Циклогексил хлористый . . . Циклопентадиен Циклопентанон Цитраль . Четыреххлористый углерод . . Элаидиновая кислота Энантовая кислота Этилацетат Этилбензиланилин Этилбензол Этил бромистый С2Н2С14 СС12=СС12 C8Hi806 c2h4os C4H4S c7h9n c7h9n C7H8 C23H26 C3H6Br2 СзН5(С18Нз302)з QH3C13 CHC1=CC12 (CH3C0)20 СцН22 c6h8n2 c6h5ncs C9HUOH c8h9oh hconh2 C4H4CD4 QH602 Ci0H9N c9h7n C6H5C1 c10H7ci CHC13 C7H:C1 C7H7C1 C7H7C1 c6H12 c6H12o c6H10o C6H10 C6H13N c6Hnci C5H6 c5H8o Ci0H16O CC14 с17н33соои C6H13COOH CH3COOC2H5 c15h17n c6h5c2h5 C2H5Br
240 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 20 (продолжение) а—Партхасаратхи [1518, 1521 — 1525, 1530, 1533], б—Фрейер, Хаббард и Эндрюс [663], в—Шаафс [1816, 1820, 1825, 1826], г—Зейфен [1910], д—Баккаредда и Джакомини [13 1], е—Уиллард [2143], ж—Лагеман, Мак-Миллан и Вузли [1168], з—Вейсслер [2127]. (см. также п. 6 настоящего параграфа). Темпера¬ турную зависимость скорости звука в воде исследовал Ранд ал л [1668] (см. фиг. 269), а также Хойзингер [3015] и Сингх [1938]. Для выяснения вопроса о наличии аномалии температурной зависимости скорости звука в этиленгликоле (в связи с обнаруженной Крау¬ сом и Лейденфростом1) аномалией температур¬ ного коэффициента теплопроводности гликоля) Альтенбург [4578] измерил эту зависимость в диапазоне температур 20—70° С. Ход темпера¬ турного коэффициента скорости оказался со¬ вершенно равномерным; в связи с этим весьма сомнительно наличие аномалии и в температур¬ ной зависимости теплопроводности, поскольку последняя является функцией скорости звука. В табл. 21 приведены значения скорости звука и сжимаемости для различных масел, измеренные Панчоли, Панде и Партхасаратхи [1498, 1499, 1503] (см. также Зри [4158]). Укажем еще на следующие измерения ско¬ рости звука в органических жидкостях: изме¬ рения Лагемана, Эванса и Мак-Миллана, [3358]—в 25 галоидных соединениях, Лагемана, Мак-Лероя и Милнера [3360]—в эфирах уксус¬ ной кислоты, Лагемана, Мак-Миллана и Вул- 2) W. Kraus, Zs. angew. Phys., 1, 173 (1948); W. Leidenfrost, Zs. VDI, 93, 1128 (1951). фа [3362, 3461]—в 34 органических жидкостях при изменении температуры от 0 до 60° С, Вейс- слера—в полиметилсилоксанах [4377], в галоид¬ ных соединениях [4376, 4379], в циклических соединениях [4378], Вейсслера и Дель-Гроссо [4386]—в производных ацетилена. Лагеман с сотрудниками производили также измерения скорости звука в алкиларилкетонах [4829], в рядах алкил ацетатов [3360], а также в рядах алкилфенилкетонов и алкил-п-ксилил- кетонов [3361]. Температурная зависимость ско¬ рости звука в некоторых одноатомных спиртах была измерена Иянгаром [3123] в температур¬ ном диапазоне между 20 и 80° С; во всех слу¬ чаях было найдено значение 3 м/сек-град. Иттербек и Бок [965, 3109] измеряли скорость звука и сжимаемость в СС14, (C2H5)20, CS2, С6Н6 и С7Н8 в диапазоне от точки плавления до точки кипения. При рассмотрении приведенных в табл. 20 значений скорости звука для 234 жидкостей возникает вопрос о наличии и характере связи между скоростью звука или сжимаемостью и хи¬ мическим строением жидкости. Уже в 1935 г. Бергман и Енш [245] указали на некоторые такие связи главным образом для гомологических рядов предельных углеводородов и одноатом¬ ных спиртов. Партхасаратхи в целом ряде работ подробно рассмотрел этот вопрос [1518, Этилбутират Этиленгликоль Этил иодистый Этилкаприлат Этиловый спирт Этиловый эфир диэтиленгли- коля Этиловый эфир о-крезола . . . Этиловый эфир фенола (фене- тол) Этиловый эфир хлоруксусной кислоты Этилпропионат .... * . . . Этилфенилкетон Этилформиат с3н:соос2н5 с2н602 C2HbJ СН3(СН2)6СООС2Н5 С2Н6ОН с6н14о3 С6Н4(СН3)ОС2Н5 с6н5ос2н5 СН2С1СООС2Нб С2Н5СООС2Н6 С9Н10О НСООС2Н5
§ 1. Скорость звука в жидкостях 241 Таблица 21 ПЛОТНОСТЬ Р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с, ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВ¬ ЛЕНИЕ Рс И АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ рад. ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МАСЕЛ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ t (по измерениям Панчоли, Панде и Партхасаратхи) Масло р, г/смъ с, м/сек р с • 10-з, г/ смЪ' сек рад. • 1012, см2/дин. Акулья ворвань . . . 32,5 0,915 1275 117 66,6 Анисовое масло . . 28,5 0,981 1451 142 61,8 Арахисовое масло Вербеновое ост-инд¬ 31,5 0,914 1562 143 44,4 ское масло .... 29 0,853 1323 113 67,9 Веретенное масло . . 32 0,905 1342 121 62,3 Газолиновое » . . 34 0,803 1250 100 70,8 Гераниевое » . . 27 ' 0,861 1192 103 82,8 Горчичное » . . 31,5 0,904 1825 165 33,6 Иононовое » . . 34 0,925 1331 123 61,8 Кассиевое » . . 28,5 1,059 1460 154 44,8 Кедровое » . . 29 0,910 1406 128 57,6 Керосин . . . Кокосового ореха 34 0,825 1295 107 74,5 масло 31,5 0,916 1490 136 49,8 Ксанторидзевое масло 29 0,888 1394 124 58 Кунжутное масло . . Куркума аромати¬ 32,5 0,916 1432 131 53,9 ческая 32,5 0,895 1349 93,9 62,1 Куркума зедоария 32 0,871 1293 112 69,6 Лавандовое масло . . 28,5 0,924 1310 121 62,9 Лимонное » . . 29 0,890 1076 95,7 98,2 Линалооловое » . . 32 0,884 1397 123 58,7 Льняное » . . 31,5 0,922 1772 163 34,9 Оливковое » . . 32,5 0,904 1381 125 58,7 Парафиновое » . . 33,5 0,835 1420 186 61 Пачули » . . Померанцевой корки 27,5 0,958 1266 121 65,9 эфирное масло . . Сандалового дерева 29 0,915 1300 119 65,5 эфирное масло . . 34 0,963 1454 140 49,7 Сосновое » . . 31 0,960 1468 151 48,9 Спермацетовое масло 33 0,878 1210 106 76,8 Сурепное масло . . . 30,8 0,912 1450 132 52,7 Терпентинное масло Трансформаторное 27 0,893 1280 114 68,4 масло . . . . . . 32,5 0,895 1425 128 55,8 Эвкалиптовое масло 29,5 0,906 1276 116 73,1 1521—1523, 1525, 1530, 1533, 1535]. В последнее время тот же вопрос разбирался в работах Паршада [1508], Лагемана и Данбара [1167], Баккаредда и Джакомини [129—131] и особенно 16 Л. Бергман Шаафса [1816—1823]. Ниже обсуждаются основные результаты этих работ. В табл. 22—26 приведены данные для соеди¬ нений, принадлежащих к нескольким гомоло¬ гическим рядам. Из рассмотрения этих таблиц следует, что, помимо двух первых членов, в табл. 24 и 26 значения с и (Зад. изменяются регулярно в зависимости от величины молекулы. Таблица 22 плотность Р, скорость ЗВУКА с и адиабатическая СЖИМАЕМОСТЬ рад. ДЛЯ НАСЫЩЕННЫХ УГЛЕВОДОРО¬ ДОВ СпН2п+2 ПРИ 20° С (по Шаафсу) Жидкость Химическая формула г/сжЗ с, м/сек |3ад..1012, см2/дин Пентан С5Н12 0,621 1008 158,4 Гексан с6н14 0,654 1083 130,4 Г ептан С7н1б 0,684 1162 108,0 Октан CsHjg 0,703 1197 99,3 Нонан С9Н20 0,738 1248 87,0 Таблица 23 ПЛОТНОСТЬ Р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с и адиабатическая СЖИМАЕМОСТЬ рад. ДЛЯ 1-ОЛЕФИНОВ СГ1Н2п ПРИ 20° С (по Лагеману, Мак-Миллану и Вузли) Жидкость Химическая формула р, г/'с м$ с, м/сек рад.» Ю12, см2/дин 1-Гептен • . . . с7н14 0,699 1128 112,3 1-Октен CsHie 0,718 1184 99,3 1-Нонен Q№8 0,733 1218 91,4 1-Децен С10Н20 0,743 1250 86,1 1-Ундецен .... СцН22 0,752 1275 81,8 1-Тридецен . . . С].зН26 0,767 1313 75,5 1-Пентадецен . . Ci5H30 0,780 1351 70,2 На основании своих исследований Партха¬ саратхи [1535] пришел к следующим выводам: 1. Скорость звука в ароматических соеди¬ нениях обычно выше, чем в алифатических, хотя первые имеют большую плотность. При¬ меры: бензол (С6Н6, с=1326 м/сек) и гексан (С6Н14, с=1083 Mtсек)у ксилол (С8Н10, с= = 1340 м/сек) и октан (С8Н18, £=1197 м/сек).
242 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 24 ПЛОТНОСТЬ Р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с И АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ рад. ДЛЯ ОДНОАТОМНЫХ СПИРТОВ СпН2п+1 ОН ПРИ 20°С (по Шаафсу) Жидкость Химическая формула Р' . г/сж3 с, м/сек рад. • 1 О12, см^/дин Метиловый спирт СН3ОН 0,792 1123 100,1 Этиловый » С2Н5ОН 0,789 1180 91,1 я-Пропиловый » С3Н7ОН 0,804 1223 83,2 я-Бутиловый » С4Н9ОН 0,810 1268 76,9 я-Амиловый » с5нпон 0,816 1294 73,2 я-Гексиловый » С6Н13ОН 0,820 1322 69,8 я-Гептиловый » С7Н15ОН 0,823 1341 67,6 я-Октиловый » С8Н17ОН 0,827 1358 65,7 я-Нониловый » С9Н19ОН 0,828 1391 62,5 я-Дециловый » с10н21он 0,829 1402 61,4 я-Додециловый спирт с12н25он 0,832 1432 58,6 Таблица 25 плотность Р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с И АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ рад. ДЛЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ CnH2n02 ПРИ 20° С (по Шаафсу) Жидкость Химическая формула р, г/сms с, м/сек Рад.. 1012, см%/дин Муравьиная кис¬ лота нсоон 1,216 1287 49,7 Уксусная кислота СНзСООН 1,049 1150 72,1 Пропионовая » С2Н5СООН 0,992 1176 73,0 Масляная » С3Н7СООН 0,959 1203 72,0 Валериановая » С4Н9СООН 0,942 1244 68,7 Капроновая » сбнпсоон 0,929 1280 65,8 Энантовая » С6Н13СООН 0,922 1312 63,0 Каприловая » С7Н15СООН 0,910 1331 62,0 2. С увеличением длины углеродной цепи молекулы увеличивается и скорость звука; при¬ мером могут служить данные таблиц 22—26. 3. В сложных эфирах при увеличении длины углеродной цепи спиртового радикала наблю¬ дается уменьшение скорости звука. 4. Замещение в соединении более легкого атома более тяжелым приводит к уменьшению Таблица 26 плотность Р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с и адиабатическая СЖИМАЕМОСТЬ Рад. ДЛЯ ИОДИСТЫХ АЛКИЛОВ ПРИ 20° С (по Шаафсу) Жидкость Химическая формула P> 0 г/смЪ с, м/сек рад. - 1012, см^/дин Иодистый метил CH3J 2,279 834 63,3 » этил c2h5j 1,940 869 68,2 » пропил C3H7J 1,747 929 66,3 » я-бутил C4H9J 1,617 977 65,0 » я-гексил CeHi3J 1,441 1081 59,5 скорости звука. Примеры: хлороформ (СНС13> с=1005 м/сек) и бромоформ (СНВг3, £= =928 м/сек); метиленхлорид (СН2С12, с= = 1092 м/сек) и метиленбромид (СН2Вг2, с= =971 м/сек); дихлорэтан (С2Н4С12, £=1240 mi сек) и дибромэтан (С2Н4Вг2, £=1009 м/сек). Даль¬ нейшее замещение легких атомов более тяже¬ лыми атомами того же рода вызывает дальнейшее уменьшение скорости звука. Примеры: метилен¬ хлорид (СН2С12, с=1092 м/сек), хлороформ (СНС13, £=1005 м/сек) и четыреххлористый угле¬ род (СС14, £=938 м/сек). 5. В очень вязких жидкостях скорость звука больше, чем в менее вязких. Так, например, в этиленгликоле (С2Н602, £=1616 м/сек) ско¬ рость звука больше, чем в менее вязком этило¬ вом спирте (С2Н5ОН, £=1180 м/сек). 6. В структурных изомерах скорости звука различны (см. табл. 27). Наибольшая скорость звука всегда наблюдается в ортосоединениях; в соединениях с линейной (нормальной) углерод¬ ной цепью скорость звука также всегда больше, чем в изосоединениях (с разветвленной цепью) (см. также Баккаредда [2364]). 7. Замена в простом или сложном эфире радикала этила метальной группой, несмотря на укорочение цепи, приводит к увеличению ско¬ рости звука. Примерами служат этиловый эфир хлоруксусной кислоты (с =1234 м/сек) и метило¬ вый эфир этой же кислоты (£=1331 м/сек), этиловый эфир крезола (£=1315 м/сек) и его метиловый эфир (£=1385 м/сек), диэтиловый (£=1376 м/сек) и диметиловый (£=1469 м/сек) эфиры адипиновой кислоты. 8. Введение двойной связи уменьшает ско¬ рость звука. Это видно на примере дихлорэти- лена (СНС1=СНС1, £=1025 м/сек) и тетрахлор- этана (СНС12—СНС12, £=1155 м/сек), хотя,
§ 1. Скорость звука в жидкостях 243 Таблица 27 ПЛОТНОСТЬ Р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с И АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ рад. ИЗОМЕРОВ ПРИ 2 0° С (по Шаафсу) Жидкость Химическая формула г/сжз с, м/сек ?ад.- Ю12, смЪ/дин С8Нх8 0,703 1197 99,3 Изооктан .... w-Пропиловый » 0,691 1111 117,4 спирт Изопропиловый с3н:он 0,804 1223 83,2 спирт » 0,786 1170 93,0 я-Бутиловый спирт с4н9он 0,810 1268 76,9 Изобутиловый » mpem-Бутиловый » 0,802 1222 83,6 спирт » 0,789 1155 95,0 о-Ксилол .... С6Н4(СН3)2 0,871 1360 62,1 м-Ксилол .... » 0,863 1340 64,5 я-Ксилол .... » 0,860 1330 65,8 о-Толуидин . . . c6h4ch3nh2 0,998 1634 37,5 ^-Толуидин . . . » 0,989 1620 38,6 Псевдокумол • • СбН3(СН3)3 0,876 1368 61,0 Мезитилен .... » 0,863 1362 62,5 согласно выводу 4, следовало бы ожидать обрат¬ ного эффекта. 9. В полярных жидкостях скорость звука обычно больше, чем в аналогичных неполярных жидкостях. Примером могут служить бензол (с= 1326 м/сек) и нитробензол (с= 1473 м/сек), а также циклогексан (с= 1284 м/сек) и циклогек- санон (с= 1449 м/сек). Недавно Паршад [1513] попытался дать объ¬ яснение обнаруженным Партхасаратхи зависи¬ мостям между скоростью звука и химическим строением веществ. Согласно Паршаду, при изменении химического строения жидкости пер¬ вичным является изменение сжимаемости, а не изменение скорости звука. Так как сжимаемость Р жидкости зависит от молекулярных сил при¬ тяжения или отталкивания, являющихся в ос¬ новном электрическими силами, то ясно, что р будет тем меньше, чем больше силы сцепления, т. е. чем меньше расстояния между отдельными молекулами. Этим объясняется и влияние ди- польных моментов на сжимаемость жидкости и на скорость звука. Далее Паршад указывает, что ассоциация молекул также может вызвать изменение скорости звука, поскольку образова¬ ние димерных молекул или ассоциация их в большие комплексы обусловливает увеличение сжимаемости. Как известно, вода является сильно ассоциированной жидкостью и степень ассоциации ее уменьшается при нагреванйи. Поэтому при повышении температуры сжимае¬ мость воды уменьшается, а скорость звука растет, на что мы уже указывали выше в этом пункте (см. также п. 6 настоящего параграфа). Наконец, Паршад дает еще следующие правила: увеличение магнитной восприимчивости отвечает повышению скорости звука и понижению сжи¬ маемости; жидкости с высокой температурой кипения и большой теплотой парообразования обнаруживают большую скорость звука; уве¬ личение числа групп ОН в молекулах вызывает уменьшение скорости звука. Мы не можем сейчас подробно входить в рассмотрение этих пока еще недостаточно обоснованных правил и отсылаем читателя к оригинальной работе. Большим шагом вперед в рассматриваемой области являются последние работы Шаафса, который дает формулы, связывающие скорость звука с величинами, характеризующими хими¬ ческую структуру жидкости,—молекулярным ве¬ сом, размером молекул, плотностью и т. д. Шаафс [1816, 1818, 1819] исходит в своих рас¬ суждениях из уравнения состояния Ван-дер- Ваальса Согласно достоверным опытным данным, при комнатной температуре и нормальном давлении и при учете зависимости параметров от плот¬ ности это уравнение применимо почти ко всем органическим жидкостям. Из него следует, что где вместо молярного объема V введены моле¬ кулярный вес М и плотность р. Отсюда, диффе¬ ренцируя по р и используя выражение для квадрата адиабатической скорости звука с получаем следующую формулу:
244 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Исключая при помощи уравнения (181) вели¬ чину а, получаем Здесь Ь—учетверенное значение объема, зани¬ маемого молекулами. Для атмосферного давле¬ ния в формуле (183) можно пренебречь величи¬ нами р и (<да1др)т. Можно показать (см. [1818]), что (дЫдр)т в первом приближении равно—| ^. Следовательно, Формулы (184) и (185) дают количественное соот¬ ношение между скоростью звука и величинами г, М, b и р, определяющими химическую струк¬ туру жидкости. Отвлекаясь от температурной зависимости (все измерения скорости звука с могут производиться при комнатной темпера¬ туре), получаем в общем виде с2 = /(*. М, b, р). (186) Для малых измерений аргументов Вычисление частных производных из формулы (184) дает Отсюда можно сделать следующие важные заключения о зависимости скорости звука от химического строения соответствующего ве¬ щества: а) увеличение отношения удельных тепло¬ емкостей приводит к увеличению скорости звука; б) увеличение молекулярного веса обусловли¬ вает уменьшение скорости звука; в) увеличение молекулярного объема (про¬ порционального величине Ь) ведет к увеличению скорости звука; г) увеличение плотности также вызывает увеличение скорости звука. Отсюда вытекают следующие подтверждения и исправления выводов Партхасаратхи, приве¬ денных выше в этом пункте. К выводу 1. Скорость звука во многих аро¬ матических соединениях больше, чем в алифа¬ тических, именно потому, что плотность первых больше, чем плотность вторых. К выводу 2. Увеличение скорости звука обу¬ словливается не столько увеличением длины углеродной цепи молекул, сколько увеличением их объема. К выводу 4. Не только введение более тяже¬ лого атома, но и замена атома более тяжелым атомным комплексом (увеличение молекуляр¬ ного веса) вызывает уменьшение скорости звука. Однако этот эффект может быть зама¬ скирован другими. К выводу 7. Увеличение скорости звука в сложных и простых эфирах при замене радикала этила метилом вызывается не укоро¬ чением цепи, а увеличением плотности. Учитывая, что входящая в формулу (186) плотность р определяется молекулярным весом М и молярным объемом V, можно, согласно Ша- афсу [1819], дать следующую более удобную формулу для скорости звука: c* = f(*, М, b, V). (189) Тогда вместо формулы (184) получаем £>2 — *RT г 1/3 21 ( ш м Lf 1 -(b/v)]2 i-(b/v) \ а вместо (188) находим полный дифференциал в виде Если обозначить число молекул в граммоле- куле через Nl , то масса молекулы будет равна MINl, объем молекулы равен Ь/ANl , а величина элементарной области, занимаемой одной мо¬ лекулой, будет равна 13=V/Nl. Таким образом, откуда для скорости звука получаем формулу
§ 1. Скорость звука в жидкостях 245 молекулярный вес выражает массу молекул, вели¬ чина b—объем молекул, а молярный объем дает меру расстояний между молекулами. Со¬ гласно формуле (190) или (191), распространение звукового импульса происходит тем медленней, чем больше масса молекул и чем больше расстоя¬ ния между ними, и тем быстрее, чем больше объем молекул. При этом решающую роль играют изменения Ъ и V. Так, например, боль¬ шая скорость звука в нитробензоле (1477 м/сек) и анилине (1659 м/сек) по сравнению со ско¬ ростью звука в бензоле (1333 м/сек) обусловлена увеличением объема молекул, в то время как Партхасаратхи объясняет эту разницу диполь- ными моментами. Далее, скорость звука в бромо- форме (928 м/сек) меньше скорости звука в хлоро¬ форме (1005 м/сек) вследствие значительного уменьшения элементарной молекулярной обла¬ сти, а не в результате увеличения молекуляр¬ ного веса. Обнаруженная Шаафсом зависимость скорости звука от межмолекулярных расстояний согласует¬ ся с теоретическими соображениями Киттеля [1049], рассчитавшего скорость звука в жидкостях исходя из отношения свободных молярных объе¬ мов, установленного Эйрингом с сотрудниками. Согласно Шаафсу [1819], из двух жидкостей с близкими молекулярными весами скорость Таблица 28 плотность о, МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ВЕС м и СКОРОСТЬ ЗВУКА с в ВЕЩЕСТВАХ С БЛИЗКИМИ МОЛЕКУЛЯРНЫМИ ВЕСАМИ ПРИ 20° С (по Шаафсу) Жидкость Химическая формула ео О- Л) М с, м/сек Этиловый спирт С2Н5ОН 0,789 46 1173 Муравьиная кис¬ лота нсоон 1,220 46 1299 Диэтиловый эфир C^HjoC) 0,714 74 1012 я-Бутиловый спирт С4Н9ОН 0,804 74 1265 Изоамиловый » С8НцОН 0,815 88,1 1267 Пировиноградная кислота .... СНдСОСООН 1,267 88 1471 Толуол с,н8 0,876 92 1328 Глицерин .... С3н803 1,260 92 1923 я-Октан С8н18 0,702 114,1 1192 Цитраконовый ан¬ гидрид .... с5н4о3 1,250 114 1414 Мезитилен .... С6Нз(СНз)2 0,860 120,1 1358 Ацетофенон . . . С0Н5СОСН3 1,030 120 1550 звука больше в более плотной жидкости. В табл. 28 можно найти подтверждающие это положение примеры. Правда, одновременно с плотностью здесь изменяется и молярный объем, однако в относительно меньшей степени. Наконец, если в результате замещения одного атома или целой атомной группы увеличение плотности вещества значительно превышает уве¬ личение молекулярного веса, то скорость звука возрастает. Например, при замене в этило¬ вом спирте (С2Н5ОН, р=0,789, £=1173 м/сек) атома Н при вторичном углеродном атоме группой N02 получается нитроэтиловый спирт (N02C2H40H, р= 1,296, с=1578 м/сек). При этом наблюдается наибольшее увеличение ско¬ рости звука (на 34,5%) из известных изменений, вызываемых заменой всего лишь одной группы. При переходе от бензола (С6Н6, р=0,878, ^=1326 м/сек) к анилину (C6H5NH2, р= 1,022, £=1656 м/сек) группа NH2 вызывает увеличение скорости звука на 328 м/сек, а при переходе от ацетона (СН3СОСН3, р=0,792, £=1192 м/сек) к пировиноградной кислоте (СН3СОСООН, р= 1,267, £=1471 м/сек) группа СООН обуслов¬ ливает увеличение скорости звука на 279 м/сек. Для суждения о том, произойдет ли при пе¬ реходе от одного вещества к другому увеличение или уменьшение скорости звука, Шаафс дает следующее неравенство: (192) при этом если относительное изменение молеку¬ лярного веса меньше суммы изменений, стоящей в правой части (192), то скорость звука увеличи¬ вается, в противном случае она уменьшается. В формулы (184) и (185) входит величина Ь, обозначающая, как уже упоминалось выше, учетверенное значение объема, фактически зани¬ маемого молекулами. Если Nl—число молекул в граммолекуле, то формула (193) дает радиус молекулы. В двух других работах Шаафс [1816, 1818] исключает из формулы (193) величину b при помощи формулы (185) и, таким образом, находит соотношение между радиусом молекулы г и скоростью звука с. После ряда промежуточных преобразований по¬ лучается формула
246 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах позволяющая рассчитать радиус молекулы по скорости звука с> молекулярному весу М и плот¬ ности жидкости р. Следует добавить, что изотер¬ мическая скорость звука для простоты заменена адиабатической, поскольку появляющаяся при этом ошибка не превышает 3°/00. Для иллюстрации практической примени¬ мости формулы (194) может служить табл. 29, в которой приведены рассчитанные по этой формуле радиусы молекул нескольких жидко¬ стей. В предпоследнем столбце таблицы даны для сравнения значения радиусов, вычисленные по молекулярной рефракции ЛГд, согласно из¬ вестной формуле где по—оптический показатель преломления для линии натрия. В последнем столбце таблицы приведены значения, вычисленные по критиче¬ ской температуре и критическому давлению Р/с, согласно формуле b=RTK/8pK. Таблица 29 РАДИУСЫ МОЛЕКУЛ ПРИ 20° С, ВЫЧИСЛЕННЫЕ ПО СКОРОСТИ ЗВУКА, МОЛЕКУЛЯРНОЙ РЕФРАКЦИИ И КРИТИЧЕСКИМ ДАННЫМ (по Шаафсу) Радиус молекулы Г, 10"8 см Жидкость Химическая формула tj tj по фор¬ муле (194) по фор¬ муле (195) по крити¬ ческим данным Гептан .... Метиловый С7Н1б 1154 2,381 2,380 2,480 спирт .... Четыреххло¬ ристый угле¬ СН3ОН 1125 1,539 1,477 1,870 род .... СС14 943 2,065 2,183 2,325 Бензол .... С6н6 1331 2,010 2,165 2,288 Хлорбензол . . с6н5С1 1287 2,117 2,301 2,430 Ацетон .... Диэтиловый СО(СНз)2 1190 1,878 1,847 2, 138 эфир .... С4н10о 1012 2,106 2,084 2,368 Сероуглерод cs2 1158 1,776 2,023 1,969 До сих пор принималось, что величина Ь, входящая в формулу (185), равна четырехкрат¬ ному фактическому объему В молекул в одном моле. Однако в жидкости имеют место не только упругие соударения между молекулами; вслед¬ ствие этого, как показал Шаафс f 3961 ], отноше¬ ние Ь к В должно быть меньше 4. Это отношение названо Шаафсом фактором соударений s. Та¬ ким образом. b — sB. Обозначим теперь через r=B/V отношение объ¬ ема В, фактически занимаемого молекулами одного моля, к молярному объему V (эту вели¬ чину будем называть плотностью заполнения пространства); тогда формула (190) примет вид О») На фиг. 292 эта формула представлена графи¬ чески для температуры Т=293 °К=20° С при разных значениях М в качестве параметра. Фиг. 292. Зависимость скорости зву¬ ка с для некоторых гомологических рядов углеводородов от произведе¬ ния фактора соударений s и плотно¬ сти заполнения пространства г. Сверху вниз нанесены данные для следую¬ щих рядов: этиленгликоли, одноатомные спирты, жирные кислоты, 1-олефины. парафины, алкилиодиды. Поскольку для органических жидкостей отно¬ шение % удельных теплоемкостей лежит между 1,0 и 1,5, кривые зависимости с от rs нанесены в виде заштрихованных полосок. При увеличении rs кривые, монотонно поднимаются, стремясь к бесконечности при rs= 1. Если теперь нанести на это семейство кривых ряды органических соединений, производимые друг от друга добав¬ лением или отнятием отдельных атомов или атом¬ ных групп, то получим почти прямые линии, идущие поперек семейства изомерных кривых и стремящиеся сойтись при rs= 1 в области около 1600 м/сек. Так как при переходе к выс¬ шим гомологам в каждом ряду число атомор углерода и водорода в молекуле возрастает, то общая область сходимости определяется запол¬ нением пространства для углеводородов. Дей¬ ствительно, согласно формуле (196), скорость
§ 1. Скорость звука в жидкостях 247 звука при rs= 1 обращается в бесконечность, в то время как опыт показывает, что кривые стремятся к конечному значению Соо. Чтобы представить скорость звука с в функ¬ ции от заполнения пространства, необходимо сделать определенные предположения о факторе соударений s. Можно показать [3961], что вели¬ чина s имеет тем меньшее значение, чем больше объем V и чем большее число тяжелых атомов или атомных групп содержится в органическом соединении. При графическом изображении со¬ отношения c=f(r) гомологические ряды обра¬ зуют пучок параллельных прямых с постоянным наклоном W. Таким образом, для органических соединений, обладающих свойством образовы¬ вать гомологические ряды, мы имеем Для определенной группы незамещенных угле¬ водородов, а именно для циклических углеводо¬ родов с нулевым дипольным моментом, можно положить фактор соударений равным sn=2,85 (см. ниже в этом пункте). Так как для этих веществ ^=0. то Таким образом, формула (197) перейдет в сле¬ дующую: .(1") Выражение в фигурных скобках можно рас¬ сматривать как фактор соударений s произволь¬ ного вещества, измеренный по фактору соуда- Так как при повышении температуры плот¬ ность заполнения пространства уменьшается, то, согласно формуле (200), должна уменьшиться и скорость звука. Это видно, если переписать формулу (200) в виде Опыт не обнаруживает пропорциональности между убыванием скорости звука и убыванием плотности, обусловленными увеличением тем¬ пературы; это значит, что фактор соударений s также должен убывать при повышении темпера¬ туры. Это понятно, так как при возрастании температуры увеличивается степень взаимного проникновения потенциальных полей молекул, обусловливающих неупругость соударений. Для доказательства наличия температурной зависимости фактора соударений Сетт [4069] связал формулу (200) с формулой Рао (213) и получил формулу1) где К—характерная константа, а Тк—критиче¬ ская температура. Формула (201) хорошо оправ¬ дывается на опыте. Остается подробнее изучить зависимость между с и В, а именно соотношение По этому поводу Шаафс [1821, 1822] высказал следующие соображения. Если взять произведе¬ ния скорости звука с и молярного объема V, например, для трех веществ—бензола (С6Н6), Таблица 30 СВЯЗЬ МЕЖДУ ПРОИЗВЕДЕНИЕМ cV И ЧИСЛОМ АТОМОВ ВОДОРОДА (по Шаафсу) Вещество Химическая формула cV A(cV) Разница в числе атомов Н Бензол Циклогексен Циклогексан С6н6 С6Ню С6н12 118*104 | - 132-104 | j 138,3-104 ) 14 • 104 ) 6,3-Ю4 j 20’3-10 > 2 J рений sn для определенных простых углеводо¬ родов. Тогда c = coosrf (200) или скорость звука пропорциональна произведе¬ нию фактора соударений s, характеризующего степень упругости соударений, и плотности заполнения пространства г. циклогексена (С6Н10) и циклогексана (С6Н12), представляющих собой шестичленные кольца с одинаковым числом атомов углерода, но раз¬ ным числом атомов водорода, то разница между х) В формуле Сетта имеются еще и другие члены, зависящие от ТЦ\\ согласно Шаафсу [3961], ими можно пренебречь.
248 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах этими произведениями будет пропорциональна числу атомов водорода (см. табл. 30). Поэтому можно предположить, что существует общее соотношение где z—число так называемых атомных объемов А на моль вещества с номером i. Сравнение соотношений (203) и (202) показывает, что т. е. объем, фактически занимаемый молеку¬ лами в одном моле, состоит из суммы этих атомных объемов. Так как атомный объем нахо¬ дится в тесной связи с силами притяжения и от¬ талкивания между атомами, то Шаафс считает целесообразным заменить термин «атомный объем» термином «атомное слагаемое». Отличное совпадение соотношения (203) с опытными данными видно из фиг. 293, на кото¬ рой нанесены значения произведения скорости звука с и молярного объема V в зависимости от молекулярного объема B = ^(zA)i; для 94 г различных соединений углерода с элементами Н, О, N и С1. Все значения лежат на прямой, проходящей через начало координат, наклон которой относительно оси абсцисс дает вели¬ чину постоянной W в соотношении (202). Если еще учесть, что молекулярный вес М можно заменить суммой атомных весов Gu то, согласно Шаафсу [1822], получим для скорости звука формулу Таким образом, для нахождения скорости звука с в какой-нибудь жидкости требуется только измерить плотность этой жидкости, поскольку величины А-ь и Gt известны. Шаафс нашел, что величина W равна 5000 м/сек. Это позволило- ему рассчитать скорость звука для большого числа разных жидкостей, получив при этом хорошее согласие с опытом. В своей новой работе Шаафс [3962] не¬ сколько обобщает формулу (205) исходя при этом из формулы (199), записанной в следующем виде: Эту формулу можно представить в виде Величины М, В и р вычисляются согласно формулам аддитивности (207) Первые две из этих формул уже об¬ суждались выше. Величины а обозна¬ чают внутренние атомные слагаемые, составляющие величину р и выража¬ ющие влияние потенциальных полей в непосредственной близости от опреде¬ ленных атомов или атомных групп. В табл. 31 и 32 приведены величины внешних атомных слагаемых и внутренних атомных сла¬ гаемых а для различных видов связей. В качестве примера для расчета скорости звука по формулам (206) и (207) рассмотрим жидкость Карвакол, имеющую следующую ctdvktvdhvto (honMv.nv: Плотность этой жидкости равна 0,932 г/см3. Объем В молекул в одном моле рассчитывается следующим образом: B=E(zA)t Фиг. 293. Зависимость произведения скорости звука с и молярного объема V от молекулярного объема В для 94 различных соеди¬ нений углерода с Н, О, N и С1.
§ 1. Скорость звука в жидкостях 249 Таблица 31 ВНЕШНИЕ АТОМНЫЕ СЛАГАЕМЫЕ А НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ (по Шаафсу) Химическая связь Внешнее атомное слагае¬ мое А Химическая связь Внешнее атомное слагае¬ мое А Н—все атомы 1,06 /(С) \(С) 5,80 =с< 3,36 /(Н) >с< 3,06 (C)-N( Х(Н) 6,42 _с= 3,66 о=(С) 3,82 N=(C) 5,45 (С)=0- -(С) 1,64 N02—(С) 12,0 (с>-о- -(H) 4,53 Cl—(С) 6,92 (С)—N= =(С) 4,35 Вг-(С) 13,20 (С)- /(С) -n( 5,20 J—(С) 16,00 \С) Таблица 32 ВНУТРЕННИЕ АТОМНЫЕ СЛАГАЕМЫЕ а НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ (по Шаафсу) Химическая связь Внутреннее атомное слагаемое а 1 СНз-(С)— 1 0,10 ОН—(С) СООН-(С) NOa—(С) 0,16 1,30 1,20 1 С1-(С)- 1 ' 0,25 при 0,52 при 0,75 при 0,87 при мах 1 атоме С1 2 атомах С1 3 атомах С1 4 и более ато- С1 С1-(С)^ 0,87 1 Вг—(С)— 1 ( 4,20 при 1 атоме Вг 1 4,50 при 2 атомах Вг I 6,00 при 3 и более ато- У мах Вг Вг-(С)^ 4,75 J-(C)- 1 4,60 при 1 атоме J Далее, величина р равна Зная еще молекулярный вес, по этим данным можно рассчитать скорость звука; для темпера¬ туры 20° С расчет дает значение 1419 м!секг измерения Шаафса дали значение 1432 м/сек. Указанным способом Шаафс произвел ра¬ счет скорости звука для 180 веществ и сравнил полученные результаты с данными опыта. В табл. 33 приведены частично полученные им данные для жидкостей, показывающие хорошее согласие между теорией и опытом. Наконец, в одной из своих последних работ Шаафс [1823] рассмотрел вопрос о связи между скоростью звука и дипольным моментом. Про¬ изведенные им точные измерения скорости звука не подтвердили выводы Партхасаратхи (см. выше в этом пункте) о большей скорости звука в полярных жидкостях. Напротив, в дебаев- скую теорию полярных жидкостей можно ввести величину скорости звука. В известном выраже¬ нии для молекулярной поляризации где а0—поляризуемость молекулы, р.—ее диполь- ный момент, k—постоянная Больцмана, Т— абсолютная температура, первое слагаемое, представляющее собой молекулярную рефрак¬ цию [(;п2—l)/(n2+2)]V (V—молярный объем), равно объему молекул в каждом моле. Отсюда при использовании равенства B=(cV/W) [см. формулу (202)] получаем Таким образом, зная скорость звука и молеку¬ лярную поляризацию Р, можно определить ди- польный момент жидкости. Указанное соотношение имеет место только для случая [3=0. В противном случае, как пока¬ зано Шаафсом в позднейшей работе [3961]. формула (208) заменяется следующей: Для циклических углеводородов с дипольным моментом, равным нулю, как, например, для циклогексана или бензола, формула (208) при¬ водит к соотношению P=cV/W. Отсюда, зная
250 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 33 СРАВНЕНИЕ ИЗМЕРЕННЫХ И ВЫЧИСЛЕННЫХ НА ОСНОВАНИИ ТАБЛ. 31 И 32 СКОРОСТЕЙ ЗВУКА В ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ ПРИ 20° С (по Шаафсу [3962]) Жидкость Химическая формула Плотность р, г(смЗ Скорость звука с, м/сек Жидкость Химическая формула Плотность P, г/смЗ Скорость звука с, м/сек изме¬ ренная вычис¬ ленная изме¬ ренная вычис¬ ленная С6нв 0,878 1326 1326 Органические соединения, содержащие группу СООН JM-Ксилол С8Н10 0,863 1340 1335 Масляная кислота с4н8о2 0,959 1203 1218 Псевдокумол .... с9н12 0,876 1368 1363 Валериановая » СбН10О2 0,942 1244 1246 Циклогексен .... С6н10 0,811 1305 1304 Олеиновая » Ci8H3402 0,898 1442 1400 Алифатические углеводороды с длинной углеродной цепью Азотсодержащие органические соединения я-Пентан С5Н12 0,621 1044 1140 Пиридин c5h5n 0,982 1445 1460 я-Гептан С7н16 0,684 1154 1145 Хинальдин c10h9n 1,069 1575 1570 З-Метилгексан . . . С7н16 0,687 1136 1135 Анилин c6h7n 1,022 1656 1657 1 -Октен С8н16 0,718 1184 1185 Метиланилин . . . c7h9n 0,984 1586 1580 Циклические кислородсодержащие соединения 0= =(С) Органические соединения, содержащие группу N02 Бензальдегид .... с7н6о 1,046 1479 1480 Нитробензол .... c6h5no2 1,207 1473 1482 Этилфенилкетон . . С9н10о 1,009 1498 1470 ж-Нитротолуол . . c7h7no2 1,157 1481 1478 Диклогексанон . . . с6н10о 0,948 1443 1428 Нитрометан .... ch3no2 1,139 1346 1241 Алифатические кислородсодержащие соединения О: =(С) Хлорорганические соединения Ацетон с3н6о 0,792 1192 1192 Хлорбензол .... C6H6C1 1,107 1291 1295 Ацетилацетон .... с5н802 0,970 1383 1380 Хлорциклогексан . . СбНпС1 0,973 1319 1321 Ацетонилацетон . . . СбН10О2 0,971 1416 1410 Метиленхлорид . . CH2C12 1,336 1092 1099 Акролеин с3н4о 0,841 1207 1212 Хлороформ .... CHClg 1,487 1001 1009 Кислородсодержащие органические соединения Броморганические соединения со связью (С)—О— -(С) Бромбензол .... C6H5Br 1,497 1162 1157 Этиловый эфир . . . С4Н10О 0,714 1008 1014 Дибромэтилен ' (цис) C2H2Br2 2,246 957 961 Этилацетат с4н8о2 0,900 1176 1188 1,2-Дибромпропан . C3H6Br2 1,941 995 995 Этиловый эфир ма- Бромоформ .... CHBr3 2,890 928 925 леиновой кислоты с8н12о4 1,069 1352 1345 Паральдегид .... С6Н1203 0,994 1204 1203 Иодорганические соединения . Органические соединения, содержащие группу ОН Иодистый метил . . CH3J 1,279 834 818 » пропил C3H7J 1,747 929 933 Бензиловый спирт . . с7н8о 1,045 1540 1538 Циклогексанол . - . с6н120 0 ? 962 1493 1500 я-Амиловый спирт . . с5н12о 0,816 1294 1309 Этиленгликоль . . . с2н6о2 1,113 1679 1660
§ 1. Скорость звука в жидкостях 251 молекулярную поляризацию, можно рассчи¬ тать величину W. Этим способом и было полу¬ чено использованное выше' значение W= =4450 м/сек. Таблица 34 ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ДИПОЛЬНЫХ МОМЕНТОВ ПО СКОРОСТИ ЗВУКА ПРИ 20° с (по Шаафсу [3962]) Жидкость Толуол . . о-Ксилол . Этиловый спирт Ацетон . . . Хинолин . . . Пиридин . . Нитробензол . Хлорбензол . jM-Хлортолуол Химическая формула СвН5СНз С6Н4(СН3)2 С2Н,ОН СО(СН3)2 c9h7n c5h5n c6h5no2 CeH6Cl С„Н4С1СН3 Дипольный момент jjl . 1 018, эл. ст. ед., рассчитанный по скорости звука по моле¬ кулярной рефракции 0,38 0,54 1,66 2,69 2,13 2,31 3,93 1,56 1,77 0,37 0,52 1,70 2,80 2,16 2,34 3,95 1,69 1,78 В табл. 34 приведены результаты расчета дипольного момента для ряда жидкостей по зна¬ чению скорости звука, согласно формуле (208); для сравнения приводятся также данные, полу¬ ченные по значению молекулярной рефракции Совпадение результатов оказывается хорошим. Рассмотрение работ Шаафса проведено нами -столь подробно потому, что в них впервые пока¬ зана и выражена количественно зависимость скорости звука от структуры органических сое¬ динений. Очень хороший обзор этих вопросов дан у Шаафса [3963, 3964] и в обзорной статье Сетта [4066]. В этой связи следует упомянуть о ряде новых работ Альтенбурга [2308—2311, 2314], в которых дан теоретический вывод формул (202) и (205) на основе теории распространения звука в кристал¬ лических решетках1). Правило аддитивности по¬ лучается при этом как следствие квантово-меха¬ нического расчета межмолекулярных сил. Более *) М. Born, Th. К а г m a n, Phys. Zs., 13, 297 (1912). подробное рассмотрение этих весьма интересных работ выходит, однако, за рамки настоящей книги. Здесь следует указать только на два пункта Альтенбург [2311] находит количественную зави¬ симость между скоростью звука с и поверхност¬ ным натяжением о данной жидкости: Расчет по этой формуле дает результаты, хорошо ‘ согласующиеся с опытом (за исключением воды). В работах Кришнамурти [3329] и Ауербаха [2356, 4586] найдены эмпирические аналогичные зависимости между с и а. Далее, согласно Саг- дену1), поверхностное натяжение жидкости с определяет ее парахор р по формуле (211) где ржи рг—плотности вещества в жидком и газо¬ образном состоянии, причем при малых давле¬ ниях можно, вообще говоря, пренебрегать рг по сравнению с рж. Отсюда Альтенбург получает соотношение (212) При этом р в широком диапазоне не зависит от температуры; для сложных молекул парахор складывается из парахоров отдельных атомов и соединений2). Согласно Альтенбургу [2311], формула (212) может быть применена после некоторых изме¬ нений и для расчета скорости продольных волн в тонких металлических стержнях. Якобсон [3128, 3129] поставил в связь ско¬ рость звука со свободными расстояниями L между поверхностями молекул жидкости. Можно показать [3127], что адиабатическая сжимае¬ мость рад. выражается формулой рад. = ££а, где k и q—постоянные, зависящие от температуры. Для комнатной температуры 2, что дает при учете соотношения рад. = 1/рс2 (212а) Постоянная К имеет для температур 0, 20 и 30 °С соответственно значения 588, 618 и 631.Рассчи- *) S. S u g d е n, Journ. Chem. Soc., 125, 1177 (1924). 2) Соответствующие значения см. J. D’A n s, E. Lax, Taschenbuch fur Physiker und Chemiker, Ber¬ lin, 1943, S. 1014. •согласно формуле
252 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах тайные по формуле (212а) расстояния L между молекулами совпадают с точностью до несколь¬ ких процентов со значениями, полученными другими методами. Измерения скорости звука в изомерах, выпол¬ ненные Баккаредда и Джакомини [130, 131, 2363, 2364], показали, что скорость звука в цис- соединениях всегда выше, чем в транс-соедине¬ ниях; для сжимаемости имеет место обратное со¬ отношение. Данные для веществ, исследованных этими авторами, приведены в табл. 35. СКОРОСТЬ ЗВУКА с И СЖИМАЕМОСТЬ Величина S, названная Лагеманом и Данбаром [1167] «молярной скоростью звука»1), является Таблица 35 •ад. для цис- и траяс-СОЕДИНЕНИ Й Во все эти различные формулы для скорости звука всегда входит и плотность вещества. По¬ этому можно предположить, что обе эти вели¬ чины, убывающие при увеличении температуры, характеризуют собой не только в отдельности, но и совместно именно те механические свойства данной жидкости, в которых молекулярные за¬ висимости выявляются макроскопически нагляд¬ нее всего. Действительно, Рао [1674, 1676], сравнивая относительные температурные изме¬ нения скорости звука и плотности (или моляр- постоянной, не зависящей от температуры для каждой чистой неассоциированной жидкости. В табл. 36, заимствованной из работы Шаафса [3963], даны значения величины S для различ¬ ных веществ в температурном диапазоне 10— 50° С. г) Термин «молярная скорость звука» не очень уда¬ чен, поскольку данная величина не имеет размерности скорости. Мы сохраняем все же этот термин ввиду его распространенности в литературе. Шаафс 13963] просто называет формулу (213) формулой Рао. ного объема), нашел следующее соотношение: ^«с-Дихлорэтилен .... /тграяс-Дихлорэтилен . . . ^ис-Дибромэтилен .... т/?аяс-Дибромэтилен . . . Диэтиловый эфир малеино- вой кислоты (цис) . . . Диэтиловый эфир фумаро- вой кислоты {транс) . . Олеиновая кислота (цис) Элаидиноваякислота (транс) Структурная формула
§ 1. Скорость звука в жидкостях 253 Таблица 36 ЗНАЧЕНИЯ 5 ДЛЯ ТЕМПЕРАТУР 10—50°С Темпера¬ тура t,°C СНВгз ССЦ СН3ОН C2H5J СНзч ;со сн3х СН3ч )СО с2н5/ С6Н6 С6Н5С1 С6Н5(ОН)2 C5h5n 10 395 944,1 419,5 358,5 360 442,5 975,7 1105 420,5 421,6 30 397 943,4 421,3 357 361,5 445 975,4 1104 422 422 50 398 945,8 423,3 359 363 445 975,2 1108 422,5 422 Таблица 37 ИНКРЕМЕНТЫ СВЯЗЕЙ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВЕЛИЧИНУ S с-н с-с С—N с-о С-С1 С—Вг С—J с=с с=о C=N N—Н н-о 95,2 4,25 20,7 34,5 230 247 305 129 186 145 90,7 99 Вейсслер [2126] нашел значения S для ряда циклических углеводородов. Согласно Рао [1674, 1676], величина S опре¬ деляется суммой атомных инкрементов. Лагеман и Корри [3357] показали, что аддитивность от¬ носится не к атомным инкрементам, а к инкре¬ ментам связей с{. Таким образом, Здесь z., дает число инкрементов связей с{ в моле¬ куле. В табл. 37 приведены инкременты для некоторых связей, заимствованные как из работ Лагемана и Корри, так и из работы Вейсслера [4378]. В работах Лагемана и Данбара [1167] и Вейсслера [2127, 4379] аналогичные измерения получили дальнейшее развитие. Недавно Баккаредда и Пино [2366а] пока¬ зали, что можно получить еще лучшее согласие формулы (214) с результатами измерений, если вместо инкрементов связей ввести постоянные радикалов, например:—СН2ОН=315, —СНО= =282, —С00н=308, >C=N—ОН=285 (см. также [2660а]). Ряд авторов дал трактовку величины S с точки зрения внутримолекулярных сил (Рао [1676], Лагеман [1166]). Наиболее общий вывод формулы дал Альтенбург [2310]х). После того как еще Рао [1676] установил, что выражение р Урад. в широких пределах не зависит от температуры и давления, Вада х) См. также Schaaffs, Acustica, 4, 635 (1954).—Прим. ред. [4354] исследовал, подтверждается ли это по¬ ложение и для случая замены рад. изотермиче¬ ской сжимаемостью риз.. Табл. 38, составленная Вада для толуола и ацетона, дает такое под¬ тверждение. Шаафс [3963] указывает, что отсюда можно найти путь, связывающий вопрос об отношении теплоемкостей с теоремой об адди¬ тивности. Вада [4354] называет величину «молярной сжимаемостью» по аналогии с введен- деной Рао молярной скоростью звука S= = У с М/р [см. формулу (213)]. Пользуясь соот¬ ношением Рад. = 1/рс2, получим из (214а) откуда следует, что для каждой чистой неас¬ социированной жидкости величина W также должна быть постоянной, не зависящей от тем¬ пературы. Недавно Номото [4900] рассчитал по изме¬ ренным значениям с и р ход изменения величины W и S для 39 жидких смесей в зависимости от соотношения компонентов. Для большинства смесей получается линейная зависимость; для смеси тяжелой и легкой жидкостей полу¬ чается линейная зависимость для W, график же для S дает вогнутую кверху кривую. Для водных смесей получаются слегка выпуклые
254 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 38 ЗАВИСИМОСТЬ ВЕЛИЧИНЫ р ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ Толуол Ацетон Температура t, °с‘ о, г/см3 Риз.-Ю12, см2/дин Р (/^из. Давление, атм р, г/смз Риз..Ю12> см^ /дин Р У Риз. 0 0,8845 78 1,648 1000 0,8529 55,9 1,515 10 0,8754 84 1,648 2000 0,8952 42,5 1,530 20 0,8664 90 1,648 3000 0,9288 32,1 1,525 30 0,8573 96 1,645 4000 0,9554 25,5 1,517 40 0,8484 103 1,645 5000 0,9778 21,7 1,518 50 0,8369 111 1,645 6000 0,9978 19,2 1,522 60 0,8309 120 1,647 7000 1,0160 17,3 1,527 кверху кривые как для величины W, так и для величины S. Так как в каждом гомологическом ряду свойства последовательных членов меняются по строго аддитивному закону по мере увеличения молекулярного веса, то Рао [1676] исследовал зависимость S от М в гомологических рядах и нашел соотношение S = aM + 6, (215) где а—постоянная, практически одинаковая для разных гомологических рядов, а 6—постоянная, Ф и г. 294. Зависимость скорости звука с и молярной скорости звука 5 от молекулярного веса для 1-оле- финов. которая сильно изменяется с изменением харак¬ тера ряда. Например, для алифатических угле¬ водородов а= 13,97, 6=155, для эфиров уксус¬ ной кислоты а= 14, 6=32, а для ароматических углеводородов а= 14,02, 6=—120. Деля обе части равенства (215) на М, нахо¬ дим, при учете (213), формулу c1/*lp=a-\-blМ. Однако известно1), что для гомологических рядов, углеводородов, последующие члены которых раз¬ личаются на СН2, вязкость т\ пропорциональна величине М2. Слеттовательно. На это соотношение впервые указали Партха- саратхи и Бакши [4915], проверившие его для различных гомологических рядов. Соответст¬ венные графики зависимости величины сг/з/р от l/v]1^ дают различные прямые, пересекающиеся в одной точке, лежащей на оси ординат; для а получается значение 13,56, хорошо согласую¬ щееся с приведенными выше числами. Лагеман и Данбар [1167] обнаружили для членов любого гомологического ряда линейную зависимость, аналогичную зависимости (215) между молярной скоростью звука S и различ¬ ными физическими величинами, например моле¬ кулярной рефракцией MR, парахором р, вяз¬ костью Саудерса2) т]', постоянной Ван-дер- Ваальса 6, молекулярным магнитным враще¬ нием Н и критическим объемом Vk. Эта зави¬ симость имеет вил где х—одна из перечисленных физических вели¬ чин. В качестве примера можно привести изо¬ браженную на фиг. 295 зависимость молярной х) См., например, R. Gartenmeister, Zs„ phys. Chem., 5, 524, (1890). 2) Здесь подразумевается предложенная Саудерсом [М. Souders, Journ. Amer. Soc., 60, 154 (1938)] ве¬ личина (2,9-f lnln 7]) Ж/р, где Ж—молекулярный вес, р—плотность, a yj—вязкость в миллипуазах.
§ 1. Скорость звука в жидкостях 255 скорости звука S от парахора р и вязкости Саудерса -ц' для четырех различных гомологи¬ ческих рядов. В табл. 39 приведены значения постоянных А я В для этих рядов. Фиг. 295. Зависимость вязкости Саудерса и парахора от молярной скорости звука для че¬ тырех гомологических рядов. Баккаредда [2362а] показал, что для непо¬ лярных жидкостей имеет место пропорциональ¬ ность между молярной скорбстью звука S и парахором р, причем отношение p/S равно 0,2. Лагеман и Данбар [1167] показали, далее, что между точкой кипения Ts или критической температурой Tk и молярной скоростью S также существует простая зависимость, выражаемая уравнениями Ta=A+B\nS, Tk = C+D\nS, (217) где Л, Б, С и D—постоянные для каждого гомо¬ логического ряда. Вейсслер, Фитцджералд и Резник [2131] использовали данные Лагемана и Данбара для определения по измеренной скорости звука мо¬ лекулярных весов высокомолекулярных жид¬ костей, принадлежащих к одному гомологиче¬ скому ряду. Полагая, например, в уравнении (216) величину х равной молекулярной рефрак¬ ции и решая это уравнение относительно молекуляр¬ ного веса М при учете соотношения (213), полу¬ чаем выражение позволяющее определить молекулярный вес по постоянным А и В. Эти постоянные в свою оче¬ редь определяются для низших членов соответ¬ ствующего ряда по известной молярной ско¬ рости звука и молекулярной рефракции. Вейсслер, Фитцджералд и Резник проверили применимость соотношения (218) для ряда этиленгликолей, строение которых выражается формулой НО(СН2—СН2—0)ПН. Результаты их исследований приведены в табл. 40. Для сравнения в этой таблице даны теоретические значения молекулярного веса, отвечающие хи¬ мической формуле соединения, а также значения, определенные по измеренному понижению точки замерзания. Значения М, полученные при по¬ мощи соотношения (218), лишь на несколько- процентов отличаются от теоретических зна¬ чений. Таблица 39 ПОСТОЯННЫЕ А И В ЛИНЕЙНОЙ ЗАВИСИМОСТИ молярной СКОРОСТИ ЗВУКА от РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Ряд mr р V Ь Н А в А в А в А в А в Алифатические углеводороды 101,4 41,89 16,67 4,935 150,3 3,550 220,6 144,4 89,7 189,8 Эфиры уксусной кислоты .... 172,2 38,61 46,87 4,551 46,17 4,555 150,7 140,1 281,3 169,4 Одноатомные спирты 81,63 41,70 —27,38 5,072 31,57 3,454 —313,6 247,3 123,4 180,9 Ароматические углеводороды —59,10 39,61 —41,31 4,939 -27,75 4,035 195,8 147,3 —1117 186,9
256 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 40 ЗНАЧЕНИЯ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВЕСА М РАЗЛИЧНЫХ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЕЙ, ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПО ИЗМЕРЕННОЙ СКОРОСТИ ЗВУКА (по Вейсслеру, Фитцджералду и Резнику) Вещество Молекулярный вес М вычисленный по скорости звука с при помощи выражения (218) теорети¬ ческое значение вычисленный по понижению точки замерзания Этиленгликоль Диэтиленгликоль Триэтиленгликоль Т етраэти ленгликоль Пентаэтиленгли- коль ..... Полиэтиленгли- коль 200 . . . Полиэтиленгли- коль 300 . . . Полиэтиленгли- коль 400 .... Полиэтиленгли- коль 600 .... 59,9 111,5 147,3 195.7 237.7 186,2 302.7 381.8 546.9 62,1 106,1 150.1 194.2 238.2 200±10 300±15 400±20 600±30 60,8 101,6 148,5 195.4 234.5 183 315 384 561 Поскольку с и р можно без труда измерять с точностью до 0,1%, такой метод определения молекулярного веса, согласно Альтенбургу [4580], применимый и для неразбавленных вы- сокополимеров при температурах выше точки замерзания, имеет определенное значение для производственных измерений, возможно с ис¬ пользованием приборов с непосредственным от¬ счетом или регистрирующей аппаратуры. Далее, с целью определения молекулярного веса Вейсслер [4377] произвел измерения ско¬ рости звука в полидиметилсилоксанах, химиче¬ ское строение которых выражается формулой Различие между расчетными и эксперименталь¬ ными значениями колебалось от 0,1 до 20%. Лагеман, Вулф, Эванс и Андервуд [3359, 3363] измеряли скорость звука во фторуглеродах и в полимерах хлортрифторэтилена. Скорость звука в этих веществах сравнительно мала; например, скорость звука в гексадекафтор геп¬ тане составляет при 60° С всего 444 м/сек. В то время как в исследованной серии подобных веществ молекулярный вес изменялся от 525 до 948, плотность—от 1,814 до 1,925 и вязкость— от 1,98 до 169, скорость звука возрастала только с 731 до 839 м/сек. Мы уже отмечали выше, что соотношение Рао S=c1/ZM/р неприменимо для ассоцииро¬ ванных жидкостей, так как в этом случае сте¬ пень ассоциации, а следовательно, и эффектив¬ ный молекулярный вес зависят от темпера¬ туры. Например, для воды кривая зависимости величины S0/S£=(с1^8/р0) (рt/c1^3) от темпера¬ туры t понижается при повышении темпера¬ туры (Вейсслер [2124]). Относительное уменьше¬ ние величины SQ/St является, следовательно, мерой степени ассоциации в данной жидкости. Таким образом, по величине скорости звука в жидкости можно определять степень ассоциа¬ ции, измерение которой вообще затруднительно. Иттербек и Бок [965, 2485] пользовались аналогичным способом для определения хода относительной ассоциации ряда жидкостей [СС14, С6Н6, CS2 и (С2Н5)20], а также рассчи¬ тали исходя из имеющихся значений скорости звука [600, 1550] ход относительной ассоциации в сжиженном гелии. Если положить эту вели¬ чину в Х-точке, равной единице, то для Не1 выше этой точки относительная ассоциация спадает по линейному закону при повышении температуры, а для Hell ниже Х-точки относи¬ тельная ассоциация изображается кривой, по¬ нижающейся при понижении температуры. Иянгар [3124] исследовал формулу Рао для смесей С6Н6—СС14, С6Н6—С7Н8 и С2Н5ОН—С6Н6. Ассоциация велика в первой смеси и пренебре¬ жимо мала в остальных. Измерение скорости звука в тяжелой воде (D20) впервые выполнил Бэр [145], затем Такеучи и Инай [2039], Йосиока [2192], Мак¬ Миллан и Лагеман [1268], а в последнее время Хойзингер [3014, 3015]. Первые четыре иссле¬ дователя применяли метод диффракции света на ультразвуковых волнах. Мак-Миллан и Лаге¬ ман производили измерения при помощи интер¬ ферометра, описанного в п. 2 настоящего пара¬ графа. Соответствующие данные для различных температур приведены в табл. 41. Для сравнения приведены значения скорости звука для обычной воды по измерениям Рандалла [1668]. Для тяже¬ лой воды максимальное значение скорости звука наблюдается при 79° С, а адиабатическая сжи¬ маемость имеет минимум при 67° С.
§ 1. Скорость звука в жидкостях 257 Таблица 41 СКОРОСТЬ ЗВУКА с И АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ рад. ДЛЯ ТЯЖЕЛОЙ И ОБЫЧНОЙ ВОДЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ t, °c 1 pD20, г/см$ cd2o, MlceK Рад. D20, ltt12 см2/дин сн2о, м1сек Рад. Н20, ПТ12 см^/дин по дан¬ ным Йосиока по дан¬ ным Мак¬ Миллана и Лаге- мана 5 1,1054 1321 52,5 10 1,1057 1353 50,05 1448,0 47,7 15 1,1056 1371 48,75 20 1,1050 1386 47,73 1483,1 45,5 25 1,1032 1400 1401 46,25 30 1,1020 1411,8 1415 45,53 1509,1 44,0 40 1437 1529,5 43,1 45 1,0966 1440,8 43,93 50 1453 1543,5 42,5 60 1,0895 1458,8 1460 43,13 1551,5 42,05 75 1,0802 1464,3 43,18 1557,0 42,4 83 1,0750 1463,7 43,42 1553,5 42,58 Для обычной воды эти значения равны соответ¬ ственно 74 и 65° С (фиг. 296). Фиг. 296. Температурная зависимость скорости звука с и сжимаемости рад- Для обычной и тяжелой воды. В самое последнее время Хойзингер [3014, 3015] воспользовался оптическим методом, опи¬ санным в п. 2 настоящего параграфа, для изме¬ рения температурной зависимости скорости звука в обычной и тяжелой воде. Согласно его измерениям, температура, соответствующая 17 Л. Бергман максимальной скорости, для D20 лежит при¬ мерно на 1—3° выше, чем для Н20. Температур¬ ные коэффициенты для обеих жидкостей близки друг к другу. Адиабатическая сжимаемость для D20 имеет, как это видно уже из данных табл. 41, несколько большее значение, чем для Н20. Недавно Лагеман, Гилли и Мак-Лерой [4828] измерили скорость звука и сжимаемость в переохлажденных обычной и тяжелой воде. 4. Скорость звука в сжиженных газах и в жидкостях при высоких давлениях В п. 1 настоящего параграфа уже упомина¬ лось о том, что скорость звука в сжиженных га¬ зах удалось впервые измерить именно с по¬ мощью ультразвука. Применявшийся для этой цели Липманом оптический метод описан в п. 2 настоящего параграфа. В табл. 42 приведены Таблица 42 ПЛОТНОСТЬ р, СКОРОСТЬ ЗВУКА с, АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ Рад>> МОЛЯРНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ Cv И ОТНОШЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ х ДЛЯ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ t Сжиженный газ t, °с р, г/см$ с, м/сек Рад. Ю12 см2/дин cv. кал) моль X Аргон . . . — 186 1,404 837 102 4,54 2,2 —189 1,424 863 94 4,48 2,23 Кислород . -183,6 1,143 911 107,2 7,68 1,70 —210 1,272 ИЗО 61,4 7,40 1,79 Азот . . . — 197 0,815 869 163 6,96 1,96 —203 0,843 929 138 6,75 2,02 Водород . . —252,7 0,355 1127 221,8 4,40 1,57 Гелий . . . —269,1 0,125 179,8 2474 —271,5 0,146 231,4 1279 1,01 значения скорости звука в жидких кислороде, азоте и аргоне и рассчитанные по этим данным значения сжимаемости, молярной теплоемкости при постоянном объеме и отношения удельных теплоемкостей (Липман [1207, 1208]). Кроме того, в табл. 42 приведены интерферометриче- ские данные, полученные Финдли, Питтом, Смитом и Вильгельмом [600] для жидкого гелия, и данные Питта и Джэксона [1607] для жидкого водорода. Измерения в азоте выполнены,
258 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Хиршлаффом [890] оптическим методом, а также Галтом [686, 2861]. Последний применял им¬ пульсный метод. Этим методом он измерил также скорость звука в жидкиГх кислороде, аргоне и водороде. Наконец, измерения в жид¬ ком гелии были осуществлены Бэртоном [390] (интерферометрический метод) и Пелламом и Сквайром [1550, 3732] (импульсный метод). Иттербек, Бок и Верхаген [3108, 3112] предприняли интерферометрические измерения к жидких кислороде и азоте в интервале тем¬ ператур 60—90° К. На фиг. 297 представлены результаты их измерений наряду с некоторыми измерениями других авторов. Измерения в жид¬ ком водороде в температурной области 14—21° К (Иттербек и Верхаген [3115]) дали значения скорости звука, растущие с течением времени 1140— 1230 м/сек), что должно быть объяснено постепенным увеличением количества параводо¬ рода. Те же авторы измерили скорость звука в жидких аргоне и метане [3116]. Недавно Верхаген [5076] из измерений скорости звука в жидких О, N, Аг и СН4 рассчитал, пользуясь 1200 г- Весьма точные измерения импульсным мето¬ дом скорости звука в жидком гелии вблизи Х-точки опубликовали недавно Аткинс и Чейз Фиг. 298. Зависимость скорости звука в жидком гелии от темпера¬ туры при давлении испарения (А) и при давлении 1 атм (В), 2,47 атм (С) и 5,55 атм (.D). [2343] (см. также [2924, 3530, 3734]). Термоди- намические процессы, происходящие при этом в гелии, разобраны в теоретических работах Грёневольда [745, 746], а также в работе Пип- пар да [4950]. Для измерения скорости звука в жидкой двуокиси углерода вблизи критической точки Нури [1435] пользовался оптическим методом, Хаббард и Хергет [933, 934], а также Хергет [831]—интерферометрическим методом. Измере¬ ния скорости звука вблизи критической точки выполнены Нури [3666, 3667] в закиси азота и в этане, Клингом, Николини и Тиссо [3280]— в углеводородах, в частности в пентане и в изо- пентане, и Шнейдером [4007]—в шестифтористой сере. В § 3, п. 3 настоящей главы мы вернемся к рассмотрению полученных этими авторами результатов. Зависимость скорости звука в жидкости от давления исследовалась в более старых работах Свансона [2028, 2029], пользовавшегося интер¬ ферометром’, описанным в п. 2 этого параграфа, и Бикара [284, 285], применявшего оптический метод. Результаты, полученные Свансоном для девяти органических жидкостей, приведены в табл. 43; результаты измерений Бикара пред¬ ставлены на фиг. 299. Согласно данным Бикара, скорость звука растет при увеличении давления приблизительно по линейному закону; для жид¬ костей при достаточном удалении от точки ки¬ пения коэффициент (Ас/Др)т принимает зна¬ чение 0,4 м!сек • атм. Недавно Холтон [896, 897] измерял скорость звука в воде при давлениях до 6000 атм по Фиг. 297. Зависимость скорости звука в сжи¬ женных газах от температуры. О—Иттербек, Бок и Верхаген, 535 кгц; X—Иттер- бек и Бок, 535 кгц; ф—Липман, 1,5—65 мггц; А—Галт, 44,4 мггц; Д—Питт и Джэксон, 427 кгц. формулой (194), радиусы молекул этих газов в жидком состоянии. На фиг. 298 приведена температурная зави¬ симость скорости звука для жидкого гелия (кри¬ вая А) у Теоретически ожидаемый скачок ско¬ рости звука и сжимаемости в Х-точке, т. е. в точке фазового перехода второго рода при 2,19° К, в действительности не наблюдался. Однако скачок был обнаружен при измерениях при повышенных давлениях (кривые 5, С и D на фиг. 298, соответствующие давлениям 1, 2,47 и 5,55 атм).
§ 1. Скорость звука в жидкостях 259 Таблица 43 ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ЗВУКА в ОРГАНИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЯХ ОТ ДАВЛЕНИЯ Жидкость Бромистый этил Четыреххлористый углерод . Хлороформ . Эфир .... Пентан . . . Сероуглерод Бензол . . . Толуол . . . Анилин . . . Скорость звука с, м[сек при давлении 1 кг/см* 885 912 986 993 1005 1136 1290 1313 1640 при давлении 300 кг/см2 1000 1048 1097 1255 1281 1268 1416 1447 1745 времени пробега импульса в интерферометре с постоянной длиной пути. В табл. 44 приведены измеренные значения скорости звука вместе с рассчитанными по ним значениями адиабатиче¬ ской сжимаемости. Фиг. 299. Зависимость скорости звука от давления для различных жидкостей. Альтенбург [2313] дал формулу для зависи¬ мости от давления скорости звука в органиче¬ ских веществах, выведенную на основании мо¬ дели жидкости, тесно примыкающей к пред¬ ставлениям о строении твердого тела. В этой связи следует еще упомянуть о не¬ скольких работах, в которых исследовалось влия¬ ние магнитного или электрического поля на скорость звука в жидкостях. Объединяя изве¬ стные термодинамические уравнения с законом Кюри для парамагнитных веществ и пользуясь Таблица 44 ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ЗВУКА и СЖИМАЕМОСТИ ОТ ДАВЛЕНИЯ для ВОДЫ ПРИ 30 И 50° С предложенной Лэром формой уравнения со¬ стояния, Рао [1675] пришел к следующему тео¬ ретическому выводу: в магнитном поле * вели¬ чина удельной теплоемкости при постоянном объеме Cv, входящая в уравнение состояния, получает приращение, равное аН2/Та, где а— некоторая постоянная, Н—напряженность маг¬ нитного поля, Т—абсолютная температура. От¬ носительное изменение скорости звука, согласно Рао, равно где а—магнитный момент на единицу массы жидкости. Например, для нитробензола при комнатной температуре в практически осущест¬ вимых магнитных полях эффект должен был оказаться равным 3—4%. Различные авторы пытались подтвердить влияние магнитного поля на скорость звука. Однако ни исследования Тильмана [2058] для нитробензола при полях до 22 ООО эрстед, ни исследования Шаафса [1824] для нитробензола и концентрированных растворов сернистого железа, хлористого же¬ леза и железистосинеродистого калия при полях до 10 400 эрстед не обнаружили предсказанного Рао эффекта. Тильман [2058], а также Шаафс [3963] не обнаружили изменения скорости звука в орга* нических жидкостях, в частности в нитробен¬ золе, под влиянием электрического поля; как известно, электрическое поле ориентирует моле¬ кулы нитробензола, что дает оптический эффект двойного лучепреломления (эффект Керра). Ба¬ роне и Джакомини [179] также не могли обна¬ ружить влияния магнитного или электрического поля на скорость звука в жидкостях (см. также Бонетти [2493]). 17*
260 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Нолл [3647] исследовал влияние попереч¬ ного электрического поля на распространение звука в жидкостях, обладающих дипольным моментом; опыты должны были выяснить, моду¬ лирует ли переменное электрическое поле фазу или амплитуду звуковой волны с частотой 10 мггц, распространяющейся в жидкости. Хотя чувствительность установки была достаточной для обнаружения относительного изменения скорости звука, равного 2 • 10-8, и изменения поглощения на 5 • 10-4 дб!см при электрическом поле 1 кв!см, однако никакого эффекта в непро¬ водящих органических жидкостях обнаружено не было. В электропроводящих жидкостях на¬ блюдалась фазовая модуляци, пропорциональ¬ ная квадрату,модулирующего напряжения, обу¬ словленная влиянием нагревания на скорость звука. В связи с этим данный метод непосред¬ ственно может быть использован для измерения температурного коэффициента скорости звука. 5. Скорость звука в расплавах Джейкоб [3125] впервые применил импульс¬ ный метод, описанный в п. 2 настоящего пара¬ графа, для измерения скорости звука и ее темпе¬ ратурной зависимости в расплавленных олове и свинце. Для олова были найдены для 300° С значения с=2278 м/сек и dc/dT=—0,57 м/сек на градус. Соответственные значения для свинца при 400° С составляли: с=1356 м!сек\ dc/dT= —0,23 MfceK на градус. Найденные по этим дан¬ ным значения с для точки плавления лишь на несколько процентов отличаются от значений, полученных для металлических стержней при температуре, лежащей непосредственно ниже точки плавления1). Недавно Клеппа [3271—3273] применил обычную импульсную методику для измерения скорости звука в расплавах металлов и в рас¬ плавленной сере и для расчета по этим данным сжимаемости и отношения теплоемкостей. В табл. 45 приведена сводка полученных им значений. При расчете по значениям табл. 45 величины Грюнайзена 7=а1//риз.С„ (V—атомный объем, Cv—атомная теплоемкость, а—объемный коэф¬ фициент теплового расширения) для жидких металлов получаются значения, лишь незначи¬ тельно отличающиеся от значений у Для твер¬ дого состояния вещества при 20° С. Отсюда х) Это совпадение вызывает сомнения, так как ско¬ рость звука в стержнях существенно отличается от ско¬ рости звука в неограниченной среде, получаемой при измерениях с использованием импульсного метода.— Прим. ред. Таблица 45 СКОРОСТЬ ЗВУКА с, АДИАБАТИЧЕСКАЯ СЖИМАЕМОСТЬ Рад., ОТНОШЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ х И ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ dcjdT ДЛЯ РАСПЛАВОВ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, ДЛЯ РАСПЛАВЛЕННОЙ СЕРЫ И ДЛЯ РТУТИ Вещество t, °с с, м/сек dc/dT, м/сек- град Рад.-Ю12. ' м/сек-град я 28,5 967±10 58,1 1,14 Рубидий 39 1260±10 42,7 1,15 Сера 115 1350±10 30,4 1,14 50 1440±10 -0,7 3,58 1,16 Таллий 302 1625±15 3,40 1,2 Висмут 271 1635-h15 3,70 1,15 Свинец 327 1790±15 2,92 1,2 Калий 64 1820±20 —0,5 36,2 1,11 156 2215±20 —0,5 2,9 1,12 Кадмий 321 2220±20 2,58 1,24 232 2270±20 -0,7 2,79 1,11 Натрий 98 2395±25 —0,3 18,7 1,12 Галлий 29,5 2740±50 2,19 1,1 419 2790±б0 1,95 1,23 следует, что жидкие металлы при температуре, лежащей непосредственно выше точки плавле¬ ния, находятся в состоянии, подобном твердому. Исключением являются только галлий и висмут благодаря изменению структуры, наступающему в точке плавления. Позднее скорость звука в расплавленном натрии измеряли Почапский и Куимби [3780]. 6. Измерения скорости звука в смесях и растворах Зависимость между скоростью звука и кон¬ центрацией компонент смеси двух различных жидкостей лишь в редких случаях изображается прямой линией. Только для некоторых веществ, как например для смесей толуола с этиловым спиртом [1815], гептана с пентаном [3127], четыреххлористого углерода с ацетоном [1815], гексадекана с гептаном [4320] или бутилбензола с 2,2-диметил бутаном [4320], скорость звука в смеси с12 можно рассчитать по известному правилу смешения: для смеси двух молей МЛ + М2С2 = (М1 + М2)С12> (219) где Мг и М2—молекулярные веса, а сг и с2— скорости звука для компонент. Ясно, что это простое правило нарушается при ассоциации молекул компонент с образо¬
261 ванием комплексов разной величины. Поэтому обычно ход кривых зависимости скорости звука или сжимаемости смеси от концентрации ее ком¬ понент имеет более или менее сложный характер. Мы будем называть эти кривые концентрацион¬ ными характеристиками скорости звука или сжимаемости. Фиг. 300. Концентрационные характеристики скорости звука с и сжимае¬ мости р для различных смесей жидкостей. Такого рода характеристики были получены Баккаредда [2362], Бикар и Айе [286], Дануссо [2660 в, г], Бэртоном [389], Дерензини и Джа¬ комини [504, 505], Эрнстом [560], Габриелли и Пойани [2859], Якобсоном [3127], Михай¬ ловым [1356, 1359, 1360], Михайловым и Чисто- разумом [3561], Натта и Бакаредда [3624], Пар¬ шадом [1508, 1509, 1510], Партхасаратхи [1526], Песке и Джакомини [1555], Рао [1682], Сахером [1782], Шаафсом [1815], Смитом и Эвингом [1951], Туомикоски и Нурми [2084], Уиллардом [2143], Виллисом [2158], а также Вильсоном и Ричардсом [2162]. В табл. 46 приведены исследованные до на- стояш.его времени смеси жидкостей. Концент¬ рационные характеристики скорости звука и сжимаемости для различных смесей жидкостей, бензола обе характеристики имеют точку пере¬ гиба (фиг. 300, б). Для смеси четыреххлористого углерода и бензола характеристика скорости звука все время расположена ниже, а характе¬ ристика сжимаемости—выше прямой, соединяю¬ щей соответствующие точки для чистых комео- нент (фиг. 300, в). Для смеси этилового эфира с хлороформом характеристика скорости звука имеет минимум, тогда как характеристика сжи¬ маемости монотонно поднимается (фиг. 300, г), В работе Сетта [4065] приведено сопоставле¬ ние около 50 концентрационных характеристик скорости звука и сжимаемости. Объяснение всех особенностей концентра¬ ционных кривых весьма затруднительно, и ре¬ шение этих чрезвычайно интересных вопросов потребует еще многих исследований. полученные Паршадом [1508, 1509, 1510] (фиг. 300), показывают разнообразие форм таких кривых. Так, например, у всех смесей различных спиртов с водой (фиг. 300,а) максимум скорости звука и минимум адиабатической сжимаемости наблюдаются в области объемных концентраций спирта 20—25°. Для смеси этилового спирта и
262 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 46 СМЕСИ ЖИДКОСТЕЙ, ДЛЯ КОТОРЫХ ПРОВОДИЛИСЬ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ЗВУКА И СЖИМАЕМОСТИ Смесь жидкостей Литература Смесь жидкостей Литература [2634] Вода—этилгликолевый эфир .... [389] Анилин—уксусная кислота [1360] Вода—этиловый спирт . [286, 389,-698, 1356, Анилин—этиловый эфир [1815] 1508, 2148, 2158, Ацетон—анилии [1815] 3127] Ацетон—бензол [1815, 2084, 2143] Вода—этиловый спирт—хлористый Ацетон—бромоформ [1815] натрий [3724] Ацетон—вода [389, 1360, 1670, [1815, 2084, 2162, 1682,2143, 2158, 2660г] 3127] Гептан—я-бутиловый спирт [2162] Ацетон—гептан [2084] Гептан—гексадекан [4320] Ацетон— я-дихлорбензол [1815] Гептан—декалин [2660г] Ацетон—нитробензол [1815] Г ептан—пентан [3127] Ацетон—нитрохлор-оксилол .... [2143] Гептан—полиизобутилен [3624] Ацетон—резорцин [1815] Гептан—хлорбензол [2084] Ацетон—фенол [1815] Гептан—хлористый метилен .... [2084] Ацетон—хлороформ [1509] Г ептан—четыреххлористый углерод [1815,2084, 2660в] Ацетон—этиловый спирт [2158] Г ептан—этиловый спирт [2084] Бензол—гептан [1815,2084,2162] Гликоль—вода [389] Бензол—я-дихлорбензол [1815] Глицерин—вода [394, 2143, 2158] Бензол—метиленхлорид [2084] Диоксан—вода [389] Бензол—нитробензол [1815] Изопропиловый спирт—вода .... [389] Бензол—я-нитротолуол [1815] ж-Ксилол—я-хлортолуол [2660в] Бензол—паральдегид [1815] Метилгликолевый эфир—вода . . . [389] Бензол—сероуглерод [2084] Метиловый спирт—вода [245,389,619, 1360, Бензол—толуол [2859] 1508, 1555] Бензол—хлорбензол [1815, 2084] Метиловый спирт—глицерин .... [1815] Бензол—хлороформ [560, 1815, 2660В, Метиловый спирт—изоамиловый 2859] спирт [2660b] Бензол—четыреххлористый углерод . [1510, 1526, 1815, Метиловый спирт—нитробензол . . [2859] 2084, 2859] Метиловый спирт—резорцин .... [1815] Бензол—этиловый спирт ...... [1510, 2084] Метиловый спирт—фенол [1815] Бензол—этиловый эфир [1510] Метиловый спирт—четыреххлори¬ Бутилбейзол—2,2-диметилбутан . . . [4320] стый углерод [505] Бутилгликолевый эфир—вода . . . [389] Метиловый спирт—этиловый спирт . [2859] Бутиловый спирт—гептан [1510, 2162] Муравьиная кислота—вода [1359] т/?в/72-Бутиловый спирт—вода . . . [389] Парафиновое масло—четыреххлори¬ трет-Бутя ловый спирт—метил овый стый углерод [560] спирт [389, 2660в] Пиридин—вода [1360] Вода—бутилгликолевый эфир . . . [389] Пропиловый спирт—вода [1508] Вода—mpem-бутиловый спирт . . . [389] я-Пропиловый спирт—вода [389] Вода—гликоль [389] Сероуглерод—четыреххлористый уг¬ Вода—глицерин [394, 2143, 2158] лерод [1526] . Вода—диоксан [389] Толуол—бензол [2859] Вода—метиловый спирт [245,389,619, [2859] 1360, 1508, 1555] Толуол—нитродихлор-о-ксилол . . . [2143] [389, 1508, 3127] [2660 в] Вода—триэтиламин [2634] Толуол—этиловый эфир [1815] Вода—уксусная кислота [1360, 1951] [1360, 1951] Вода—формальдегид [2362, 4063] [2362, 4063]
§ 1. Скорость звука в жидкостях 263 Таблица 46 (продолжение) Смесь жидкостей Литература Смесь жидкостей Литература Хлорбензол—бензол [1815, 2084] Четыреххлористый углерод—хлоро¬ Хлорбензол—гептан [2084] форм [2859] Циклогексан—бензол [2660г] Четыреххлористый углерод—этило¬ Циклогексан—я-гептан [2660в] вый спирт [504, 1782] Циклогексан—декалин [2660в] Этилацетат—четыреххлористый угле- Четыреххлористый углерод—ацетон [1815] [1510, 1526] Четыреххлористый углерод—гептан [1815, 2084] Этилгликолевый эфир—вода .... [389] Четыреххлористый углерод—метило¬ Этиловый спирт—бензол [1510, 2084] вый спирт [505] Этиловый спирт—вода [286, 389, 698, 1356, Четыреххлористый углерод—п-нитро¬ 1508, 2148, 2158, толуол [1815] 3127] Четыреххлористый углерод—парафи¬ Этиловый спирт—метиловый спирт . [3127] новое масло [560] Этиловый спирт—нитробензол . . . [2859] Четыреххлористый углерод—сероуг- Этиловый спирт—четыреххлористый [1526] углерод [504, 1782] Четыреххлористый углерод—тетра- Этиловый эфир—анилин [1815] лин [1526] Этиловый эфир—бензол [1510] Этиловый эфир—хлороформ .... [1509] Паршад пытался в делом ряде работ подойти к объяснению этих явлений исходя из внутри¬ молекулярных сил. Мы уже говорили в п. 3 настоящего параграфа, что ассоциация молекул в большие комплексы вызывает увеличение сжи¬ маемости. Вода и спирт, например, представ¬ ляют собой полярные легко ассоциирующиеся жидкости; при их смешивании происходит ча¬ стичное разрушение молекулярных ассоциаций в одной или в обеих жидкостях, что ведет к уменьшению сжимаемости и увеличению ско¬ рости звука. Паршад называет такое динамиче¬ ское взаимодействие между молекулами «дина¬ микой смеси жидкостей». Изучая диэлектрическую проницаемость и скорость звука в водных смесях метилового спирта, Фёрстер [619] уже в 1932 г. обнаружил увеличение скорости звука в воде при добавле¬ нии к ней спирта и объяснил это явление анало¬ гичным образом. Он предполагает, что действие спирта приводит к нарушению молекулярных ассоциаций воды; возникновение электростати¬ ческих сил между молекулами спирта и воды приводит к увеличению внутреннего давления в воде и, следовательно, к уменьшению сжимае¬ мости (теория Таманна). При добавлении к воде ацетона также наблю¬ дается уменьшение сжимаемости и увеличение скорости звука. Рао [1682] объясняет эти явле¬ ния расщеплением под действием ацетона комплексов (Н20)3 на одинарные или двойные молекулы. При увеличении количества ацетона диссоциация прекращается, и далее наблюдается примерно линейное уменьшение скорости звука и линейное увеличение сжимаемости с увели¬ чением концентрации ацетона. Образование водородных мостиков в смеси ацетон—хлороформ или ассоциация диполей в смеси этиловый эфир—хлороформ могут вызы¬ вать изменения межмолекулярных сил сцепле¬ ния и, таким образом, приводить к уменьше¬ нию или увеличению сжимаемости. Сахер [1782] исследовал зависимость скорости звука от концентрации в смеси полярной (С2Н5ОН) и неполярной (СС14) жидкостей. Измерения по¬ казали наличие минимума концентрационной характеристики скорости звука при молярной концентрации полярной компоненты, равной 0,04, при которой, кроме того, кривые ориентаци¬ онной поляризации, теплоты смешивания и плот¬ ности имеют ярко выраженные особенности. В работе Эрнста [560] приведено интересное замечание о различии формы характеристик ско¬ рости звука для двух бинарных смесей, из ко¬ торых одна (хлороформ—бензол) подчиняется закону Рауля понижения упругости пара, а дру¬ гая (четыреххлористый углерод—парафин) не подчиняется этому закону. Характеристика пер¬
264 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах вой смеси монотонно поднимается, а характери¬ стика второй имеет явно выраженный макси¬ мум (фиг. 301). Одновременно, пользуясь опти¬ ческим методом Бергмана и Гёлиха (см. гл. III-, Фиг. 301. Концентрационные характе¬ ристики скорости звука для бинарных смесей. § 4, п. 3), Эрнст наблюдал картину звуковых волн в смесях жидкостей и обнаружил ячеистую структуру волнового фронта для смеси четырех¬ хлористого углерода с парафиновым маслом при Фиг. 302. Картина звуковых волн в сме¬ си четыреххлористого углерода с парафи¬ новым маслом при концентрации парафино¬ вого масла 80 вес.%. концентрации, соответствующей максимуму ско¬ рости звука. Это явление (фиг. 302), указываю¬ щее на резкое изменение структуры жидкости, сохраняется продолжительное время и всегда воспроизводимо. Возможно, что под действием звуковых волн в критической области происхо¬ дит частичное разделение смеси на ее компонен¬ ты. Однако, согласно расчетам Герцфельда [852], этот эффект разделения слишком незна¬ чителен, чтобы обусловить описанное явление. Недавно Якобсону [3127] удалось- для не¬ которых случаев истолковать теоретически ход. изменения адиабатической сжимаемости смесей _ Для идеального случая смеси двух неассоции- £ованных жидкостей сжимаемость раствора р аддитивно составляется из произведений сжи¬ маемостей и концентраций для компонент. Таким' образом, где V—объемная концентрация растворенного вещества со сжимаемостью Р2 в растворителе со сжимаемостью рх. Для смеси гептана с пентаном сжимаемость, рассчитанная по формуле (220), в точности совпадает с измеренной. Для случая, когда молекулы растворителя ассоциированы, например, при посредстве водо¬ родных мостиков, которые разрушаются при введении растворяемого вещества, результи¬ рующая сжимаемость рассчитывается по фор¬ муле P = vpa + (1-V)ft + V(l-V<0(l -в) FI (221) Здесь множитель (1—9) указывает степень раз¬ рушения водородных мостиков в растворителе,, а показатель ф указы¬ вает, в какой степени растворенные молекулы ^ стремятся к ассоциации. В зависимости от боль¬ шей или меньшей степе¬ ни этого стремления ве¬ личина ф будет меньше или больше единицы; при этом, конечно, игра¬ ет роль и характер рас¬ творителя. Множитель £ дает изменение сжимае¬ мости, обусловленное из¬ менением водородных связей в структуре воды, а величина F содержит некоторые коэффициен¬ ты, учитывающие приблизительную форму моле¬ кул. Как показал Якобсон, эти величины могут быть определены по известным физическим дан¬ ным. В качестве примера на фиг. 303 дана концен¬ трационная характеристика сжимаемости для смеси метиловый спирт—вода, рассчитанная по
§ 1. Скорость звука в жидкостях 265 формуле (221). Экспериментальные значения обо¬ значены кружками; совпадение теории с опытом получается очень хорошее. Далее, для случая, когда молекулы раство¬ ренного вещества обладают дипольным моментом и плотность упаковки молекул растворителя Фиг. 304. Зависимость концентрационных ха¬ рактеристик скорости звука от температуры'для смесей этилового спирта с водой. изменяется благодаря электрострикции, Якоб¬ сон дает формулу P = vp8 + (l-v-e)p1 + 4-V(l — V4-) (1 —0) — eC (1 —V). (221a) Здесь s—так называемый коэффициент электро¬ стрикции, а С—обусловленное им изменение сжимаемости. Якобсон проводил эксперимен¬ тальную проверку формул в водных растворах амидов гликолевой и молочной кислот, гли¬ коля, а также а- и р-аланина. Дальнейшие све¬ дения можно найти в оригинальных работах. Мы уже упоминали в п. 3 настоящего пара¬ графа, что только вода имеет положительный температурный коэффициент скорости звука; во всех других жидкостях скорость звука умень¬ шается при повышении температуры. Можно предположить, что в смеси той или иной жид¬ кости с водой скорость звука при определенной концентрации не будет зависеть от температуры. Исследования этой проблемы, весьма сущест¬ венной для решения различных технических вопросов (ультразвуковые модуляторы света для телевидения, ультразвуковые линии задержки,, жидкости для преобразователей ультразвуко¬ вого изображения в видимое [4688]), осущест¬ влены, например, Джакомини [698, 702] и Уиллардом [2148]. Согласно измерениям Джа¬ комини, при повышении температуры максимум скорости звука в смеси этиловый спирт—вода смещается в сторону меньших концентраций (фиг. 304). Все кривые пересекаются в одной точке при определенной концентрации этило¬ вого спирта (17%), т. е. при этой концентрации скорость звука не зависит от температуры. На Фиг. 305. Температурная зависимость скорост звука для смесей этилового спирта с водой. фиг. 305 даны графики температурной зависи¬ мости скорости звука для различных концен¬ траций этилового спирта в воде. При концен¬ трации 15,62% скорость звука в интервале 5—45° С оказывается уже достаточно постоян¬ ной для ряда практических целей. Кривые на фиг. 304 указывают на уменьше¬ ние максимального значения скорости звука при повышении температуры, а также на сдвиг максимума в сторону меньших концентраций; одновременно наблюдается расширение пика
'266 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах кривой скорости звука при повышении темпе¬ ратуры. Согласно Паршаду [1517], пытавше¬ муся объяснить это явление, при повышении температуры начинается разрушение молеку¬ лярных ассоциаций воды и, следовательно, для полного разрушения ассоциаций требуется меньшее количество спирта; это обусловливает сдвиг максимума скорости звука или соответ¬ ственно минимума сжимаемости в сторону мень¬ ших концентраций. Ширина пика кривой зави¬ сит от области концентраций, в которой проис¬ ходит существенная деполимеризация молекул воды. Чем шире эта область, тем больше ши¬ рина пика. В свою очередь эта область тем шире, чем больше разрушение молекулярных ассоциа¬ ций воды, обусловленное повышением темпе¬ ратуры и не зависящее от действия спирта. Согласно Паршаду [1150, 1516], добавление небольших количеств соли может вызвать в сме¬ сях вода—спирт такое же изменение характе¬ ристик скорости звука, как и повышение темпе¬ ратуры, так как при растворении соли, как известно, также происходит уменьшение степени ассоциации молекул воды. Так, например, со¬ гласно Паршаду [3724], для смеси водного рас¬ твора поваренной соли с этиловым спиртом ма¬ ксимум скорости смещается от 1600 м/сек при 25 объемн. % спирта в отсутствие соли до 1710 м/сек при 10% спирта и концентрации соли 10 н. Дальнейшие исследования температурной за¬ висимости скорости звука смесей были прове¬ дены Уиллардом [2148, 2150]. Согласно Уил¬ ларду, температурная зависимость скорости звука в водном растворе выражается в первом приближении уравнением с, = ст- 0,0245 (fm-*)2, где ст—максимальная скорость звука, tm—соот¬ ветствующая температура. Графики этого урав¬ нения (уже приведенного в п. 3 настоящего па¬ раграфа для случая воды) для различных смесей имеют вид парабол, изображенных на фиг. 306. Сплошными линиями изображены параболы в об¬ ласти температур, соответствующей жидкому состоянию, для которой возможны наблюдения. Фиг. 306 поясняет, почему только для воды тем¬ пературный коэффициент положителен. Для воды ветвь параболы, поднимающаяся при по¬ вышении температуры, лежит в доступном для наблюдений интервале 5—100° С, у всех же других жидкостей этот интервал соответствует ветви, опускающейся при повышении темпера¬ туры. Так как вблизи температуры, соответ¬ ствующей вершине параболы, скорость звука лишь незначительно зависит от температуры, то в тех случаях, когда существенно получение постоянной скорости звука, следует подбирать Температура Фиг. 306. К вопросу о температурной зависи¬ мости скорости звука в жидкостях. такую смесь, для которой при данной темпера¬ туре скорость звука имеет максимум. Ф и"г. 307. Температурная зависимость макси¬ мальной скорости звука и концентрации для вод- ных^смесей некоторых органических жидкостей. На фиг. 307 даны графики зависимости от температуры максимальных значений скорости звука, а также соответствующих концентраций
§ 1. Скорость звука в жидкостях 267 для водных смесей некоторых органических жидкостей. Так, например, в смеси этиловый спирт—вода скорость звука 1590 м/сек при Зб°С получается при концентрации 13,5 вес. % спирта, в водной смеси формамида скорость звука 1565 м/сек при 50° С соответствует кон¬ центрации 20 вес. % формамида. Согласно Уилларду, этот способ позволяет также подби¬ рать смеси из трех компонент. Дерензини и Джакомини [504, 505] под¬ робно исследовали температурную зависимость скорости звука в смесях этилового и мети- Фиг. 308. Скорость звука в растворах высо¬ кой концентрации. лового спирта с четыреххлористым углеродом. В этом случае наблюдается лишь параллельное смещение концентрационных характеристик ско¬ рости звука при повышении температуры. В от¬ дельных смесях температурная зависимость ско¬ рости звука в интервале температур 5—45° С строго линейна. Обратимся теперь к исследованиям скорости звука в растворах. В п. 1 настоящего параграфа мы показали, что измерения скорости звука в растворах электролитов могут привести к цен¬ ным выводам об изменении сжимаемости в зави¬ симости от валентности ионов и т. п. Фрейер [662] произвел при помощи интерферометра измерения скорости звука и сжимаемости в водных растворах щелочей. Полученные им данные приведены на фиг. 308. Повышение концентрации вызывает во всех растворах уменьшение сжимаемости, что находится в сог¬ ласии с теорией. При повышении концентрации скорость звука в водных растворах NaCl, NaBr, КС1 и KBr увеличивается, а в растворах NaJ и KJ скорость звука сначала проходит через минимум, поскольку здесь изменение плотности, обусловленное повышением концентрации, вна¬ чале преобладает над эффектом уменьшения сжимаемости. В последнее время Прозоров [1639] произвел при помощи интерферометра измерения сжимае¬ мости водных растворов сильных электролитов, например NaCl, NaN03, КС1, KBr, KN03, MgS04, ZnS04, CuS04, CdS04, Na2SOH, Na2S04, K2S04, HC1, HN03, H2S04 и CH3COOH, а также некоторых органических жидкостей. Резуль¬ таты его измерений подтвердили приведенную в п. 1 настоящего параграфа формулу Гуккера для зависимости сжимаемости от концентрации. Эта формула подтверждается также и работой Джакомини и Песке [707], проводивших измере¬ ния в водных растворах Са(С104)2, Sr(Cl04)2, Pb(N03)2, CdS04 и РЬС12 оптическим методом вторичной интерференции. Лунден [1256, 1257] определил по измерен¬ ной скорости звука сжимаемость сорока девяти растворов электролитов в области молярных концентраций от 0,02 до 1 и рассчитал отсюда действие ионов на растворитель. Пракаш, Саксена и Сривастава [3798] не¬ давно показали, что так называемая «отрицатель¬ ная вязкость», наблюдаемая в водных растворах иодистого аммония и хлористого калия1), ска¬ зывается также и на скорости звука. В области малых концентраций между 0 и 10% наблю¬ дается аномальный ход скорости: сначала убыва¬ ние скорости по сравнению с чистой водой, при концентрациях от 4 до 6% минимум, затем снова рост скорости. Дальнейшие исследования в этой области приведены в следующих работах: Барнарт [2385], Бранка и Каррелли [2533], Буонсанто [2577], Гуккер, Лэмб, Марч и Хаг [29461, Хербек [3004], Кришнамурти [3327, 3328], Лал [3366, 3367], Маринин [3484], Номото и Кишимото [3662а], Сибайя и Нарасимхайя [4095]. Измерения скорости звука в водных раство¬ рах сахарозы (С12Н2201х), рафинозы (С18Н32016), декстрозы (С6Н1206) и левулезы (С6Н1206) в за¬ висимости от концентрации и температуры выполнены в работе Рандалла [1668]. Кудрявцев и Сорокина [3338] сообщают об измерениях скорости звука в растворах нафта¬ лина в бензоле и четыреххлористом углероде, дифениламина в четыреххлористом углероде и камфоры в четыреххлористом углероде. х) См., например, A. S р г i n g, Pogg. Ann., 159, 1 (1876); К. S 1 о t t e, Wied. Ann., 20, 257 (18b3).
268 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Впервые вопросом о связи скорости звука в растворе со скоростью звука в растворенном веществе занялся Шаафс [1815]. Как было ука¬ зано выше, скорость звука в смесях и растворах далеко не всегда линейно зависит от весовой концентрации растворенного вещества. Поэтому правила смешения здесь неприменимы и рас¬ считать скорость звука в растворенном веществе по скорости звука в растворе не удается. Примером могут служить концентрационные характеристики скорости звука для растворов камфоры и n-нитротолуола (фиг. 309). Опыту соответствуют лишь сплошные участки кривых (слева) для концентраций, достижимых при тем¬ пературе, при которой производился опыт. При экстраполяции этих кривых до концентрации 100% получаются значения скорости звука, приближенно соответствующие скорости звука Фиг. 309. Изотермические концентрационные харак¬ теристики скорости звука для растворов камфоры (С10Н16О) и n-нитротолуола (n-C6H4CH3N02). в растворенном веществе. Действительно, в не¬ которых случаях эти значения совпадают, на¬ пример, для камфоры (см. фиг. 309). Далее, исходя из скорости звука в водных растворах рамнозы (С6Н1205) и тростникового сахара (С12Н22Ои) Шаафс определил с точностью до 5% скорость звука в твердых поликристаллах этих веществ (соответственно 2400 и 2300 м/сек). Однако обычно экстраполяция дает значение скорости звука для переохлажденного жидкого состояния растворенного вещества; это видно, например, из фиг. 310, где слева представлена концентрационная характеристика скорости звука для раствора паральдегида в метило¬ вом спирте, экстраполированная до концентра¬ ции 100%, а справа—кривая температурной зависимости скорости звука в чистом параль- Фиг. 311. Температурная зависимость скорости звука для расплавленных n-нитротолуола (п-С6Н4СНзЫ02) и я-дихлорбензола (п-С6Н4С12). кружками. Такой метод дает возможность на основании измерений скорости звука в растворах и расплавах делать заключения о скорости звука в соответствующих твердых телах. Это позволяет обойтись без непосредственных изме¬ рений, представляющих иногда известные трудности. Измерения скорости звука в переохлажденном дегиде при температуре выше его точки плавле¬ ния (12,4° С), экстраполированная до 0° С. Обе экстраполированные точки практически совпа¬ дают. На фиг. 311 показана температурная за¬ висимость скорости звука для расплавленных п-нитротолуола и п-дихлорбензола. Фиг. 310. Концентрационная характеристика ско¬ рости звука для раствора паральдегида в метиловом спирте (слева) и температурная зависимость скорости звука для паральдегида (справа). Экстраполированные значения для 0° С практи¬ чески совпадают с полученными при экстрапо¬ ляции данных для растворов этих веществ (см. фиг. 309) значениями, обозначенными на фиг. 311 выполненные Петралья салоле
§ 1. Скорость звука в жидкостях 269 м Чеволани [3747] в температурном диапазоне 32—56°С, не обнаружили при переходе через точку плавления никакого скачка, как это имеет место, например, для диэлектрической проницаемости. В этой связи следует упомянуть ряд работ Натта и Баккаредда 13622—3627], измерявших скорость звука в расплавленных и растворенных высокополимерных соединениях. Эти измерения показали, между прочим, что скорость звука за¬ метно растет при увеличении молекулярного веса; так, например, скорость звука в полиизо- ’бутилене с молекулярным весом 3000 равна 1500 м/сек, в то время как это же вещество с мо¬ лекулярным весом 200 000 обладает скоростью звука, равной 1850 м/сек. Хотя этот результат и представляется про¬ тиворечащим изложенному в п. 3 настоящего параграфа, однако его можно объяснить, если считать причиной увеличение длины молеку¬ лярных цепей, как на это указывал еще Парт¬ хасаратхи. Далее, существенно, что как скорость зву¬ ка с, так и молярная скорость звука S зависят для данного радикала от числа и вида развет¬ влений в молекуле. Скорость звука можно вычислить, производя расчет по формулам (213) и (214) для каждого радикала и затем склады¬ вая результаты. Тогда, зная отношение ^ЭКСП. /£выч. t можно найти формфактор f, который примерно равен 1 для неразветвленных молекул, как например найлон и полиоксиэтилен; для поли- Таблица 46а •СКОРОСТЬ ЗВУКА И ФОРМФАКТОР в НЕКОТОРЫХ ВЫСОКОПОЛИМЕРНЫХ ВЕЩЕСТВАХ ПРИ 20°С Вещество Скорость звука, м/сек Формфак¬ тор .Природный парафин (температура плавления 60°С) 1421 1,00 Оштиновый парафин (температу¬ ра плавления 90°С) 1497 1,02 Полиэтилен ICI (мол. вес 19 000) 1600 1,00 Полиоксиэтилен 1602 1,03 Найлон 6,6 , 1680 1,00 Полиизобутилен (низкомолекуляр¬ ный) 1495 0,80 Полиизобутилен В (мол. вес 200) 1848 0,79 Бутилкаучук 1395 * 0,65 Полистирол (мол. ЕГес 40 000) . . 1500 0,82 Полиметилакрилат 1257 0,89 Декстрин 1980 — меров, содержащих при каждом втором атоме углерода в цепи этильную или фенильную груп¬ пу, f принимает значение 0,82; для веществ с еще более разветвленными цепями, как бутил- каучук, растворенный в циклогексане или в геп¬ тане, f снижается даже до значений 0,65—0,7. Формфактор дает, таким образом, меру числа и величины ветвей в данном полимере. В табл. 46а даны средние значения скорости звука в неко¬ торых расплавленных или растворенных поли¬ мерах по измерениям Натта и Баккаредда [3626], экстраполированные до 20° С, и соот¬ ветствующие значения формфактора. При подготовке данной книги к печати по¬ явилась работа Альтенбурга [4580], в которой автор развивает свои соображения о низкомоле¬ кулярных жидкостях (см. п. 3 настоящего пара¬ графа), перенося их на расчет скорости звука в высокополимерных соединениях. При учете строения макромолекул автор ис¬ ходит из их элементарных звеньев, принимая во внимание как связи между разными цепями, так и связи главных валентностей в пределах одной макромолекулы. Приведем здесь, не входя в подробности расчета, только окончательный результат: где Е—упругость связи, Р—степень полимери¬ зации, Nl—число Лошмита, Р—средняя сте¬ пень полимеризации, А и В—постоянные. Уп¬ ругость связи Е составляется аддитивно из уп¬ ругостей связи концевых и средних элементов цепи. При помощи формулы (222) оказывается возможным найти степень полимеризации вы¬ сокополимерного вещества без растворителя при температуре выше точки замерзания, зная скорость звука и плотность; для этого доста¬ точно получить значения Р для двух членов го¬ мологического ряда. Альтенбург выполнил про¬ верку этого метода на рядах парафинов, 1-оле- финов, полимеров хлортрифторэтилена и поли¬ метил си л океанов. В заключение упомянем еще несколько работ, имевших целью по скорости звука в су¬ спензии определить сжимаемость взвешенных в ней частиц. Уже в 1930 г. Герцфельд [848] опубликовал теорию распространения звука в жидкостях со взвешенными в них малыми твердыми или жидкими частицами. Предпола¬ гая, что как размеры частиц, так и амплитуда колебаний малы по сравнению с длиной звуко¬ вой волны, и пренебрегая затуханием, Герц¬ фельд получил следующее уравнение:
270 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах где Р2—искомая адиабатическая сжимаемость взвешенных частиц, р2—их плотность, $19 рх и с±—соответственно сжимаемость, плотность и скорость звука в чистой жидкости, в которой взвешены частицы, с0—скорость звука в су¬ спензии, а а—объемная концентрация взве¬ шенных частиц. Для сферических частиц с ра¬ диусом г а—4/3тиNr3, где N—число частиц в 1 см3. Пользуясь уравнением (223), Рандалл [1668] измерял скорость звука в суспензиях частиц стекла пирекс в воде (r^ 1 р,, а от 0,022 до 0,07). Полученные им результаты дают лишь качест¬ венную оценку, так как ввиду незначительного различия между величинами q и с0 погреш¬ ность сравнительно велика. Недавно Урик [2089] вновь обратился к этому вопросу. Он предполагает, что взвешенные частицы настолько малы по сравнению с длиной волны, что можно пренебречь диффракцией на этих частицах, которая имела решающее значе¬ ние при выводе уравнения Герцфельда. В этом случае плотность р0 и сжимаемость (30 суспензии аддитивно зависят от тех же величин для твер¬ дой и жидкой компонент суспензии; это выра¬ жается уравнениями где а—объемная концентрация взвешенных ча¬ стиц, а индексы 0, 1 и 2 относятся к суспензии, чистой жидкости и взвешенному веществу соот¬ ветственно. Отсюда для скорости звука в су¬ спензии получается уравнение (224) которое при учете равенства с\ = 1 /р1Р1 прини¬ мает вид где для краткости введены обозначения а = =(р2—pi)/pi> b=ih—h)ih- Кривая зависимости величины отношения cjc0 от концентрации суспензии а имеет форму параболы, причем при некоторой концентрации ат, определяемой формулой Урик измерял скорость звука в суспензиях каолина в воде, а также в эмульсиях ксилола в воде и воды в ксилоле. Фиг. 312 соответствует скорости звука в суспензиях каолина при сред¬ ней величине частиц 1,1 р.. При увеличении кон¬ центрации скорость звука падает до минималь¬ ного значения при содержании каолина 20 объ- емн. % и затем снова увеличивается. Сплошные кривые А и В представляют собой рассчитан¬ ные из уравнения (225) графики cJcQ для значе¬ ния отношения сжимаемостей р2/рх, равных 0,05 и 0. Штрихпунктирная кривая построена по уравнению Герцфельда (223). Фиг. 312. Зависимость скорости звука в суспензии каолина в воде от концентра¬ ции. Для определения сжимаемости взвешенных частиц целесообразно переписать уравнение (225) в виде существует максимум или минимум. (226) где р =р0/рх—отношение плотности взвешенного вещества к плотности жидкости, в которой оно взвешено. Для случая неизвестной концентрации а уравнение (225) можно привести к виду Величина а!b представляет собой отношение раз¬ ности плотностей взвешенного вещества и чистой
§ 1, Скорость звука в жидкостях 271 жидкости к разности их сжимаемостей и яв¬ ляется независимым от концентрации параметром суспензии, который можно определить из изме¬ рений скорости звука в суспензии и в чистой жидкости. Если сжимаемость последней из¬ вестна, то можно определить и сжимаемость взве¬ шенных частиц. Урику удалось определить та¬ ким способом сжимаемость эритроцитов крови лошади, которая равна 34 * 10-12 см2/дин, при сжимаемости чистой плазмы 40-10-12 см2/дин (см. также [3105]). Урик и Эймент [4319] вы¬ вели еще более общее соотношение для вели¬ чины cJCq, подтвержденное ими эксперимен¬ тально в опытах над эмульсиями ртуть—вода и бромоформ—вода при малых и средних кон¬ центрациях. 7. Дисперсия звука в жидкостях. Гиперзвуковые волны До сих пор мы предполагали, что скорость звука не зависит от частоты. По ряду причин, рассмотрением которых мы займемся в следую¬ щем параграфе, постановка вопроса о наличии дисперсии скорости звука в жидкостях вполне обоснована. Целый ряд ученых занимался иссле¬ дованием этого вопроса (Бэр [156, 157], Датта [535], Гидеман, Зейфен и Шройер [882], Криш- нан [1128], Партхасаратхи [1529, 1532], Равин- дранат [1689], Рандалл [1703], Шпаковский [1981, 1982, 1984], Цаховал [2197, 2198]. Часть этих исследований дала отрицательные резуль¬ таты [156, 157, 1128, 1529, 1981]; из остальных одни показали увеличение, другие—уменьшение скорости звука на несколько промилей при из¬ менении частоты в пределах примерно от 3500 до 57 ООО кгц. Однако эти положительные ре¬ зультаты, по-видимому, обусловлены не изме¬ нением частоты, а либо описанным в п. 2 на¬ стоящего параграфа температурным эффектом, либо деформацией волновых фронтов. Так, на¬ пример, Матосси [1327] проверил весьма тща¬ тельные измерения Датта, обнаружившего в воде увеличение скорости звука на 1,5°/0, и показал, что это увеличение вызвано мест¬ ными нагреваниями в звуковом поле. То же вновь подтвердили уже многократно упоминав¬ шиеся точные измерения Шройера [1885]. Недавно Оуян Те-чао [2054] как будто удалось обнаружить в сероуглероде уменьше¬ ние скорости звука в диапазоне частот 400— 1360 кгц; однако оно также может быть обуслов¬ лено местным повышением температуры. Для исключения температурного эффекта при измерении скорости звука в жидкостях на раз¬ личных частотах Партхасаратхи, Панде и Панчо- ли [1539] одновременно возбуждали в кварце¬ вом излучателе колебания нескольких частот, например колебания основной частоты и две гармоники (см. гл. III, § 4, п. 2). Диффракция на одновременно возникающих в жидкости звуко¬ вых волнах различной частоты позволила опре¬ делять скорость звука в один и тот же момент времени и, следовательно, при одной и той же температуре. При* исследовании этим методом ряда веществ (ксилол, толуол, четыреххлори¬ стый углерод, хлороформ, анилин) в диапазоне частот 5—10 мггц дисперсия не была обнаружена. Новейшие измерения Партхасаратхи, Чхапга- ра и Сингха [4928], выполненные тем же мето¬ дом для сложных эфиров в диапазоне частот 4,3—15,9 мггц, также дали отрицательный ре¬ зультат. Весьма точные измерения Бартеля и Нолла [2410], выполненные при помощи интерферометра, описанного в п. 2 этого пара¬ графа, показали, что в диапазоне частот 5— 25 мггц дисперсия в воде, ксилоле, спирте и обычных электролитах ниже 0,08%. Шаламах [1843] исследовал скорость звука в диапазоне частот 700—3000 кгц в изобутило- вом спирте, гераниоле и дигидроцитронеллоло- вом эфире при температурах от—80 до 15° С; он обнаружил при более высоких температурах слабую отрицательную дисперсию (dc/df< 0) во всех трех жидкостях и при более низких тем¬ пературах положительную дисперсию (dc/df> 0) в двух последних жидкостях. Как мы увидим в следующем параграфе, из¬ мерение поглощения звука позволяет заранее предсказать, что из всех до сих пор исследован¬ ных жидкостей только в уксусной кислоте, пропионовой кислоте и в метилацетате можно ожидать дисперсии скорости звука в диапазоне частот порядка нескольких мегагерц. Экспери¬ ментально это удалось подтвердить Лэмбу, Андреа и Берду [1170а] для уксусной кислоты, Лэмбу и Хаддарту [3371] для пропионовой кислоты (см. также § 2, п. 5 настоящей главы). Во всех других исследованных жидкостях появление дисперсии следует ожидать лишь при очень высоких частотах, еще не доступных для опытного исследования. К этим результатам приходят также Гхош и Верма [2878, 2879], рассчитавшие дисперсию звука в жидкостях на основе теории жидкого состояния Фюрта1). Эта теория предполагает наличие в жидкости полостей, лежащих между х) R. F u г t h, On the Theory of Holes in Liquids* Proc. Phys. Soc., 52, 768 (1940).
272 Г л а в а IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах малыми кристаллическими участками, и объяс¬ няет на основе этого предположения характер¬ ные свойства жидкого состояния, в частности текучесть жидкостей. С наличием полостей свя¬ зана определенная энергия, которую можно рассчитать исходя из термодинамических со¬ ображений. Под воздействием звука полости то смыкаются (в фазе сжатия), то вновь возникают (в фазе разрежения). Вследствие релаксации при этом часть звуковой энергии теряется, что приводит к поглощению и связанной с ним дисперсии звука. Датта [2720] указывает на то, что наблю¬ давшееся, например, Уиллардом [2143] расши¬ рение диффракционных спектров при диффрак- ции света на ультразвуке в случае сильно погло¬ щающих жидкостей указывает на наличие дис¬ персии звука в таких жидкостях. Дальнейшие опыты в этом направлении, несомненно, яв¬ ляются благодарной задачей (см. также Датта и Мукхерджи [4 87]). Мэзон, Бейкер, Мак-Скимин и Хайсс [1314] нашли в сильно вязких полиизобутиленах дис¬ персию звука в области между 1 и 10 мггц, обусловленную релаксацией сдвиговой вязкости и допускающую теоретический расчет. Рост скорости звука в пальмитиновой кис¬ лоте вблизи точки плавления на частоте около 1,8 мггц, сопровождаемый падением скорости на более высоких частотах, был установлен Вада, Шимбо и Ода [4357]. Однако, так как авторы указывают на усиление этого эффекта при увеличении интенсивности звука, можно предположить, что здесь причиной является не дисперсия, а деполимеризация, т. е. разрыв длинных молекулярных цепей (см. гл. VI, ■§ 5, п. 3). Гиперзвуковые волны. При прохождении монохроматического света через жидкость спект¬ ральная линия превращается в дублет1). Сог¬ ласно теоретическим соображениям, высказан¬ ным уже Бриллюэном [367]2), это явление объ¬ ясняется брэгговским отражением света от рас¬ пространяющихся во всех направлениях упру¬ гих волн, захватывающих широкий диапазон частот и обусловленных тепловыми флуктуа¬ циями плотности жидкости. Следуя Рао [1679], эти упругие волны с частотой 109—1010 гц *) Помимо дублета, описываемого приведенной ав¬ тором формулой, имеется также несмещенная линия.— Прим. ред. 2) Такую структуру линий рассеяния независимо от Бриллюэна предсказал Мандельштам в 1918—1926 г. [5194а].—Прим. ред. обычно называют гиперзвуковыми волнами. Дуб¬ лет образуется потому, что в общем случае существуют две волны, распространяющиеся в противоположных направлениях и рассеи¬ вающие свет. Наблюдающееся при этом изме¬ нение частоты света определяется, согласно* вы¬ ражению (147), формулой Av= ± 2v-^-sin<p, где 9—угол рассеяния света, а С—скорость света. Угол рассеяния дает длину волны, а допплеровское изменение частоты света— частоту гиперзвуковых волн, что позволяет оп¬ ределить скорость этих волн чисто оптическим методом по тонкой структуре рассеянного света. Рао [1679, 1680] впервые осуществил подобного рода измерения в четыреххлористом углероде и ацетоне. В первой жидкости скорость гипер¬ звуковых волн примерно на 15% превышала скорость, измеренную на ультразвуковых ча¬ стотах; в ацетоне она была примерно на 20% меньше1). Если увеличение скорости в четырех¬ хлористом углероде можно отнести за счет дис¬ персии звука, то уменьшение скорости в ацетоне представляется удивительным. Однако после¬ дующие измерения Рао и Рамайя [1681] пока¬ зали, что в некоторых других жидкостях ско¬ рость гиперзвуковых волн также меньше ско¬ рости ультразвуковых волн. Это явление объ¬ ясняют тем, что увеличение теплопередачи при этих чрезвычайно малых длинах волн (Х< 10~8 см) обусловливает изотермическое, а не адиабати¬ ческое распространение звука2) (см. также § 3, п. 1 настоящей главы). Дальнейшие измерения скорости гиперзвуко¬ вых волн, особенно с точки зрения зависимости от вязкости жидкости, были выполнены Рама¬ ном и Рао [1664, 1665] и Раманом и Венкате- свараном [1666, 1667]. Поскольку дублет остается резким, вязкость жидкости, по-види¬ мому, не оказывает влияния на распространение гиперзвуковых волн. Например, для глицерина при частоте 1,53-1010 гц скорость гиперзвуко¬ вых волн равна 2500 м!сек. Отсюда следует предположить, что при таких высоких частотах глицерин ведет себя как твердое тело3). г) Работы [1679, 1680] оказались ошибочными. См. статьи Фабелинского и др. [5219а].—Прим. ред. 2) Объяснение, которое дает автор, неверно. На¬ ступления термической дисперсии нельзя еще ожидать на гиперзвуковых частотах: частоты же, отвечающие Ъ^Ю-8, в жидкостях не наблюдались.—Прим. ред. 3) Объяснение, которое дает автор, неверно. В дей¬ ствительности эффект обусловливается релаксацион¬ ными явлениями в жидкости. — Прим. ред.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 273 ЗВУКА В ЖИДКОСТЯХ Поглощение звука зависит также от тепло¬ проводности среды, в которой распространяются звуковые волны; благодаря теплопроводности происходит теплообмен между участками сжа¬ тия и разрежения в звуковой волне, что при¬ водит к уменьшению энергии звуковой волны. Согласно Кирхгофу [1047], коэффициент пог¬ лощения звука, обусловленный теплопровод¬ ностью, равен (42а) a, Из формулы (231) следует, что коэффициент поглощения а пропорционален квадрату ча¬ стоты звука. Поэтому в качестве характеристики поглощения часто пользуются не зависящей от частоты величиной а' =а/р. В этом случае фор¬ мул а_ (42) принимает вид ? Иногда в качестве независимого от частоты коэффициента поглощения пользуются величи¬ ной a =%l2\ при этом а" =с2л'. В табл. 47 приведены рассчитанные Бикаром [282] значения а для некоторых жидкостей, а также доли а', обусловленной вязкостью, и доли, обусловленной теплопроводностью. Как видно из этой таблицы, последняя часть на¬ столько незначительна, что при рассмотрении звуковых явлений в жидкостях ею почти всегда можно пренебречь. Теоретическое значение а для воды при частоте 100 кгц составляет 8,5-10~7 смт1, т. е. расстояние, на котором сила звука уменьшается в е раз, равно 1. Основные сведения о поглощении звука в жидкостях Как было показано в гл. 1, § 4, поглощение плоской волны характеризуется коэффициентом поглощения а, согласно формуле (41): Формула дает значение амплитуды Ах после пробега пути х при начальной амплитуде А0. Уменьшение силы звука J в зависимости от расстояния выразится тогда формулой (42) Измерив Ах или Jx в двух точках хх и х2, можно найти коэффициент поглощения по фор¬ мулам Коэффициент поглощения а1) выражается в смГг\ соответствующую единицу часто обозначают как непер/см. Иногда а выражают в деци¬ белах на метр (дб!м); так как 1 непер равен 8,686 дб, то для пересчета в дб/м число, выражающее а в непер/см, нужно умножить на 868,6. Поглощение звука в жидкостях обусловлено, по классической теории, в первую очередь внутренним трением, или вязкостью среды. Согласно Стоксу [2005], коэффициент поглоще¬ ния, обусловленный внутренним трением, равен где f—частота звука, \—длина звуковой волны, с—скорость звука, ч\—коэффициент вязкости, р—плотность. В качестве меры внутреннего трения иногда употребляется введенный Макс¬ веллом кинематический коэффициент вязкости р-, связанный с т] и р соотношением р,=т)/р. Отно¬ сительное изменение аг, равно Поскольку т), р и с зависят от температуры, то аг также является функцией температуры. На¬ пример, повышение температуры воды на 1° вызывает уменьшение аг примерно на 3%. *) Часто в литературе через а обозначают коэффи¬ циент поглощения по интенсивности, вдвое превышающий приведенный здесь коэффициент поглощения по ампли¬ туде. Это может привести к недоразумениям, поэтому мы считаем необходимьш подчеркнуть здесь разницу. 18 л. Бергман где к—коэффициент теплопроводности, а *— отношение удельных теплоемкостей. Пользуясь термодинамическим уравнением (173), формулу (230) можно переписать, согласно Бикару [10], в виде где а—коэффициент теплового расширения при постоянном давлении, W—механический экви¬ валент тепла, Т—абсолютная температура. Полный коэффициент поглощения
274 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 47 ВЫЧИСЛЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА a'=a/f2 ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Жидкость <V/f2« 10-17 сек^/см a//f2. 10-17 сек^/см a/f2, 10-17 сек2/см Ацетон 6,54 0,5 7,04 8,36 0,3 8,66 Вода 8,5 0,0064 8,5 ж-Ксилол 8,13 0,24 8,37 Метилацетат 6,34 0,44 6,78 Толуол 7,56 0,28 7,84 Хлороформ 10,045 0,057 10,1 Этилацетат 7,95 0,31 8,26 Эфир 8,48 0,49 8,97 что примерно в 1000 раз превышает соответст¬ вующую величину для воздуха. Поэтому ультра¬ звуковые волны оказались весьма пригодными для передачи сигналов в воде, но они почти не применимы в воздухе, по крайней мере на высо¬ ких частотах. Иногда целесообразно рассматривать безраз¬ мерный коэффициент поглощения а*, рассчи¬ танный на одну длину волны. Тогда Следовательно, откуда заключаем, что выраженное в длинах волн расстояние, на котором сила звука умень¬ шается в е раз, равно 1/2а*. 2. Методы измерения поглощения звука в жидкостях Прежде чем обратиться к рассмотрению экспериментальных данных, остановимся на ос¬ новных методах измерения коэффициента пог¬ лощения звука1). Эти методы можно разделить на следующие шесть групп: 1. Методы, основанные на измерении дав¬ ления звукового излучения. *) Обзоры применяемых здесь методов измерения дали Сетт [4061], Маркем, Бейер и Линдсей [3488]. Во время печатания данной книги появилось несколько работ Партхасаратхи с сотрудниками [3726, 4920, 4921, 4923], в которых описан чисто калориметрический метод определения поглощения в жидкостях. Если принять проверенное опытом предположение, что сила звука J пропорциональна количеству тепла W, выделив¬ шемуся в единице объема жидкости, то наряду с форму- 2. Методы, основанные на измерении пере¬ менного звукового давления. 3. Интерферометрический метод. 4. Импульсный метод. 5. Реверберационный метод. 6. Оптические методы. 1. Методы, основанные на измёрении дав¬ ления звукового излучения. Чаще всего приме¬ няются методы первой группы (см., например, работы [188, 252, 278, 282, 394, 439, 441, 633, 635, 922, 1733, 1769, 1959, 1965, 4117]). Как указывалось в гл. 1, § 1, давление излучения S пропорционально силе звука; таким образом, Следовательно, для нахождения коэффициента поглощения а достаточно измерить в исследуе¬ мой жидкости давление излучения S в бегущей звуковой волне на различных расстояниях х от излучателя и затем построить прямую lnSx = =const—2 ах. Наклон этой прямой дает вели¬ чину а. Первые измерения этим методом были осуществлены Бикаром [278—281] при помощи описанных в гл. Ill, § 1 крутильных весов; ему же принадлежит обобщающая работа о по¬ глощении звука в жидкостях [282]. При подобных измерениях чрезвычайно су¬ щественно предотвратить возникновение стоячих волн между крылышком крутильных весов и из¬ лучателем. Для этого обычно достаточно при¬ дать крылышку в его положении равновесия некоторый наклон относительно фронта звуко¬ вых волн. Далее, при изменении расстояния крутильных весов от излучателя необходимо каждый раз обращать особое внимание на то, чтобы крылышко располагалось точно на оси звукового пучка. Чтобы избежать ошибок, мно¬ гие исследователи заменяют плоскую пластинку легким шариком [440, 633, 635] или полым конусом [189], чем исключается возможность возникновения стоячих волн между излучате¬ лем и измерительным прибором, а смещение шарика от оси звукового пучка сразу обнару¬ живается по возникновению силы, действующей в поперечном направлении. Чтобы исключить влияние случайных коле¬ баний силы звука, желательно для каждого лой Jx=Joe~2aX6удет справедлива формула Wx—Woe'”2**. Таким образом, путем калориметрического измерения количеств тепла, выделившихся за одно и то же время на разных расстояниях от излучателя, можно опреде¬ лить а [4920]. Измерения, выполненные в большом числе разных жидкостей на частоте 5 мггц, дали хоро¬ шее согласие с результатами измерений путем опреде¬ ления давления излучения.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 275 расстояния х измерять отклонение от крутиль¬ ных весов (или весов другого типа) при раз¬ личных значениях силы звука, что достигается изменением связи колеблющегося кварца с элект¬ рическим контуром; контроль осуществляется измерением соответствующего значения тока или напряжения. Для любого расстояния х график 50 Ф и г. 313. Зависимость показаний изме¬ рителя давления звука Ъ? от показаний измерителя силы звука bG на различных расстояниях от источника звука. зависимости Ьт от Ь0 (показание присоединен¬ ного к излучателю измерительного прибора, пропорциональное силе звука) представляет собой прямую (см., например, графики на фиг. 313, построенные по измерениям Бикара в воде на частоте 7550 кгц). Выбирая на получающемся пучке прямых значения Ьт для определенной силы звука при различных х и строя график зависимости IncV от xf получаем прямую, наклон которой и дает искомое значение коэффициента поглощения. Источником искажений при этих измерениях служит возникающий перед кварцем акустиче¬ ский ветер (см. гл. Ill, § 1), действие которого на крутильные весы накладывается на давление излучения. Кроме того, в сильно поглощающих жидкостях даже на значительном расстоянии от источника звука наблюдаются потоки жидкости, обусловленные большим градиентом давления излучения, вызываемым поглощением. Бикар [282] указывает два способа устранения этих затруднений. Во-первых, непосредственно перед крутильными весами и позади них можно рас¬ положить тонкие пленки из коллодия, целлу¬ лоида или другого подобного материала, кото¬ рые задерживают акустический ветер, но пропу¬ скают звуковые волны. О наилучшем располо¬ жении этого «ветрового экрана» см. у Фокса и Рока [633]. Во-вторых, измерение давления излучения крутильными весами можно осуще¬ ствлять баллистическим методом, включая излу¬ чатель лишь на очень короткий (около х/5 сек.) промежуток времени. Поскольку образование акустического ветра в жидкости требует извест¬ ного времени, его влияние исключается при баллистическом методе определения давления излучения. Излучаемая за это короткое время акустическая мощность измеряется при помощи лампового вольтметра, связанного с кварцем. Более подробное описание установки и методики подобного рода измерений можно найти в работе Бикара [282]. На фиг. 314 изображена установка для изме^ рения поглощения звука, применявшаяся Рик¬ маном [1733] для измерения величины а в ртути. Жидкость находится в продолговатой кювете Т, в одну из торцевых стенок которой вмонтиро¬ ван кварцевый излучатель Q. Диафрагма В ограничивает звуковой пучок. Крылышко радио¬ метра R, которое может вращаться вокруг оси Л, перпендикулярной к плоскости рисунка, расположено во вспомогательной кювете Я, в которую звук проникает через слюдяное окошко F. Для устранения искажающей реакции на кварц диафрагма В, окошко F и крылышко радиометра R расположены под различными углами к направлению звукового пучка. При¬ менение вспомогательной кюветы для радио¬ метра имеет двоякого рода преимущества. Во- первых, при прохождении звуковой волны через слюдяное окошко уменьшается акустический ветер; во-вторых, такое устройство позволяет, Фиг. 314. Установка для измерения поглощения звука в жидкостях. не трогая чрезвычайно чувствительного радио¬ метра, изменять расстояние между излучателем и приемником, перемещая по направляющим салазкам кювету Т с исследуемой жидкостью и излучателем относително вспомогательной кюветы. Бусс [394] и Рюфер [1769] пользовались при измерении поглощения звука в водных растворах описанным в гл. Ill, § 1 конденсаторным изме¬ рителем давления излучения. Здесь также для 18*
276 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах устранения искажающего влияния акустиче¬ ского ветра измеритель помещается в специаль¬ ной кювете. 2. Методы, основанные на измерении пере¬ менного звукового давления. От искажающего влияния акустического ветра свободна вторая группа методов измерения, заключающихся в из¬ мерении переменного звукового давления в бе¬ гущей волне на различных расстояниях от излучателя. Так как, согласно формуле (166), переменное звуковое давление Р пропорционально квадратному корню из силы звука /, то коэффициент по¬ глощения звука « = -ггЬгЧЙ)- <236> Индикатором может слу¬ жить любой пьезоэлектриче¬ ский приемник или один из описанных в гл. II, § 5, п. 2 пьезоэлектрических зондов. Этим методом проводили из¬ мерения поглощения звука, в частности Отпущенников [1476], Лабау и Вильямс [1163], а также Ринго, Фитц¬ джералд Хердль [1734] и Смит, Барретт и Бейер [4117]. В качестве примера на фиг. 315 приведен продоль¬ ный разрез установки Ринго, Фитцджералда и Хердля [1734] для измерения погло¬ щения звука в ртути в диапа¬ зоне частот 100—1000 мггц. Взаимное перемещение пьезо¬ электрического излучателя S и пьезоэлектриче¬ ского приемника звука Е осуществляется при по¬ мощи микрометрического винта М. Находящаяся между ними ртуть служит внешним электродом для обоих кварцев; кроме того, она является одновременно звукопроводящей средой и экра¬ ном для приемного кварца по отношению к вы¬ сокочастотному напряжению на излучающем кварце. Сильное поглощение звука при приме¬ няемых высоких частотах исключает возникно¬ вение стоячих волн. При измерениях подаваемое на излучающий кварц высокочастотное напря¬ жение модулируется с частотой 200 гц. Для измерения снимаемого с приемного кварца напря¬ жения оно подается на усилитель и аттенюатор и затем сравнивается при помощи осциллографа с напряжением, подаваемым на излучающий кварц. При перемещении приемного кварца синхронно с передвижением ленты осциллографа изменения амплитуды дают значения поглоще¬ ния звука, а периодически повторяющееся изме¬ нение фазы—длину волны, что позволяет найти скорость звука, если известна частота колебаний. Так как при частоте 109 гц длина звуковой волны имеет величину порядка 1 р- и, следо¬ вательно, на расстоянии 1 мм сила звука в ртути уменьшается примерно в 22 000 раз, то переме¬ щение излучателя при измерениях составляет до¬ ли миллиметра. Это заставляет предъявлять высо¬ кие требования к точности изготовления прибора. Если ультразвук промодулировать звуко¬ вой частотой, то в качестве приемника можно воспользоваться микрофоном звуковых частот (например, конденсаторным микрофоном, см. гл. III, § 3). Этим способом Мак-Намара и Бейер [3462, 4854] измерили поглощение звука в рас¬ творах электролитов с однозарядными ионами (см. также Эше [2757]). Рибчестер [3851] использует в качестве из¬ лучателя пьезокварц, питаемый напряжением с несущей частотой 10 мггц, модулированным по частоте при помощи вспомогательного генера¬ тора звуковой частоты; в качестве приемника используется такой же пьезокварц. Приемник связан через аттенюатор с частотным демодуля¬ тором, на который одновременно подается на¬ пряжение от второго генератора, с отличающейся несущей частотой, но модулируемого по частоте при помощи того же вспомогательного генера¬ тора. Линия задержки, включенная после вто¬ рого генератора, позволяет скомпенсировать время пробега в жидкости. После частотного демодулятора разностная частота усиливается резонансным усилителем и выходное напряже¬ ние подается на индикатор. При равенстве времен пробега и одинаковой девиации частоты показания индикатора максимальны. Участок, на котором происходит поглощение,—это рас¬ стояние между излучателем и приемником. По¬ этому искомое затухание может быть опреде¬ лено непосредственно по показанию аттенюатора, когда регулировкой последнего и линии за¬ держки достигнуто максимальное показание ин¬ дикатора. 3. Интерферометрический метод. Этот метод заключается в следующем. Как уже упомина¬ лось в гл. III, § 3, перемещение отражателя интерферометра обусловливает периодическое из¬ менение реакции столба жидкости на излучаю¬ Ф и г. 315. Уста¬ новка для измере¬ ния поглощения звука в ртути.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 277 щий кварц, что обнаруживается, например, по изменению тока в колебательном контуре. Как видно из фиг. 186 (пунктирная кривая), мини¬ мумы тока повторяются при перемещении отра¬ жателя на Х/2. Если среда, заполняющая интер¬ ферометр, обладает поглощением, то при увели¬ чении расстояния между отражателем и излу¬ чателем величина этих минимумов тока изме¬ няется. Следовательно, величина минимумов тока позволяет определить коэффициент пог¬ лощения звука. Не вдаваясь в подробности теории, разработанной Хаббардом [926, 928] и приведенной также в работе Фокса [626], дадим только расчетную формулу здесь —расстояние между излучателем и отра¬ жателем, S—постоянная, характеризующая из¬ лучающий кварц, 7—коэффициент отражения от отражателя, смин. =/0Лт (/0—максимальный ток, a im—минимальный ток в колебательном контуре), С=( 1—G0)h0 (з0—минимальное зна¬ чение с для того случая, когда звукопроводя¬ щей средой является воздух). График измерен¬ ных значений смин./(1—смин.) в зависимости от 1{ дает прямую, наклон которой |3 позволяет опре¬ делить коэффициент поглощения а по формуле a=(C/S)tgp. Этим методом были измерены коэффициенты поглощения для воды (Фокс [626]), жидкостей с большой вязкостью (Хантер [948]) и бензола (Куинн [1652]). Согласно Хантеру [949, 3088], точность интерферометрического метода особен¬ но велика, когда отражателем звука служит свободная поверхность жидкости. Ричардсон [1728] дал несколько видоизме¬ ненный интерферометрический метод измерения коэффициента поглощения звука. При возбужде¬ нии стоячей волны в среде, поглощающей звук, квадрат амплитуды смещения на расстоянии х от излучателя пропорционален выражению где I—расстояние между излучателем и отража¬ телем. Поскольку в жидкости а мало по сравне¬ нию с 4и/X, график амплитуд смещения в стоя¬ чей волне осциллирует между кривыми chla(x— —01 и shla(x—/)]. Для измерения максимумов и минимумов в такой стоячей волне без возмущения образо¬ вавшегося акустического поля Ричардсон при¬ менил в качестве приемника нагреваемую про¬ волочку (см. гл. III, § 2), позволяющую опреде¬ лять амплитуду скорости. Этим методом он из¬ мерил поглощение звука в воде, гексане, бензоле и сероуглероде. 4. Импульсный метод. Этот метод, описанный в § 1, п. 2 настоящей главы, нашел себе примене¬ ние и для измерения поглощения звука. При увеличении расстояния между излучателем и от¬ ражателем благодаря поглощению происходит ослабление возвращающегося к излучателю зву¬ кового импульса. По ослаблению звука при Ф и г. 316. Поглощение звука в жидко¬ стях, измеренное импульсным методом (по Пелламу и Галту). увеличении длины пути легко определить^коэф- фициент поглощения звука. Для этого между кварцем и приемным усилителем включается аттенюатор, позволяющий поддерживать посто¬ янство показаний осциллографа при изменении расстояния между излучателем и отражателем. Показания аттенюатора при изменении расстоя¬ ния между излучателем и отражателем непосред¬ ственно дают коэффициент поглощения звука. Поскольку подобного рода аттенюаторы охваты¬ вают диапазон 120 дб и допускают измерения интенсивностей, относящихся друг к другу как 1 : 1012, удается производить точные (с точ¬ ностью от +1 до 10%) измерения в очень широ¬ ком диапазоне абсолютных значений поглощения. Высокая точность метода иллюстрируется данными фиг. 316, на которой для трех различ¬ ных жидкостей приведены графики зависимости ослабления импульса от проходимого в жидко¬ сти расстояния, а именно графики величины Уг In (J0/Jx) =ах, выраженной в децибелах. Экспе¬
278 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах риментальные точки прекрасно ложатся на пря¬ мые, проходящие через начало координат и от¬ личающиеся друг от друга лишь наклоном, ко¬ торый зависит от абсолютной величины погло¬ щения. Пользуясь тем, что отраженный звуковой импульс изображается отклонением светового пятна на экране осциллографа, Титер [2047] применил для измерения величины импульса наложение на отклоняющие пластины постоян¬ ного напряжения, перемещающего изображение Ф и г. 317. К измерению поглоще¬ ния звука в жидкостях импульсным методом. импульса так, что одним своим концом оно ка¬ сается горизонтальной маркирующей линии при одном знаке приложенного напряжения и дру¬ гим концом—при другом знаке. Необходимое для этого постоянное напряжение пропорцио¬ нально звуковому давлению. На фиг. 317 при¬ ведена одна из фотографий, полученных этим способом Титером. Если поглощение не слишком велико и поз¬ воляет наблюдать многократное отражение зву¬ кового импульса между отражателем и излуча¬ телем, то возможно одновременное получение на экране ряда изображений импульсов с экспо¬ ненциально уменьшающимися амплитудами; от¬ сюда также можно определить а (фиг. 318). Для получения достаточной величины отражен¬ ных импульсов в жидкостях с большим погло¬ щением (а~ 100 дб/см) необходимо по возмож¬ ности уменьшать расстояние между излучателем и отражателем. Но в результате этого изображе¬ ния, соответствующие на экране первичному и отраженному импульсам, оказываются тесно сдвинутыми и налагаются друг на друга. Рапуано [1686] обошел эти затруднения, пользуясь в качестве отражателя цилиндром из плавленого кварца (фиг. 319) и наблюдая отражение от противоположного основания ци¬ линдра. При этом можно учесть расчетным путем отражение от передней стенки, опреде¬ ляемое волновыми сопротивлениями жидкости и кварца. Поглощение в кварце очень мало1), и им можно пренебречь. Фиг. 318. Последовательность звуковых импульсов, прошедших однократно, двукратно и т. д. пугь между излучателем и отражателем и обратно. Галт [686] применил этот импульсный метод для измерения в сжиженных газах, Пеллам и Галт [1548, 1549]—в многочисленных органи¬ ческих жидкостях, Пеллам и Сквайр [1550]— в жидком гелии, Пинкертон [1599] — в воде Фиг. 319. Устройство для из¬ мерения поглощения звука в сильно поглощающих жидко¬ стях импульсным методом. и уксусной кислоте, Рапуано [1686]—в органи¬ ческих жидкостях и Титер [2047]—в водных растворах и в некоторых органических жидко¬ стях. Особым преимуществом метода является быстрота измерений, исключающая нагревание жидкости. х) Согласно измерениям Мэзона и Мак-Скимина [1315J, для плавленого кварца а//= 1,88 -10~10 сек!см.
279 В обстоятельной работе Пинкертона [3774] дается обзор преимуществ импульсного метода для измерения поглощения, а также сводка тех особенностей метода, на которые следует обра¬ щать внимание. 5. Реверберационный метод. В последние годы этот метод находит себе все большее при¬ менение в качестве метода, особенно пригод¬ ного для измерения малых коэффициентов пог¬ лощения. Впервые он был применен Кнудсеном с сотрудниками для измерения поглощения в га¬ зах (см. гл. IV, § 4, п. 2); недавно метод был применен и к жидкостям в работах Леонарда [1196, 3420а], Либермана и Вильсона [3432, 4434], Моена [3583], Мулдерса [3605—3608] и Тамма [4226—4227а]. Метод состоит в следующем. В сосуде, запол¬ ненном исследуемой жидкостью, создаются мощ¬ ные звуковые волны либо какой-нибудь одной частоты, либо целого спектра частот, затем после выключения источника звука наблюдается спа¬ дание количества звуковой энергии в сосуде с течением времени. Чтобы спадание силы звука (и соответственно амплитуды) происходило рав¬ номерно, необходимо избегать образования стоя¬ чих волн. Для этого либо применяют в качестве сосуда полый шар, причем в жидкости возбуж¬ дают радиальные колебания, либо возбуждают колебания модулированной частоты в цилиндри¬ ческом сосуде. Шаровой сосуд был применен впервые в работе Леонарда [1196, 3420а], а затем в работах Либермана и Вильсона [3432, 3434], Моена [3583] и особенно Тамма [4227а]. Объек¬ тами измерения являлись преимущественно прес¬ ная и морская вода и различные электролиты. Пренебрежем потерями звуковой энергии, обусловленными трением о стенки сосуда и пред¬ положим, что излучение звука в окружающую сосуд среду отсутствует (этого можно добиться, выбирая толщину стенки сосуда равной нечетно¬ му числу четвертей длины волны); тогда имеет место соотношение где J0—начальная сила звука, —сила звука по истечение времени т сек. и с—скорость звука. Измерения могут быть уточнены, если учесть затухание на стенках сосуда путем срав¬ нения найденного времени реверберации со временем реверберации такого же собственного колебания при заполнении сосуда жидкостью с известным коэффициентом поглощения (на¬ пример, водой). На фиг. 320 дана схема установки, применен¬ ной в работе Тамма [4227а]. Сферический изме¬ рительный сосуд из дюранового стекла (диа¬ метр 34 см, толщина стенок 1—3 мм), снабжен¬ ный коротким узким горлом, посеребрен сна¬ ружи. Для уменьшения излучения во внешнюю Фиг. 320. Блок-схема установки со сферическим ревер- берационным сосудом для измерения поглощения звука в жидкостях. среду сосуд подвешен на натянутых стальных проволоках в баке, из которого может выкачи¬ ваться воздух. Возбуждение колебаний на соб¬ ственной частоте производится электростати¬ чески, при помощи широкого кольцевого элект¬ рода, воздействующего на большую поверх¬ ность, что позволяет избежать возникновения мешающих резонансов изгибных волн. Колеба¬ ния сосуда, заполненного жидкостью, прини¬ маются пьезоэлектрическим приемником ADP (кристалл дигидрофосфата аммония), усиливают¬ ся частотно-селективным усилителем RC и запи¬ сываются при помощи регистратора уровня. Электроннолучевая трубка используется для наблюдения весьма острых резонансов сосуда, от¬ мечаемых по резкому изменению фигуры Лисса- жу при изменении сдвига фаз между возбуждаю¬ щим напряжением и напряжением на приемнике. В работе Мейера и Скудржика1) жидкость в измерительном сосуде возбуждается колеба¬ ниями с целой полосой частот, так что возникает одновременно большое число собственных коле¬ баний и поле в сосуде получается диффузным. Процесс реверберации позволяет получить здесь среднее затухание для всех собственных колеба¬ ний. Влияние потерь на стенках можно исклю¬ чить2), производя измерение во многих подоб¬ ных друг другу цилиндрических сосудах с раз¬ х) Еще не опубликована. 2) Расчет волн, возникающих на границе жид¬ кость—стенка сосуда и мешающих измерениям, при¬ веден у Мулдерса[3609].
280 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах ными диаметрами 2г при заполнении их жид¬ костью до различной высоты h. Можно показать, что колебания стенок почти не зависят от вы¬ соты жидкости; поэтому потери энергии на стенках можно разбить на часть, не зависящую от высоты h, и на часть, ей пропорциональную. Обозначая через 8 постоянную реверберации, определяемую формулой получим где А и В—постоянные. Величина 8', содержащая искомую величину а с, получается путем измерения времени ревер¬ берации в зависимости от высоты h. Для этого определяется наклон прямой зависимости вели¬ чины hb от h\ величина А!г определяется по графику зависимости от величины 8', найденной для различных сосудов, от 1/г. Пересечение графика с осью ординат дает величину а с и, следовательно, искомый коэффициент погло¬ щения а. Чтобы величина А была одной и той же для всех сосудов, имеющих то же отношение высоты к радиусу дна, они должны быть выполнены из одного и того же материала и иметь одинако¬ вую толщину стенок. В своих измерениях пог¬ лощения звука в воде и в водных растворах в диа¬ пазоне частот 50—1000 кгц Тамм [4227а] при¬ менял алюминиевые сосуды емкостью до 100 л, подвешенные на стальных проволоках. Мулдерс [3606], работавший на частотах порядка не¬ скольких мегагерц, применял сосуды вмести¬ мостью в несколько литров. Возбуждение сосуда может производиться либо при помощи кри¬ сталла, приклеиваемого к стенке сосуда, либо (как в работе Мулдерса) помещением возбуж¬ дающего кварца в пробирку с маслом, которая, в свою очередь, погружается своим нижним концом на небольшую глубину в жидкость в из¬ мерительном сосуде. 6. Оптические методы. Кроме описанных чисто механических и электрических методов, существуют и оптические методы определения поглощения [154, 186, 195, 280, 744, 1113, 1536, 1557, 1888, 2182]. В гл. III, § 4, п. 2 было указано, что картина диффракционных спектров при прохождении видимого света через звуковой пучок, распространяющийся в жидкости, зави¬ сит от силы звука. Таким образом, если просве¬ чивать звуковой пучок, распространяющийся в исследуемой жидкости, на различных расстоя¬ ниях л: от излучателя, то сравнение интенсив¬ ностей получающихся диффракционных спект¬ ров позволяет определить коэффициент погло¬ щения. Для этого пользуются двумя способами. Либо при помощи соответствующих диафрагм выделяют два спектра первого порядка и интен¬ сивности их измеряют при помощи фотоэлемента, либо диафрагмируют все спектры, кроме нуле¬ вого, и интенсивность последнего сравнивают с интенсивностью падающего света. Если обозначить интенсивность диффрагиро- ванного света в точках хг и х2 через 1г и /2, то а определяется по формуле При использовании этого метода не следует применять большую силу звука, так как, сог¬ ласно сказанному в гл. III, §4, п. 2, интенсив¬ ность спектра первого порядка пропорциональна силе звука лишь для малых звуковых энергий; при больших энергиях многократная диффрак¬ ция вызывает перераспределение диффрагиро- ванного света. Ввиду сказанного целесообраз¬ нее, просвечивая звуковой пучок на различных расстояниях х от источника звука, добиваться одинаковых диффракционных картин путем ре¬ гулирования силы звука. Тогда, поскольку сила звука пропорциональна квадрату напряжения U, подаваемого на пьезокварц, получаем Практически а определяется по наклону прямой ax=\nU -(-const. При подобного рода измерениях следует пе¬ ремещать кювету, в которой распространяется звук, не нарушая положения всей оптической установки. Особое внимание следует обращать на то, чтобы стенки кюветы были плоскопарал¬ лельными, а также на то, чтобы ее перемещение было строго поступательным, поскольку при изменений угла падения света диффракционная картина изменяется. Бикар [281] первый воспользовался подоб¬ ным методом при измерении коэффициента пог¬ лощения в органических жидкостях. Позже Бэртон [389] и Сетт [4068], используя фото¬ элемент с электронным умножителем, применили такой же метод для измерений а в смесях жидкостей. На фиг. 321 приведена схема установки Вил¬ лиса [2158]. На фотоэлемент Р2 падает свет от обоих спектров первого порядка, отраженный двумя зеркалами S; на фотоэлемент Рг падает
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 281 Фиг. 321. Схема установки для измерения поглощения звука в жидкостях оптическим методом. свет нулевого спектра. Фотоэлементы Рг и Р2 включены по дифференциальной схеме. Резуль¬ тирующий фототок усиливается и измеряется ламповым вольтметром. Виллис указывает, что точность измерения а составляет ±20%. К насосу высо¬ кого давления Фиг. 322. Установка для измерения по¬ глощения звука в жидкостях при высоких давлениях. Хютер и Польман [3082] описывают чисто оптический диффракционный фотометр, допу¬ скающий непосредственное сравнение диффраги- рованного и недиффрагированного света. В по¬ следнее время Куртце [3344а] применил этот метод для измерений в диапазоне 3—60 мггц и автоматизировал его с использованием лога¬ рифмического регистратора уровня. На фиг. 322 показана установка Бикара Г285] для измерения поглощения в жидкостях при высоких давлениях. Излучающий кварц, Фиг. 323. Зависимость интенсивности света в нуле¬ вом спектре при диффракции на звуковых волнах от амплитуды звука (по Уилларду). возбуждающий бегущую звуковую волну, ук¬ реплен в крышке измерительной камеры. Для просвечивания звукового пучка на разных рас¬ стояниях от излучателя камера снабжена пятью окошками. Результаты измерений приве¬ дены в п. 3 настоящего параграфа. Как было показано в гл. III, § 4, п. 2, интен¬ сивность диффрагированного света, а следова¬ тельно, интенсивность нулевого спектра зави¬ сит от длины волны, т. е. от цвета освещающего пучка. На фиг. 323 приведены кривые зависи¬
282 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах мости интенсивности нулевого спектра от ам¬ плитуды звука для трех линий ртути: Лжелт.= = 578 шр, Азел. — 546 Ш[х, Лсин.=436 тр. На основании данных фиг. 323 получены приведенные на фиг. 324 кривые интенсивности нулевого спектра для этих трех длин волн в за¬ висимости от расстояния от излучателя. Опре¬ деленному цвету нулевого спектра, например синему, соответствует строго определенная сила Расстояние от излучателя, см Фиг. 324. Зависимость интенсивности света в нуле¬ вом спектре при диффракции на звуковых волнах от рас¬ стояния от излучателя (по Уилларду). звука; при ее увеличении или уменьшении соот¬ ветствующий цвет появится уже при освещении другого участка звукового пучка. Таким обра¬ зом, для измерения коэффициента поглощения а достаточно на двух различных расстояниях х от излучателя осветить звуковой пучок лучом света и, регулируя силу звука, добиться одного и того же цвета нулевого спектра. Если при этом напряжения на кварце равны соответственно Ux и t/2, то [1/(х2—хг)] \n(U2/U1). Этот простой, но очень чувствительный метод позволил Уил¬ ларду [2143] измерить поглощение звука в боль¬ шом числе органических жидкостей. Висс [2182] и Бажулин [195] также приме¬ няли оптический диффракционный метод для измерения поглощения в жидкостях с той лишь разницей, что вместо одной щели они пользова¬ лись целым рядом одинаковых щелей, располо¬ женных одна за другой, что позволяло одновре¬ менно получать целую серию диффракционных картин от ряда точно определенных мест в зву¬ ковом пучке. Все отдельные диффракционные спектры фотографировались одновременно, а за¬ тем спектры первого порядка фотометрирова- лись. Баумгардт [186] предложил несколько видо¬ измененный оптический метод измерения коэф¬ фициента поглощения. Согласно соображениям Люка и Бикара (см. гл. III, § 4, п. 2), плоская звуковая волна со свойственным ей распределе¬ нием плотности фокусирует плоскопараллель¬ ный пучок световых лучей, падающий точно параллельно волновому фронту. Получающиеся фокальные линии параллельны волновым фронтам и отстоят друг от друга на расстояниях, равных длине звуковой волны. Согласно фор¬ муле [160], расстояние у0 между этими линиями и плоскостью входа света в звуковой пучок равно Изменение показателя преломления Ая, обу¬ словленное изменением давления Ар в жидкости при прохождении звуковой волны, согласно при¬ веденному в гл. III, § 4, п. 2 расчету, равно откуда Пусть фокальные линии наблюдаются при по¬ мощи микроскопа при стробоскопическом осве¬ щении на расстоянии хг от излучателя; одновре¬ менно определяется сила излучаемого звука (например, путем измерения напряжения, по¬ даваемого на кварц). Чтобы наблюдать фокаль¬ ные линии в той же плоскости на более далеком расстоянии х2 от излучателя, необходимо увели¬ чить силу звука, так как благодаря поглощению при увеличении расстояния х амплитуда давле¬ ния Ар звуковой волны уменьшается, а у0 уве¬ личивается. Если Jx и J2—сила звука для рас¬ стояний хг и соответственно, то откуда следует, что где иг и U2—соответствующие значения напря¬ жения на излучающем кварце. Описанный метод практически разработан и применен для измерения поглощения звука в бензоле, толуоле и сероуглероде Греггом [738, 739]. Наконец, следует указать на еще одну воз¬ можность измерения поглощения, указанную Люка [1231]. При освещении плоской звуковой волны параллельным ее фронту световым пуч¬ ком, ширина которого в направлении распро¬ странения звука меньше половины длины волны X наблюдается периодическое отклонение б свето¬
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 283 вого пучка, обусловленное градиентом плот¬ ности в звуковой волне и имеющее частоту звука. Согласно расчету, приведенному в гл. III, § 4, п. 2, амплитуда отклонения определяется в первом приближении формулой Л 2тс/ Ап 1 I л о = — = & ^-Д р, I п \ где Ап—амплитуда изменения показателя пре¬ ломления, &р—амплитуда звукового давления, I—путь светового луча в звуковой волне с дли¬ ной волны X, k—постоянная, зависящая от пока¬ зателя преломления, плотности жидкости и ско- обладает еще двумя преимуществами: во-пер¬ вых, он допускает измерения в веществах с очень большим поглощением и, во-вторых, он позволяет контролировать однородность зву¬ кового пучка. Позднее Гробе [744] усовершенствовал этот метод и применил его для измерения поглоще¬ ния звука в бензоле, толуоле, спирте, четырех¬ хлористом углероде и воде в диапазоне частот 6000—75 ООО кгц\ измерения проводились ча¬ стично при различных температурах. Схема установки Гробе изображена на фиг. 325. Свет ртутной лампы Я, прошедший через Фиг. 325. Схема оптического устройства для измерения поглощения звука. рости звука. Поскольку Дя и &р пропорцио¬ нальны квадратному корню из силы звука (см. гл. 1, § 1). измерение б для различных расстоя¬ ний х от излучателя позволяет определить коэффициент поглощения. Подобные измерения до сих пор еще не осуществлены. Все описанные методы требуют непосредст¬ венного или косвенного измерения силы звука в двух или нескольких точках бегущей звуковой волны. Некоторой ненадежности таких методов, связанной с неоднородностью звуковой волны и неустойчивостью работы излучателя, Королев [1113] избегает, пользуясь обычным теневым методом Теплера (см. гл. III, § 4, п. 1). Получае¬ мое при этом методе изображение бегущей волны имеет на данном расстоянии от излучателя ос¬ вещенность, пропорциональную силе звука в этой точке. Путем фотометрирования сфото¬ графированного изображения можно найти от¬ ношение значений силы звука в двух точках, находящихся на известном расстоянии, и тем самым определить величину коэффициента пог¬ лощения. Однако при использовании этого метода также следует обращать особое внимание на то, чтобы сила звука была достаточно малой (т. е. возбуждение кварца было достаточно сла¬ бым), так как интенсивность диффрагирован- ного света пропорциональна силе звука лишь для малых амплитуд. Критерием является появление спектров только первого порядка в области экранирования прямого света (В на фиг. 187). Кроме своей простоты, данный метод зеленый фильтр G, пропускающий только линию 5461 А, фокусируется линзой Ьг на горизон¬ тальную щель Sj, расположенную в фокальной плоскости ахроматической линзы L2; по выходе из Ь2 пучок света, ограниченный диафрагмой В, проходит через кювету Т. В фокальной пло¬ скости второй ахроматической линзы L3 рас¬ положена вторая щель S2, пропускающая лишь диффракционные спектры первого порядка, воз¬ никающие в плоскости S2. Линза Ь3 дает на фотопластинке Р изображение одновременно всего поля в средней плоскости кюветы. Фиг. 326. Звуковое поле перед ко¬ леблющимся кварцем в воде (а) и в бензоле (б). На фиг. 326 приведены две фотографии, полу¬ ченные этим методом Уиллардом [2146] для воды и бензола при частоте 10 мггц. Характерно
284 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах большое поглощение в бензоле по сравнению с малым поглощением в воде. При фотометриро- вании таких фотографий в направлении распро¬ странения звука получается коэффициент погло¬ щения для исследуемой жидкости. Петерсен [1557] усовершенствовал оптиче¬ скую часть установки, примененной в последнее время Хазардом [2984], введя между щелью S2 и фотопластинкой цилиндрическую линзу с осью, параллельной направлению распространения звука. Эта линза должна давать резкое изобра¬ жение щели S2 на фотопластинке. Тем самым изображение превращается в узкую полоску, параллельную направлению распространения звуковой волны, и почернение фотопластинки дает в каждой точке интегральную силу звука для всего поперечного сечения звукового пучка. Несколько отличный вариант этого метода дают Шройер и Остерхаммель 11888]. При ис¬ пользовании устройства, описанного в гл. III, Фиг. 327. Звуковое поле перед колеблющимся кварцем в жидкостях, обладающих различным по¬ глощением. а—в ксилоле, б—в бензоле. § 4, п. 1, получается картина, отвечающая распределению амплитуды звукового давления перед кварцевым излучателем, совершающим поршневые колебания (фиг. 199); если исполь¬ зуется белый свет, то областям равных значений силы звука соответствуют в этой картине одина¬ ковые цвета. Распределение цветов дает удобный способ определения распределения энергии в зву¬ ковом поле, зависящего, между прочим, и от степени поглощения звука. На фиг. 327 показано излучение одного и того же кварца (толщиной d = 4Х) в двух жид¬ костях (ксилол и бензол), поглощение звука в которых сильно различается. Большее погло¬ щение в бензоле приводит к более частому чере¬ дованию светлых и темных участков, соответ¬ ствующих определенным различиям в силе звука. Предположив, что вблизи оси кониче¬ ского звукового пучка убывание силы звука J происходит так же, как в цилиндрической волне, т. е. по закону можно найти а, измеряя расстояние от излуча¬ теля двух определенных цветовых зон или гра¬ ниц между ними для двух различных начальных значений силы звука /0, сравнение которых легко производится путем сравнения подаваемых на кварц напряжений или соответствующих токов. Предварительные измерения Шройера и Остерхаммеля показали применимость и перспек¬ тивность этого метода1). В заключение следует еще указать на неко¬ торые источники ошибок, которые могут при¬ вести и часто уже приводили к получению неправильных результатов измерений. Мы уже говорили выше в этом пункте о помехах, созда¬ ваемых акустическим ветром при измерениях давления излучения, а также о способах устра¬ нения этих помех. Другим источником ошибок являются отражения от задней и боковых стенок кюветы. За исключением интерферометрического метода, измерение коэффициента поглощения всегда производится в бегущей звуковой волне. Поэтому следует избегать всякого направлен¬ ного отражения от приемника, от противопо¬ ложной излучателю стенки сосуда или (при вертикальном расположении установки) от по¬ верхности жидкости. Фокс и Рок 1630] вводят звуковой пучок в сосуд, который, подобно «черному телу» в оптике, поглощает практиче¬ ски весь звук вследствие многократных отраже¬ ний. Отражения от боковых стенок проще всего избежать, применяя достаточно широкие сосуды или трубки. Отражение от поверхности радио¬ метра устраняют или по крайней мере ослаб¬ ляют наклейкой тонких пробковых дисков или нанесением на клею тонкого слоя песка (см. Сю Цзун-янь [922]). Особое внимание следует уделять искажаю¬ щему влиянию интерференционных полей, воз¬ никающих перед любым излучателем. На фиг. 202 видна сложная структура звукового поля х) См. также М. К a n n и n a, Measurements of the Absorption of Ultrasonic Waves in Liquids by the1 Method of Isochromates, Journ. Acoust. Soc. Amer., 27, 5 (1955).—Прим. ред.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 285 перед плоским источником звука. Рассчитанная по методу Бакхауза и Тренделенбурга [141] относительная сила звука J вдоль оси х для круглого поршневого источника изображается, согласно Борну [311], кривой, приведенной на фиг. 328. излучателя. С этой точки зрения, часто встре¬ чающееся на практике использование излучате¬ лей большого диаметра, имеющее целью обеспе¬ чить возможно меньшее расхождение звукового пучка (см. гл. 1, § 3), весьма неблагоприятно, так как при этом область интерференционных Фиг. 328. Зависимость силы звука J от расстояния от излучателя для кварца диаметром 8 см, колеблющегося как поршень с частотой 350 игц в воде. Сплошной линией показана расчетная кривая, пунктирной линией—кривая, проведенная через экспериментальные точки. (п=0, 1, 2,...), где R—радиус излучателя, а X— длина звуковой волны. Кружками на фиг. 328 обозначены экспериментальные точки. Таким образом, непрерывное спадание силы звука начинается только с расстояния, равного л:маКс., для п=0. Поэтому измерения поглощения звука можно производить, лишь начиная с расстояний, больших этого значения хмакс.. Это расстояние зависит как от диаметра излучателя, так и от частоты звука. Для оценки расстояния, на котором еще ска¬ зываются интерференционные эффекты, на фиг. 329 приведены полученные Борном [311] графики частотной зависимости расстояния А последнего максимума (п—0) от излучателя для различных размеров излучателя. При увеличе¬ нии частоты и диаметра излучателя область интерференционных эффектов распространяется на большее расстояние и может достигать раз¬ меров, в несколько раз превышающих диаметр эффектов простирается слишком далеко и для выхода за ее пределы в большинстве случаев требуются недопустимо большие размеры измери¬ тельного сосуда. Положение нулевых точек определяется фор¬ мулой (п = 1, 2, 3, .. .), а положение максимумов — формулой Ф"и г. 329. Зависимость от ча¬ стоты расстояния Л последнего интерференционного максимума (л=0) от излучателя при различ¬ ных диаметрах излучателя 2R. Приведенные выше расчеты сделаны в пред¬ положении отсутствия поглощения звука в среде.
286 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Таблица 48 ИЗМЕРЕННЫЕ И РАССЧИТАННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА В РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЯХ сс Жидкость Химическая t, °с f, мггц (а// )изм., 10-17 сек^/см (а/ f2);Bbi4., 1 0-17 аизм. 1 da Литература Кла формула секЪ/см авыч. a dt AI Сероуглерод .... cs2 20 1—10 6000 5 1200 [2428а, 282,3070, 32636] 21 75—105 1400 5 280 [1686] Бензол Свн6 20—25 1—165 900 8,7 103 0,006 [197, 2428а, 744, 1548, 1652,4335] Фторбензол .... CeH5F 25 30 278 8,8 32 0,006 [4079] Хлорбензол .... С6Н5С1 25 1—4 124 9,7 13 [4335] 25 30 148 9,7 15 0,007 [4079] Бромбензол .... С6Н6Вг 25 30 140 13 11 0,003 [4079] Иодбензол CeH5J 25 30 210 16,7 13 0,003 [4079] о-Дихлорбензол . . С6Н4С12 2Ъ 30 121 12 10 0,0007 [4079] ж-Дихлорбензол . . С6Н4С12 25 30 123 10,4 12 0,0007 [4079] 72-Дихлорбензол . . СдН^-Ог 60 30 300 10,7 28 0,001 [4079] Толуол с6н5сн3 27 0,15 205 7,8 26 [3528] 20—25 1—75 80 7,8 10 0,013 [2428а, 282, 4335] Йодистый метил . . CH3J 25 1—4 820 [1548] 2 15 247 10 25 0,01 [1548] Хлористый метилен СН2С12 25 30 1114 6,1 183 0,016 [4076] Бромистый метилен СН2ВГ2 25 30 567 1,6 354 0,007 [4076] Йодистый метилен . CH2J2 25 30 250 23 11 0,004 [4076] 1,1-Дихлорэтан . . СН3СНС12 30,8 30 103 9,7 И 0,005 [4076] 1,2-Дихлорэтан . . СН2С1—СН2С1 28,5 30 136 8,7 16 [4076] 1,2-Дибромэтан . . СН2Вг—СН2Вг 25 30 311 20,3 15 [4076] траяс-Дихлорэтилен СНС1—СНС1 19,8 31 356 8,5 42 0,007 [4076] г{ш:-Дихлорэтилен . СНС1—СНС1 18,8 31 537 6,4 84 0,004 [4076] Хлороформ .... СНС13 20—25 1—10 400 10 40 [282, 32636, 2143] Четыреххлористый [154, 1548, 1652, углерод СС14 20 1—100 500 20 25 0,001 2143] Ацетон (СН3)2СО 25 1—4 70 7 10 [2143] 20 5—70 30 7 [284] ж-Ксилол С6Н4(СН3)2 25 1—15 78 8,4 9 [3773, 4335, 2143] я-Г ептан СН3(СН2)5СН3 21 15 80 10 8 [1548] я-Гексан СНз(СН2)4СНз 21 15 77 10 7,7 [1548] Бромистый этил . . СН3СН2Вг 2 15 61 10 6 [1548, 4335] Йодистый этил . . CH3CH2J 2 15 40 12 3,3 0,005 [1548] Нитробензол .... c6h5no2 25 1—15 80 14 5,7 [1548, 4335] Хлористый пропил . СН3СН2СН2С1 2 15 42 8 5 [1548] Бромистый пропил . СН3СН2СН2Вг 2 15 39 11 3,5 [1548] Йодистый пропил . CH3CH2CH2J 2 15 54 14 3,9 [1548] Хлористый я-бутил СН3(СН2)2СН2С1 2 15 108 10 11 [1548] Бромистый я-бутил СН3(СН2)2СН2Вг 2 15 49 13 3,8 [1548] Йодистый я-бутил CHj(CH2)2CH2J 2 15 48 17 2,8 [1548] АН Вода н2о 20 7—250 25 8,5 2,95 —0,031 [1599, 1686, 4181] Метиловый спирт . сн3он 20—25 1—250 34 14,5 2,35 —0,010 [1548, 1686, 4335] Этиловый спирт . . СН3СН2ОН 20—25 1—220 54 22 2,45 —0,015 [1686, 4335]
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 287 Таблица 48 (продолжение) Класс Жидкость Химическая формула t, °с f, мггц Wf2 )изм., 10-17 сек^/см (а//2)выч., 10-17 сек^/см аизм. 1 da a dt Литература авыч. «-Пропиловый спирт СН8СН2СН2ОН 22—28 15—280 75 36 2,08 -0,008 11548, 1686, 4335] «-Бутиловый спирт СН3(СН2)2СН2ОН 25 1—4 104 50 2,02 [1548, 1686, 4335, 2143] я-Амиловый спирт . СН8(СН2)3СН,ОН 29 15 106 58 1,83 -0,014 [1548] AIII Уксусная кислота . СНзСООН 18 0,5 90000 17 5300 [3372] 18 67,5 158 17 10,8 -0,010 [3372] Муравьиная кислота нсоон 17,5 4,0 2270 5 454 [2428 а] 20,5 9,8 1170 5 234 [2428 а] Метилацетат .... СН2СООСН3 25 1 468 6,8 69 [4335] 22 60 34 6,8 5 [154] Этилацетат . . . СН8СООСН2СН3 25 1 516 8,3 62 [4335] 22 69 37 8,3 4,5 [154] Этилформиат . . . НСООСН2СН3 23—28 3 138 7,6 18 [1536] 23—28 16 70 7,6 9,2 [1536] N1 Гелий Не 4° К 15 231 204 1,12 0,6 [1550] Аргон Аг 85° К 44,4 10,1 10,5 0,97 [686] Водород н2 17° К 44,4 5,6 5,8 0,97 [686] Азот n2 73,9°К 44,4 10,6 9,5 1,12 [686] Кислород 02 87° К 44,4 8,6 7,3 1,18 0,0 [686] Ртуть Hg 20—25° 20—50 6 5,05 1,2 [154, 1733, 1734] N11 Касторовое масло . 21,4 15,7 2100 7980 0,26 [199] 21,5 4,3 4500 7900 0,57 [199] 18,6 3,16 10900 9130 1,2 -0,075 [948] 21,6 3,95 8400 7820 1,17 [948] Оливковое масло . 21—25 1—4 1250 1100 1,14 -0,038 [948, 4335] Льняное масло . , 20,5 3,1 1470 1450 1,01 -0,032 [948] Глицерин с3н8о3 20—27 0,15—4 2500 -0,069 [3582, 2143] 21—23 6,21 1700 -0,056 [199, 948] 32,8 30 1410 590 2,4 [948] -18,8 30 12700 29100 0,43 0,036 [948] х от излучателя; это особенно существенно при измерении малых значений а. Большие расхо¬ ждения измеренных значений коэффициента по¬ глощения, полученных различными авторами, можно частично отнести за счет пренебрежения интерференционными явлениями в звуковом поле и за счет ошибочного предположения о па¬ раллельности звуковых лучей. Наконец, следует еще указать, что наличие в исследуемой жидкости пузырьков воздуха может привести к сильно завышенному значению коэффициента поглощения. Так, например, Сё- ренсен 11965] обнаружил, что коэффициент по¬ глощения в свежей водопроводной воде больше, чем в отстоявшейся или кипяченой, т. е. в значи¬ тельной мере обезгаженной воде. Образование При наличии поглощения соотношения в основ¬ ном не изменяются. Вместо формулы (43) можно пользоваться несколько более точной форму¬ лой переходящей при достаточно больших значениях * и сравнительно малой разности х2—хг в фор- мулу (43). Из этих соображений, высказанных, помимо Борна [311], также Фоксом и Роком [630] и Лабау и Вильямсом [1163], следует, что предположение о параллельности звуковых лу¬ чей оправдано только при больших расстояниях
288 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах воздушных пузырьков легко может произойти вследствие кавитации, возникающей при боль¬ шой силе звука (см. гл. VI, § 7). Фокс и Рок [633, 2808, 2809] обнаружили увеличение погло¬ щения в воде при значениях силы звука, превы¬ шающих 0,045 вт/см2. В частности, коэффициент поглощения в воде растет от а=22-10_3 непер/см при силе звука 0,04 вт!см2 до 95-10_3 непер!см при силе звука 5 вт!см2\ для воды, насыщен¬ ной С02, соответствующие значения равны 22 и 80 непер!см. 3. Результаты измерений поглощения звука в чистых жидкостях Сводка всех значений коэффициента погло¬ щения звука в жидкостях, измеренных до конца 1948 г., и множество относящихся сюда графи¬ ков приведены в обзорной работе Сетта [4061]. В обстоятельной статье Маркема, Бейера и Линдсея [3488] дана таблица более новых ре¬ зультатов, воспроизводимая здесь с неболь¬ шими изменениями и дополнениями (табл. 48). Фиг. ЗЗОр Значения коэффициента поглощения звука в восьми жидкостях. Измерения: -j—Бэра, А—Бажулина, -^—Бейера и Смита, О— Бикара, х — Клайза, Эррера и Сака, <1 — Фокса и Роа, Д — Гробе, [>—Сю Цзун-янь, О—Лабау и Вильямса, Т—Линдберга, ►—Партхасаратхи, ■—Пеллама и Галта, ']—Пинкертона, 0 — Куинна, ф—Рапуано, —Титера и V—Уилларда. Так как, согласно Бойлю, Тейлору и Фро- ману [347], кавитация наблюдается уже при силе звука 0,03 вт/см2, увеличение поглощения при больших значениях силы звука можно объяснить появлением пузырьков воздуха (см. также [1794]). Поэтому при измерениях погло¬ щения в жидкости нельзя пользоваться ультра¬ звуковыми колебаниями большой мощности. На фиг. 330 даны графики частотных зависимо¬ стей величины а//2 для некоторых жидкостей, построенные по более старым данным; здесь же указаны и значения, получаемые путем расчета по классической теории. Недавно Партхасаратхи, Хари и Сринивасан 13725] измерили значение a/f2 в 24 органических жидкостях для частоты 15 мггц.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 289 Рассмотрение всех имеющихся данных пока¬ зывает, что значения, полученные разными авто¬ рами для одного и того же вещества, часто зна¬ чительно различаются. Для более старых изме¬ рений причину расхождений следует искать в первую очередь в неучете источников ошибок, продискутированных в п. 2 этого параграфа. Далее, обращает на себя внимание то обстоя¬ тельство, что экспериментальные значения вели¬ чины а//2 всегда оказываются во много раз больше значений, рассчитанных по классической теории. Особенно велико расхождение для серо¬ углерода, бензола и четыреххлористого угле¬ рода. Наконец, из табл. 48 и из данных фиг. 330 видно, что теоретическая частотная зависимость для величины а//2 не всегда подтверждается на опыте. Для некоторых жидкостей, например для уксусной кислоты, метилацетата и этилацетата, величина а//2 быстро уменьшается при повыше¬ нии частоты. Существенный недостаток боль¬ шинства имеющихся измерений поглощения за¬ ключается в том, что эти измерения выполнены в сравнительно узком диапазоне частот. Если еще учесть, что измерения производились часто при различных температурах, то легко объяс¬ нить большое расхождение экспериментальных значений при сопоставлении их, например в функции от частоты. Наилучшее согласие между эксперименталь¬ ными значениями коэффициента поглощения зву¬ ка и значениями, рассчитанными по классиче¬ ской теории, наблюдается для одноатомных жидкостей—ртути, сжиженных гелия и аргона— и для сжиженных двухатомных газов—кисло¬ рода, азота, водорода,—в которых внутренние степени свободы оказываются при этом «замо¬ роженными». В табл. 49 приведены значения ос, измеренные Галтом [686] импульсным методом для ряда сжиженных газов, а также получен¬ ные по этим данным значения величины a/f и соответствующие теоретические значения. Кро¬ ме того, в таблице приведены рассчитанные зна¬ чения величин осr/f2 и aL/f2, дающие доли за¬ тухания, обусловленные соответственно вязко¬ стью и теплопроводностью; значения ос,//2 бы¬ ли рассчитаны Бейером [2459]. Температурная зависимость поглощения зву¬ ка в гелии была исследована импульсным мето¬ дом Пелламом и Сквайром [1550] на частоте 15 мггц и Аткинсом и Чейзом [2343] на часто¬ те 14 мггц. Результаты измерений Пеллама и Сквайра представлены на фиг. 331; пунктирная кривая дает температурную зависимость, тре¬ буемую классической теорией. При температу¬ ре выше 2,19°К (Х-точка) эксперимент хорошо 19 Л. Бергман Таблица 49 ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА В СЖИЖЕННЫХ ГАЗАХ ПРИ ЧАСТОТЕ 44,4 мггц Жидко сть t, °К аизм.» см 1 авыч., см 1 (*//2) изм., сек,Ъ/см 1 («/-//2)выч.,10-17- | сек%/см (*//f2)BbI4.,I0-17> сек^/см (а/^выч.,^-17’ се 1см Аргон 85,2 0,20 0,16 10,1 7,9 2,6 10,5 Кислород 87,0 0,17 0,11 8,6 5,5 1,8 7,3 70,0 0,17 0,11 8,6 5,6 1,1 6,7 60,0 0,17 0,17 8,6 7,3 1,0 8,3 Азот 73,9 0,21 0,13 10,1 6,6 2,9 9,5 Водород 17,0 0,11 0,11 5,6 3,7 2,1 5,8 согласуется с теорией, при температурах же вблизи Х-точки и ниже имеют место значитель¬ ные отклонения, объясняемые поведением ге¬ лия II. Увеличение поглощения при температу¬ рах ниже 2,19°К было предсказано теоретиче¬ ски Халатниковым [3252а]. Поглощение звука в ртути измеряли Бэр [154], Рикман [1733] и с особенной точностью Ринго, Фиг. 331. Зависимость поглощения звука в жидком гелии от темпера¬ туры (по Пелламу и Сквайру). Пунктиром показано поглощение по клас¬ сической теории. Фитцджералд и Хердль [1734]. Среднее значе¬ ние, получаемое из этих измерений, в диапазо¬ не частот 0,5—1000 мггц составляет a/f = = 6,Ь10"17 сек2/см, в то время как классиче¬ ская теория дает значение 5,05-10~17 сек2/см.
290 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Из других жидкостей наиболее обстоятель¬ но исследована вода (Баумгардт [187], Бажу- лин [195], Бикар [281], Бусс [394], Клайз, Эр¬ рера и Сак [440], Фокс и Рок [633], Гробе [744], Сю Цзун-ян [922], Иттербек с сотрудниками [3111, 3114], Лабау и Вильямс [1163], Леонард [1196, 3420а], Либерман [1203, 3432], Мулдерс [3605], Окельман [1448], Пинкертон [1599], Рапуано [1686], Рюфер [1769], Сетт [4068], Тамм [4226— 4227а], Титер [2047], Уиллард [2143]). Среднее значение, выведенное из наиболее надежных измерений, составляет для комнатной темпера¬ туры около a/f2 = 25 • 10“17 сек2/см. Как пока¬ зывают, в частности, новейшие исследования Тамма, величина a/f2 не зависит от частоты вплоть до 100 кгц. Таким образом, более старые наблюдения [439, 440, 783, 1965], в которых обнаруживалось увеличение a/f2 на низких часто¬ тах (около- 1 мггц), не подтверждаются. Фокс и Рок [635], а также Смит и Бейер [1959] исследовали температурную зависи¬ мость a/f2 для воды радиометрическим мето¬ дом, а Пинкертон [1599] — импульсным мето¬ дом. Полученные ими экспериментальные дан¬ ные приведены на фиг. 332 (кривая А); кривая В Фиг. 332. Температурная зависимость a/f2 для воды. А—экспериментальная кривая, В—теоретическая кри¬ вая, С—разность значений для кривых Л и В. на фиг. 332 соответствует теоретически рассчи¬ танной температурной зависимости а//2, в ос¬ новном обусловленной температурным измене¬ нием коэффициента вязкости. В интервале тем¬ ператур 10—60° С величина отношения аИЗм./аРасч. практически постоянна и ,равна 3,1; в интервале О—10° С, в котором, как известно, структура воды несколько изменяется, это отношение уве¬ личивается до 3,33. Кривая С на фиг. 332 дает изменение разности осизм.—аВЬ1Ч.. и, следовательно, Фиг. 333. Частотная зависимость ко¬ эффициента поглощения звука а//2 в сероуглероде. X—Бажулин, А—Хаддарт, П—Лэмб и Анд¬ реа, О—Кишимото и Номото, Н Рапуано, • —Сетт. представляет собой кривую температурной зави¬ симости той главной части коэффициента по¬ глощения звука в воде, которая не поддается объяснению в рамках классической теории. Следует отметить, что при 4° С, когда разность Ср—Cv становится равной нулю (как известно, Ср—Cv пропорционально коэффициенту тепло¬ вого расширения, см. [173]) и когда, согласно формуле (231), термическая часть поглощения также должна исчезнуть, не наблюдается ни¬ какого изменения величины а. Из трехатомных жидкостей подробно иссле¬ довался сероуглерод (Бэр [154], Бажулин [2428а], Бикар [282], Хаддарт [3070], Киши¬ мото и Номото [32636], Лэмб и Андреа [3370], Моен [3583], Оуян Те-чао [2055], Рапуано [1686], Сетт [4077, 5019], Верма [4335]). Хотя отдельные измерения и дают большой разброс, все они указывают на то, что поглоще¬ ние звука в CS2 превышает поглощение почти во всех чистых жидкостях, за исключением осо¬ бенно вязких масел. Значительные отклонения некоторых значений, полученных разными авто¬ рами, должно объясняться разной степенью чистоты примененных образцов. Проводя кри¬ вую через представляющиеся наиболее вероят¬ ными значения ос//2 (фиг. 333), обнаруживаем в области 72 мггц релаксационную частоту, от¬ вечающую времени релаксации 2,2-10~9 сек. (см. п. 3 этого параграфа). Столь же аномально высокое поглощение звука наблюдается в бензоле, толуоле и четырех¬ хлористом углероде. Измерения в бензоле про-
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 291 изводили Баумгардт [188], Бажулин [197, 2428а], Бикар [282], Клайз, Эррера и Сак [439], Грегг [739], Гробе [744], Линдберг [1209], Моен [3583], Пеллам и Галт [1548], Куинн [1652], Рапуано [1686], Рикман [1733], Шройер и Остерхаммель [1888], Сетт [4079], Титер [2047], Верма [4335] и Уиллард [2143]. В об¬ ласти частот от 150 кгц до 165 мггц эти измере¬ ния дают в среднем не зависящее от частоты значение а//2=900-10“17 сек2!см при 20° С, что примерно в 100 раз превышает значение, получаемое согласно классической теории. Поглощение звука в толуоле измеряли Ба¬ жулин [197], Бикар [282], Гробе [744], Моен [3583], Верма [4335] и Уиллард [2143]. При частотах выше 1 мггц величина a/f2 сохраняет примерно постоянное значение а//2^78х X Ю-17 сек2!см\ при понижении же частоты ниже 1 мггц эта величина, согласно новейшим иссле¬ дованиям Моена* растет, достигая значения 276-10-17 сек21см при частоте 150 кгц, что ука¬ зывает на наличие релаксационного процесса в этой области частот. Значение а//2, рассчитан¬ ное по классической теории, составляет 7,8X X Ю-17 сек2/см. Поглощение звука в четыреххлористом угле¬ роде измеряли Бэр [154], Бажулин [195, 197, 2428а], Бусс [394], Гробе [744], Линдберг [1209 , Моен [3583], Рапуано [1686] и Уиллард [2143], получившие согласующиеся результа¬ ты. Среднее значение по этим измерениям дает величину a/f2^500-10"17 сек21см, в то время как классическая теория дает в 25 раз меньшее значение, равное 20 • 10~17 сек21см. Недавно Сетт [4076, 4079] измерил импульс¬ ным методом поглощение звука в галоидных производных бензола и в некоторых галоидных производных метана и этана с целью выяснения влияния структуры жидкости на поглощение звука; полученные им значения приведены в табл. 48. В моногалоидных производных бен¬ зола величина а//2 убывает в ряду фтор-, иод-, бром-, хлорбензол; в то время, как о- и ^-ди- хлорбензол обнаруживают одинаковое поглоще¬ ние, п-дихлорбензол дает примерно втрое боль¬ шее значение. Значение величины a/f2 в цис- дихлорэтилене почти вдвое больше, чем в соот¬ ветствующем траяс-соединении. В насыщенных спиртах различие между изме¬ ренным значением поглощения и значением, рассчитанным по классической теории, сравни¬ тельно невелико. Согласно измерениям Гробе [744], Пинкертона [3773], Рапуано [1686], Верма [4335] и Виллиса [2158], в этиловом спирте величина а//2 не зависит от частоты и равна примерно 54-10-17 сек2!см\ для метило¬ вого спирта также получается значение, не зависящее от частоты: a/f2^ 34-10“17 сек2/см (Линдберг [1209], Партхасаратхи [1536], Пеллам и Галт [1549], Рапуано [1686] и Верма [4335]), Особую группу жидкостей составляют аце¬ таты и формиаты. Уже старые измерения ука¬ зывают, как это видно из фиг. 330, на рост вели¬ чины a/f2 при уменьшении частоты для метил- ацетата, этилацетата и уксусной кислоты. Это обстоятельство подтверждено и дальнейшими исследованиями. Измерения для уксусной кис¬ лоты производили Бэр [154], Бажулин [196], Гхош и Верма [2880, 4337], Лэмб, Берд и Андреа [1170а], Лэмб и Пинкертон [3372], Пинкертон [16(30]; для метил ацетата—Бэр [154], Бикар [282], Клайз, Эррера и Сак [440], Партхаса¬ ратхи [1536], Пеллам и Галт [1548], Верма [4335]; для этилацетата—Бэр [154], Бейер и Смйт [252], Бикар [282], Клайз, Эррера и Сак [440], Партхасаратхи [1536], Пелам и Галт [1548], Верма [4335] и Уиллард [2143]; для муравьиной кислоты—Бажулин [2428а]; для этарформиата—Партхасаратхи [1536] и для про¬ пионовой кислоты—Лэмб и Хаддарт [3371]. Мы еще вернемся к этим измерениям в п. 5 настоя¬ щего параграфа. Поглощение звука в галоидных производных метилена, этана, этилена при ча¬ стоте 30 мггц было измерено Сеттом [4076]. Измерение поглощения звука при высоких давлениях было выполнено до сих пор лишь для толуола (Бикар [285]) оптическим методом. В диапазоне давлений 1—800 атм измерения показали линейное уменьшение величины а//2 при повышении давления (при давлении 1 атм а//2=81 • 10~17 сек2/см, при давлении 800 атм a//2=48,8-10"17 сек21см). Это изменение величи¬ ны a/f2 обусловлено зависимостью от давления вязкости, плотности и скорости звука в жид¬ кости. Измерения поглощения звука в сильно вяз¬ ких жидкостях были выполнены Михайловым и Гуревичем [3559, 3562, 3563, 3566]—в рас¬ плавленной канифоли и в полиметилметакри- лате, Хантером [948, 3089]—в глицерине, ка-? сторовом, льняном и оливковом маслах, Моеном [3583] и Литовитцем [3441, 3442]—в глицерине, Номото, Кишимото и Икеда [36626]—в касторо¬ вом масле и Зейдлем [4052, 4054]—в озвучен¬ ном и неозвученном трансформаторном масле. Если не учитывать измерений при очень высо¬ ких частотах и низких температурах, то, как это видно из данных табл. 48, измеренные зна¬ чения величины a/f2 очень хорошо совпадают со значениями, рассчитанными по классической 19*
292 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах теории. Это объясняется в первую очередь силь¬ ным влиянием вязкости. В качестве примера на фиг. 334 даны температурные зависимости величины а//2 для трех весьма вязких масел Фиг. 334. Температурная зависимость a/f2 для очень вязких жидкостей. А—касторовое масло, В—оливковое масло, С—льняное масло. (Хантер [948]). Сплошные кривые дают темпе¬ ратурную зависимость, рассчитанную по клас¬ сической теории. Согласно новейшим измерениям [3442, 3662в], при низких температурах измеренные значения поглощения в глицерине и касторовом масле меньше значений, рассчитанных по вели¬ чине вязкости жидкости. На фиг. 335 представ¬ лены температурные зависимости отношения <*изм./аВыч. Для глицерина [3442] и касторового масла [36626]. Для касторового масла приве¬ дены две кривые для двух разных частот, из которых следует, что при данной температуре это отношение тем меньше, чем выше частота. Хантер [4779] применил импульсный метод для измерения поглощения звука в переохлаж¬ денном ментоле, салоле и дифениловом эфире. В этих трех жидкостях наблюдалось значитель¬ ное повышение затухания вблизи точки затверде¬ вания, что, может быть, объясняется рассеянием звука на образующихся центрах кристаллизации. Проведенный выше обзор экспериментальных данных о поглощении звука в чистых жидкостях показывает сложность этого явления. Во мно¬ гих случаях полученный до сих пор экспери¬ ментальный материал недостаточен для ясного представления о процессах, обусловливающих поглощение звука. В п. 5 этого параграфа мы рассмотрим* сколь велика здесь роль структур¬ ных свойств и релаксационных процессов в жидкости. Пинкертон [3773] попытался провести разде¬ ление жидкостей на классы в зависимости от величины отношения аизм>/аВыч. и от хода темпе¬ ратурной зависимости коэффициента поглоще¬ ния звука. Предложенная им схема приведена в табл. 50. По этой схеме составлена табл. 48, где приведены коэффициенты поглощения для целого ряда жидкостей. Из рассмотрения табл. 48 следует, что ано¬ мальные классы AI и All характеризуются соот¬ ветственно отсутствием или наличием ассоциа¬ ции в соответствующих многоатомных жидко¬ стях. Далее, оказывается, что сильно поглощаю¬ щие жидкости класса AI неполярны и их мо¬ лекулы почти симметричны. При нарушении симметрии и появлении дипольного момента коэффициент поглощения а уменьшается, как это, например, наблюдается при введении атома хлора в бензольное кольцо (хлорбензол) и еще отчетливее в случае нитробензола. В классе All наблюдается регулярное увеличение а в направ¬ лении от воды к многоатомным спиртам. При Фиг. 335. Температурная зависимость величины аИзм-/авыч. Для глицерина (Л) (по Литовитцу) и касторового масла при частотах 7,6 мггц (В) и 1,43 мггц (С) (по Номото, Кишимото и И кеда). этом замечательно уменьшение отношения аИЗм./авыч. в направлении от воды к многоатомным спиртам; кажущимся исключением является здесь бутиловый спирт, но для него значение а измерено не при комнатной температуре, а при 2° С. Для одноатомных жидкостей класса N1 аизм>/авыч. ^ 1. Это объясняется тем, что во
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 293 Таблица 50 КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПО ХАРАКТЕРУ ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА Класс [ аизм./ авыч. Температурный коэффициент для а Тип жидкости Примеры АI аномальный от 1500 до 3 Положительный; #изм./авыч. изменяется с температурой Неассоциированная многоатомная CS2, С6Н6, неассоциирс- ванные органические жидкости АП аномальный от 3 до 1,5 Большой отрицательный; яизм./^выч. почти не зависит от температу¬ ры Ассоциированная много¬ атомная Вода, спирты N1 нормальный 1 Положительный (для ге¬ лия) Одноатомная Гелий, ртуть N11 нормальный 1 Отрицательный Ассоциированная много¬ атомная Глицерин, жидкости с большой вязкостью всех других случаях аномально большое значе¬ ние аизм. обусловлено молекулярными процес¬ сами. В п. 5 настоящего параграфа мы еще вер¬ немся к этому вопросу. Несколько другую схему разделения жидко¬ стей также на четыре класса дает Верма [4335]. В первый класс входят жидкости, для которых поглощение определяется изменением теплосо¬ держания (например, CS2, С6Н6, CH3J, СС14, С1С—СС1, СНС13, С6Н5С1, С4Н9С1, С7Н16, C6H5N02, С6Н5СН3, С6Н14, (СН3)20,С2Н5Вг); температурный коэффициент поглощения, падающий в данном ряду от 9000-10-17 до 60-10-17 сек21см, положите¬ лен для всех членов ряда, кроме СС14. Во второй класс отнесены жидкости (например, спирты, вода), характеризующиеся отрицательным тем¬ пературным коэффициентом; поглощение в таких жидкостях, колеблющееся между 20-10-17 и 60* 10-17 сек21см, обусловлено в первую оче¬ редь структурной релаксацией. Третий класс включает жидкости (например, все масла), по¬ глощение в которых обусловливается только вязкостью, причем температурный коэффициент отрицателен. Четвертый класс охватывает все жидкости (например, уксусная кислота, метил- ацетат, этилацетат и амилацетат), для которых величина а/f2 сильно зависит от частоты. Партхасаратхи, Сринивасан и Хари [3726, 3726а] произвели несколько интересных иссле¬ дований, в которых устанавливалась связь между количеством тепла W, выделяющимся в жид¬ кости при постоянной силе звука, и измеренным или рассчитанным по классической теории зна¬ чением поглощения а//2. Из их измерений сле¬ дует, что при низких частотах (например, 420 кгц) отношение №7(а//2)ВыЧ. практически постоянно для всех жидкостей [3726]. При более высоких частотах (например, 5 мггц) это утверж¬ дение остается еще справедливым для жидко¬ стей, не имеющих аномалии поглощения, на¬ блюдаемой, например, в СбН6 или CS2 [3726а]. Таким образом, принципиально оказывается возможным найти а//2 исходя из чисто калори¬ метрических измерений, если для рассматри¬ ваемой области частот а/f2 известно для какой- нибудь одной жидкости. Отклонение от соот¬ ношения №y(a//2)=const означало бы, что жидкость обладает аномальным поглощением звука. 4. Результаты измерений поглощения звука в растворах и смесях жидкостей Существует целый ряд работ, посвященных измерениям поглощения звука в водных раство¬ рах и смесях двух жидкостей, а также в эмуль¬ сиях и суспензиях. Так, Бажулин [198, 2428а] исследовал поглощение в водных растворах
294 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах NaCl, КС1, KBr, MgCl2, SrCl2, AgN03, CdN03, CuN03, KN03, LaN03, NaN03, Pb(N03)2, A12(S04)3, CdS04, K2S04, MgS04, MnS04, Na2S04, (NH4)2S04, Zn(CH3C00)2, а также в спиртовых растворах Zn(CH3COO)2 и La(N03)3, Бусс [394]—в водных растворах сахара, глицерина, MgS04, Na2S04, NaCl и NH4C1, Клайз, Эррера и Сак [440]— в водных растворах NaCl, Na2S04, MgCl2 nMgS04, Рюфер [1769]—в водных растворах NaCl, NaBr, Na2S04, CuS04, MgS04, NaC104, NaC103, CH3COONa, Cu(N03)2, MgCl2, CuCl2, Na3P04, K4Fe(CN)6, K2Sn(OH)6, U02(N03)2 и Титер [2047]—в водных растворах NaCl, NaBr, KBr, MgBr2, MgCl2, MgS04, K2C03, NaJ, Na2S203, Mn(N03)2, NH4C1, NH4N03, Na2S04, CH3COOK и HC1. Исследования проводили: Смит, Барретт и Бейер [2394, 4117]—в водных растворах MgS04, Барретт, Мак-Намара и Бейер [252, 2396]—в водных растворах Си(СН3СОО)2 и СН3СООС2Н5, Иттербек и Верхаген [3118]— в водных растворах MgCl2, MgS04, CuS04, CdS04, NiS04, ZnS04, KCr(S04)2, Zn(CH3COO)2 и Pb(CH3COO)2, Иттербек и Слутмейкерс [3114]—в водных растворах NaCl, Вильсон и Леонард [4433, 4434]—в водных растворах MgS04 и в особенности недавно Тамм [4226, 4227а] и Куртце [3344а, 4228]—во многих вод¬ ных растворах электролитов в широком диа¬ пазоне частот. Сводка данных по поглощению, полученных для всех исследованных до настоя¬ щего времени растворов и жидких смесей, при¬ ведена в упоминавшейся выше работе Сетта [4061], а также в новых работах, указанных в статье Маркема, Бейера и Линдсея [3488]. К сожалению, наблюдаются значительные расхождения и даже частичные противоречия в результатах упомянутых измерений. Недо¬ статком большинства более старых исследова¬ ний является узость полосы исследованных частот, лежащей еще к тому же в большинстве случаев выше 1 мггц. Поэтому нельзя сделать никаких однозначных заключений о причинах наблюдаемого поглощения. Только опублико¬ ванные в самое последнее время измерения Куртце [3344а] и Тамма [4227а], выполненные в широком интервале частот от 4 кгц до 100 мггц, внесли некоторую ясность в вопрос о поглощении в растворах. Поэтому мы ограничиваемся сооб¬ щением главных результатов этих работ. Общий обзор, относящийся к механизму поглощения ультразвука в водных растворах электролитов, дан в работе Эйгена, Куртце и Тамма [4690]. Следует, далее, отметить, что изменение погло¬ щения, обусловленное добавлением электролита к воде, т. е. собственно поглощение раствора электролита, связано не только с дополнитель¬ ным поглощением, вызываемым ионами электро¬ лита, но также частично и с изменением погло¬ щения самой воды. Эйкен [2758] указал на то, что поглощение звука водой снижается при на¬ личии ионов вследствие перестройки молеку¬ лярных агрегатов воды. Этот отрицательный «эффект растворителя» действует на поглощение в направлении, обратном действию электролита, и им нельзя пренебрегать, если величина погло¬ щения, обусловленного собственно ионами элек¬ тролита, мала. Укажем, например, что при рас¬ творении в воде NaBr в количестве около 5 моль!л поглощение звука уменьшается при¬ мерно на 30%. Для возможности сравнения растворов различной концентрации целесооб¬ разно относить коэффициент поглощения звука к величине концентрации. Тамм берет отноше¬ ние коэффициента поглощения по интенсив¬ ности 2а к числу nL растворенных молекул электролита в единице объема; здесь п—кон¬ центрация, a L—число молекул в 1 кг-моле. Полученная таким образом величина Q=2a!nL представляет собой среднее поглощающее дей¬ ствие одной молекулы; ниже она будет назы¬ ваться поперечным сечением поглощения. Вели¬ чину Q можно представить себе наглядно как площадь полностью поглощающей поверхности, поставленной перпендикулярно к направлению распространения звука и поглощающей ту же звуковую энергию, что и одна молекула элек¬ тролита. Для представления частотной зависи¬ мости Q целесообразно ввести величину QX, поскольку зависимость величины а*=а\ от lgjF изображается кривой, имеющей максимум при частоте релаксации (см. п. 5 этого параграфа). Между затуханием (3, выраженным в дб/м, и ве¬ личиной Q имеет место соотношение На фиг. 336 даны графики частотной зависимо¬ сти величины Q\ для целого ряда растворов электролитов. Почти на всех кривых можно об¬ наружить максимум—это значит, что частота релаксации лежит в рассматриваемом диапа¬ зоне; например, для раствора MgS04 максимум лежит вблизи 130 кгц. Кроме того, наблюдается подъем к высоким частотам, что, возможно, указывает на наличие еще и более высокой частоты релаксации. Тамм и Куртце исследовали более подробно и температурную зависимость поглощения звука в растворах. Исследования показали, что значения частоты релаксации, т. е. максимумы
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 295 на кривых фиг. 336, сдвигаются к высоким ча¬ стотам при повышении температуры. Это тем¬ пературное смещение релаксационного макси¬ мума позволяет, например, сделать некоторые заключения о ходе кривых при частотах ниже самой низкой частоты, использованной в экспе¬ рименте. Например, измерение на частоте 10 кгц при температуре 50° С отвечает частоте Частота, гц Фиг. 33G. Сводка экспериментальных релаксацион¬ ных кривых для различных электролитов (по Тамму). 1. По отношению к поглощению звука за- рядность ионов электролита играет, как это видно из табл. 51, решающую роль. Таблица 51 ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА И ЗАРЯДНОСТЬЮ ИОНОВ РАСТВОРЕННОГО ЭЛЕКТРОЛИТА Зарядность ио¬ нов электролита Изменение поглощения в растворе в диапазоне 5—1000 кгц в диапазоне 3—100 мггц 1—1 (NaJ) За пределами точ¬ Отрицательно ности измере¬ ния 2-1 (MgCl.) То же На пороге измере¬ ния 1—2 (Na2S04) Слабое, на пороге Большое измерения 3-1 (FeCl,) Вполне доступное » измерению 2—2 (MgS04) Большое г 3—2[A12(S04)3] » ъ 2 кгц при температуре 20°С. Этим способом уда¬ лось убедиться в спадании кривой для NiS04 на частотах ниже 10 кгц и оценить частоту ре¬ лаксации для BaS04, лежащую ниже 1 кгц. Добавление к раствору некоторого электро¬ лита еще одного электролита может привести как к увеличению, так и к уменьшению погло¬ щения. Так, например, при добавлении NaCl к раствору MgS04 происходит независимо от на¬ чальной концентрации последнего электролита уменьшение коэффициента поглощения от на¬ чального значения а0 на величину Да до конеч¬ ного значения а так, как если бы некоторая часть молекул MgS04, пропорциональная вели¬ чине добавки, выпадала из раствора, согласно следующему правилу смешения: 2. Поперечное сечение поглощения в суль¬ фатах двухвалентных металлов почти не зависит от частоты. 3. Частотный ход величины QX в 2—2-заряд¬ ных электролитах имеет непрерывное возраста¬ ние с налагающимся на него релаксационным максимумом, положение которого не зависит от концентрации и определяется ионом металла (см. табл. 52). Таблица 52 ЗАВИСИМОСТЬ ЧАСТОТЫ РЕЛАКСАЦИИ И СЕЧЕНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ от ХАРАКТЕРА ИОНА МЕТАЛЛА В 2—2-ЗАРЯДНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТАХ Получаем: для MgS04 а=1/5, для MnS04 а== = 1/1,25. Подводя итог, можно высказать, согласно Тамму [4227а], следующие утверждения о по¬ глощении звука в растворах электролита: 4. Частота релаксации растет при повыше- • нии температуры. 5. Добавление второго электролита значи¬ тельно изменяет поглощение (см. табл. 53).
296 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах В этой связи следует упомянуть о ряде работ по исследованию поглощения звука в мор¬ ской воде (Леонард [1196], Либерман [1203], Вильсон и Либерман [2161], Вильсон и Леонард Таблица 53 ВЛИЯНИЕ ДОБАВЛЕНИЯ ВТОРОГО ЭЛЕКТРОЛИТА НА ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА Смесь Характер изменения поглощения в электролите на нижней частоте релаксации на высокочастотном подъеме MgS04+NaCl Пропорциональное Пропорциональное уменьшение уменьшение MgS04+MgCl2 Ограниченное уве¬ Аддитивный эффект личение MgS04+Na2S04 То же » » MgCla-j-NaOH Появление погло¬ Отсутствие изме¬ щения нения MgS04 -f- H2S04 Прогрессивное Увеличение уменьшение MgS04+Na0H Незначительное увеличение — [4434], Тиссен, Лесли и Симпсон [4265])х). Все эти работы указывают на то, что поглощение звука в морской воде может в 10 раз превы¬ шать поглощение в дистиллированной воде. Сначала предполагалось, что поглощение в морской воде обусловлено содержанием NaCl, однако новые исследования Леонарда и Вильсо¬ на [4434], Тамма Г4227а] и Куртце [3344а] показали, что присутствие в морской воде MgS04, хотя и -в малой концентрации (всего 0,02 моль!л), обусловливает большое значение поглощения, в то время как NaCl только умень¬ шает поглощение. На фиг. 337 дан частотный ход величины 2a/f2, построенный по данным ряда авторов; для сравнения приведено погло¬ щение в растворе MgS04 при концентрации 0,014 моль/л. В работе Хупса и Цаллена Г9Э1 ] приводятся данные о поглощении звука в растворах высоко- полимеров, например в растворе каучука в ме- тилэтилкетоне или желатины в воде, в диапа- х) См. также следующие статьи: British Internal Technical Report No. 51, March 1942;. С. E с k a r t, The Attenuation of Sound in the Sea, NDRC-Report U-236 Project NS-140 UCDWR, July 1944; F. A. E v e- r e s t, H. T. O’ N e i 1, Attenuation of Underwater Sound, NDRC, C4-sr 30-494, UCDWR, July 1944; E. B. Stephenson, Absorption Coefficients of Sound in Sea Water. Report S-1466, NRL, August 1938; R. W. Leonard, Techn. Rep. No. 1, UCLA, July 1950. зоне частот 5—55 мггц. Между прочим оказа¬ лось, что поглощение звука в 3,5-процентном растворе желатины увеличивается почти вдвое при переходе раствора желатины из состояния золя в гель. Таким образом, имеется возмож¬ ность на основании измерения поглощения звука делать заключения об изменениях фазового состояния или структуры в растворах высоко- полимеров. Фиг. 337. Частотный ход коэффициента поглощения звука 2a/f2 в морской воде (сводка данных ряда авто¬ ров), для сравнения приведены соответствующие зна¬ чения для раствора MgS04 при концентрации 0,014 моль/л (по Тамму). <0—Эверест и О’Нил (1946), А—Тиссен, Лесли и Симпсон (1949), X—Либерман (1948), □—Леонард (в естественной мор¬ ской воде, 1949), ■—Леонард (в синтетической морской воде), а-Тамм (1950). Новые измерения поглощения звука в водных растворах желатины выполнены Михайловым и Тарутиной [3566]; 5—7-процентные растворы на частотах 8,25 и 10,39 мггц дают увеличение поглощения в 3 раза по сравнению с водой. Вада и Шимбо [5078] выполнили импульсным методом на частоте 5,85 мггц измерения погло¬ щения звука в растворах мономера метилмета- крилата в бензоле с целью изучения влияния степени полимеризации на поглощение звука. Измерения поглощения звука в смесях жид¬ костей производились многими исследователями. В табл. 54 дана сводка выполненных по настоя¬ щее время измерений с указанием соответствую¬ щих работ. На фиг. 338 приведены кривые, по¬ лученные Бэртоном [389] для некоторых смесей спирт—вода; пунктиром показаны данные для скорости звука. Кроме смеси метиловый спирт— вода, для всех других смесей спиртов сущест¬ вует выраженный максимум поглощения звука при малых концентрациях спирта. При этом величина максимума растет и одновременно он сдвигается в сторону меньших концентраций при
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 297 Таблица 54 СМЕСИ ЖИДКОСТЕЙ, ИССЛЕДОВАННЫЕ НА ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА [2143] Метиловый спирт—тре/п-бутиловый [389, 2143, 2158, спирт [389] 2429] Метиловый спирт—нитробензол . . . [4074] [4075] Метиловый спирт—четыреххлористый Ацетон—нитробензол [4074] углерод [4075] Ацетон—нитрохлор-о-ксилол .... [2143] Сероуглерод—четыреххлористый уг¬ Ацетон—четыреххлористый углерод [4075] лерод [439, 440] Ацетон—этиловый спирт [2158] Толуол—ацетон [4075] [2937] Толуол—нитробензол [4074] Бензол—нитробензол [4074] Толуол—нитрохлор-о-ксилол .... [2143] Бензол—сероуглерод [439, 440] Толуол-тетрахлор-о-ксилол [2143] [439, 440] Фенол—четыреххлористый углерод . [3474] Бензол—хлороформ [4075] Хлорбензол—нитробензол [4074] Бензол—четыреххлористый углерод [4071, 4075, 4356] Хлорбензол—толуол [4075] Бензол—этиловый спирт [4075] Хлороформ—метиловый спирт . . . [4075] Вазелиновое масло—керосин .... [195] Хлороформ—нитробензол [4075] Вода—mpm-бутиловый спирт . . . [389] Хлороформ—толуол [4075] [389] Хлороформ—четыреххлористый угле¬ Вода—глицерин [389, 394, 2158, род [4075] 2937] Зтиловый спирт—нитробензол .... [4074] Вода—диоксан [389] Этиловый спирт—четыреххлористый Вода—метиловый спирт [389, 1361] углерод „ [4075] Вода—пропиловый спирт [389] Этиловый эфир—четыреххлористый Вода—этиловый спирт [389, 1361, 2158, 5046] углерод [2428 а] переходе к высшим спиртам. Напротив, в смесях ацетон—бензол, бутиловый спирт—метиловый спирт, диоксан—вода, глицерин—вода, а также в смеси диметиловый эфир гликоля—вода по¬ добного максимума нет. На фиг. 339 приведены результаты измерений Виллиса Г2157, 2158] для смесей ацетон—вода, ацетон—этиловый спирт и глицерин—вода и из¬ мерений Уилларда [2143] для смеси ацетон— бензол. Эти последние кривые демонстрируют разнообразие хода поглощения звука в зависи¬ мости от концентрации для различных рядов смесей. Появление максимума поглощения в жидких смесях до сих пор еще не имеет бесспорного объяснения. Предположение Герцфельда об уве¬ личении поглощения в результате разделения смеси на ее компоненты под действием звука не объясняет явления, так как по его же теоре¬ тическим расчетам [852] эффект разделения слишком незначителен. Однако исследования Фиг. 338. Зависимость скорости звука и коэффициен¬ та поглощения от концентрации смесей спиртов с водой. Пунктирными линиями изображены кривые для скорости звука, сплошными линиями—кривые для коэффициента поглощения. Смеси: а—метиловый спирт—вода, b—этиловый спирт—вода, с—«-пропиловый спирт—вода, d—изопропиловый спирт—вода. е—/72-пропиловый спирт—вода.
298 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах поглощения звука в жидких смесях позволили твердо установить, что уже небольшие примеси или загрязнения могут привести к значитель¬ ному изменению коэффициента поглощения звука Фиг. 339. Зависимость скорости звука и коэф¬ фициента поглощения от концентрации смесей жидкостей. Пунктирными линиями изображены кривые для скоро¬ сти звука, сплошными линиями—кривые для коэффи¬ циента поглощения. Смеси: а—ацетон—вода b—аце¬ тон—этиловый спирт, с—глицерин—вода, d—ацетон— бензол. в жидкости. Так, согласно результатам работы Клайза, Эррера и Сака [439], добавление 13,6% СС14 к сильно поглощающему CS2 уменьшает по¬ глощение примерно на 10%. Согласно Бажулину [197] и Гробе [744], поглощение звука в тех¬ ническом бензоле примерно на 50% отличается от поглощения в химически чистом бензоле. В этом, по-видимому, и кроется причина иногда довольно больших расхождений в значениях а//2, получаемых различными исследователями. Недавно Сетт [5018] выполнил измерения температурной и частотной зависимости макси¬ мального поглощения звука в жидких смесях; из того факта, что поглощение уменьшается при увеличении температуры или частоты, он заключил, что рассматриваемое поглощение обу¬ словлено структурной релаксацией (см. п. 5 этого параграфа). Сетт [4071,4075, 4078] выполнил измерения поглощения звука в смесях ассоциированных и неассоциированных жидкостей (см. п. 3 этого параграфа). Поглощение звука в бинарных си¬ стемах вблизи критической температуры рас¬ творения (например, в системе анилин—гек¬ сан или триэтиламин—вода) исследовалось Чи- новет и Шнейдером [2634]. Вада и Шимбо [4356] провели систематиче¬ ские исследования, добавляя жидкости с малым значением а* к жидкости, сильно поглощающей звук, например к бензолу. Результаты исследо¬ вания приведены на фиг. 340. По оси ординат отложено изменение (a/f2) смеси; по оси абс¬ цисс отложено 1/а* жидкости, добавляемой в количестве 1 % по объему. Характер изменения величин ясно виден: чем меньше значение а* добавляемой неассоциированной жидкости, тем больше обусловленное добавкой уменьшение a/f2 в сильно поглощающей жидкости. Из этой зависимости выпадают только значения для обоих спиртов, являющихся ассоциированными жидкостями. Причину этого эффекта следует искать в уменьшении времени установления распределения энергии между степенями сво¬ боды, соответствующими определенным моле¬ кулярным собственным колебаниям, и посту¬ пательными или вращательными степенями сво¬ боды—одним словом, в уменьшении времени релаксации, обусловленном наличием посторон¬ них молекул в сильно поглощающей жидкости. Фиг. 340. Зависимость изменения величины а//2 в бензоле при добавле¬ нии 1 обьемн. % другой жидкости от величины 1/а* этой жидкости. 1—сероуглерод, 2—бензол, 3—четыреххлористый угле¬ род, 4—хлороформ, 5—хлор¬ бензол, 6—толуол, 7—ни¬ тробензол, 8—jm-ксилол, 9—ацетон, 10—бутиловый спирт, 11—пропиловый спирт. Фиг. 341. Зависимость коэффициента поглощения звука от концентрации для суспензий каолина и лико¬ подия в воде. Вада и Шимбо указывают на возможность определения по данным фиг. 340 величины а* для неассоциированной жидкости из соответ¬ ствующего уменьшения а/f2, например в бен¬ золе. Этот способ может иметь значение при нали¬ чии лишь очень малых количеств исследуемой жидкости.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 299 В связи со сказанным следует еще упомя¬ нуть новую работу Майера и Меца [3473], в ко¬ торой показано, что в очень разбавленном рас¬ творе фенола в четыреххлористом углероде (~ 3 моль-процента) величина a/f2 сначала проходит через максимум, а затем уменьшается. Авторы предполагают, что этот эффект обусловлен ас¬ социацией молекул фенола за счет водородных связей. Несколько работ посвящено измерениям по¬ глощения звука в эмульсиях и суспензиях. Вла¬ димирский и Галанин [2101] исследовали по¬ глощение в эмульсиях ртути, Гартман и Фокке [783]—в суспензиях спор ликоподия в воде, Гроссетти [2936]—в эмульсиях масел в воде, а Урик [2091]—в суспензиях каолина, кварце¬ вого песка и спор ликоподия в воде. Вопрос о поглощении звука в среде со взве¬ шенными мелкими частицами впервые был тео¬ ретически рассмотрен в работе Севелла [1918] для случая частиц, не участвующих в колеба¬ ниях среды. Это условие неподвижности частиц удовлетворяется, например, для водяных капель в воздухе уже при слышимых звуковых часто¬ тах, но для частиц, взвешенных в жидкости, не выполняется даже при относительно более вы¬ соких частотах звука. Ввиду сказанного зна¬ чения поглощения звука, измеренные Гартма¬ ном и Фокке в водных суспензиях спор лико¬ подия, совпадают с теоретически рассчитанными значениями лишь для очень высоких частот порядка 2500 кгц. Лэмб [1170] уточнил теорию Севелла, учтя колебания частиц в звуковом поле, и получил для дополнительного поглощения а' в жидкости с плотностью р0, в которой на единицу объема приходится п частиц радиуса г с плотностью pv выражение кие сферы). Второй член обусловлен потерями на трение о колеблющиеся частицы1). Недавно Урик [2091], пользуясь импульсным методом, экспериментально подтвердил приме¬ нимость приведенного выше выражения для а к суспензиям ликоподия, каолина и тонко раз¬ молотого кварца. Действительно, согласно фиг. 341, увеличение а' при повышении концен¬ трации частиц следует линейному закону, что является доказательством аддитивности данного механизма поглощения. Однако подобного рода зависимость справедлива лишь для малых кон¬ центраций, при которых отдельные частицы а р.—определенный в п. 1 настоящего параграфа кинетический коэффициент вязкости жидкости. Первый член в правой части этого выражения обусловлен рассеянием звуковых волн на ча¬ стицах (рассматриваемых здесь как малые жест¬ Ф и г. 342. Зависимость коэффициента погло¬ щения звука в суспензиях от диаметра частиц. при движении не мешают друг другу. На фиг. 342 графически представлена зависимость коэф¬ фициента поглощения а' от диаметра частиц; и в этом случае теория хорошо совпадает с экспе¬ риментальными данными (см. также работу Расмуссена [1687], пришедшего на основании теоретических рассуждений к тому же заклю¬ чению) . Наконец, на фиг. 343 показана зависимость коэффициента поглощения, обусловленного взве¬ шенными частицами, от вязкости жидкости. Поглощение остается практически постоянным, так как разность между скоростями частиц и жидкости уменьшается по мере увеличения вязкости и полностью компенсирует увеличение а', ожидаемое при повышении вязкости. При нанесении на график значений коэффициента х) См. также работу: Исаковича [ЖЭТФ, 18, 907 (1954)], в которой рассмотрены термические эффекты при распространении ультразвука в эмульсиях или суспензиях.—Прим. ред.
300 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах поглощения а* и изменения скорости звука Аclc в функции концентрации частиц суспензий экспериментальные точки ложатся, как это видно из фиг. 344, примерно на одну и ту же кривую. Согласно Брадфилду [2530], отноше¬ ние а*(Дс!с) пропорционально величине 1/рх/р0 (рх—плотность взвешенных частиц, р0—плот¬ ность жидкости). Фиг. 343. Зависимость коэффициента по¬ глощения звука в суспензиях от вязкости жидкости. В заключение упомянем еще о двух неболь¬ ших работах, посвященных ослаблению звука в воде, вызванному наличием газовых пузырьков. Лэрд и Кендиг Г3365] исследовали зависимость поглощения звука в воде от размеров пузырь- Ф и г. 344. Зависимость коэффици¬ ента поглощения а* и изменения ско¬ рости звука в суспензии каолина от егс объемной концентрации. ков. Особенно сильное поглощение наблюда¬ лось на частотах, при которых газовый пузырек совершал резонансные колебания (см. также, гл. VI, §7). Вестервельт [4399] измерил поглощение зву¬ ка на металлической поверхности, покрытой га¬ зовыми пузырьками. Пузырьки создавались электролитическим методом. Оказалось, что во¬ дородные пузырьки приводят к существенно большему поглощению, чем кислородные. За¬ мечательно, что при образовании пузырьков на стальной поверхности, подвергнутой пескоструй¬ ной обработке, поглощение возникает только при водородных пузырьках; кислородные пу¬ зырьки не вызывают никакого поглощения. 5. Теория молекулярного поглощения звука в жидкостях Существует целый ряд работ, в которых сде¬ ланы попытки объяснить расхождение между экспериментально полученными значениями ко¬ эффициента поглощения звука и значениями, рассчитанными по классической теории. Так, например, Люка [1232] указал, что аномально большое поглощение звука может быть обуслов¬ лено рассеянием звуковых пучков; при этом жидкости, в которых распространяются упру¬ гие волны, ведут себя по отношению к звуку как мутные среды. Причиной могут являться как тепловые флуктуации плотности, так и стрем¬ ление молекул жидкости к образованию опреде¬ ленных симметричных группировок, что приво¬ дит к своего рода анизотропии сжимаемости. Действительно, Бикару [283] удалось наблю¬ дать такое рассеяние звуковых волн в толуоле. В пользу этих соображений говорят и данные Люка [1236], обнаружившего, например, в смеси гексан—нитробензол почти в 10 раз боль¬ шее поглощение, чем в чистых гексане и нитро¬ бензоле, хотя при этом вязкость смеси была промежуточной между вязкостями компонент. Теоретический расчет рассеяния звуковых волн на малых элементах жидкости, обладаю¬ щих сжимаемостью, отличной от макроскопиче¬ ской сжимаемости, можно найти в работах Люка [1234—1236], а также Люка и Бикара [1245]. Однако расчет приводит к выводу об увеличении ос пропорционально четвертой сте¬ пени частоты, что противоречит эксперименту. Городецкий [724] также произвел расчет рас¬ сеяния ультразвуковых волн на тепловых флук¬ туациях плотности жидкости и нашел соотноше¬ ние между коэффициентом рассеяния звука и коэффициентом рассеяния света1).' Первое удовлетворительное объяснение по¬ глощения звука в жидкостях было дано Кнезе- ром [1070, 1071], применившим свои соображе¬ ния о рассеянии и поглощении звука в газах *) Дальнейшую разработку этого вопроса см. в работах Мичурина (Диссертация, ФИАН, 1951 г.) и Чернова (Труды комиссии по акустике АН СССР, № 6—7). — Прим. ред.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 301 к распространению звука в жидкостях1). Сог¬ ласно Кнезеру, дополнительное поглощение звука в жидкостях появляется в тех случаях, когда время установления теплового равновесия *по порядку величины равно периоду колебаний. Следовательно, здесь, как и в газах, имеет место «молекулярное» поглощение звука. Последо¬ вательные состояния жидкости при прохождении звуковой волны не являются равновесными, и изменения состояний необратимы, вследствие чего звуковая волна непрерывно теряет энергию. Время установления равновесия между энергией поступательного движения и колебательной энер¬ гией молекул называется временем релаксации. Для частот порядка обратной величины времени релаксации изменения состояния жидкости необ¬ ратимы, и к классическому поглощению, обусло¬ вленному вязкостью, теплопроводностью и т. п., присоединяется молекулярное поглощение. Далее, поскольку распределение по степеням свободы энергии сжатия, сообщаемой среде зву¬ ковой волной, отличается от термодинамически равновесного распределения, то при повышении частоты наблюдается уменьшение эффективной сжимаемости (см., например, фиг. 360) и, сле¬ довательно, увеличение скорости звука (диспер¬ сия звука). Наконец, на еще более высоких ча¬ стотах приток энергии во внутренние степени •свободы прекращается, скорость звука снова перестает зависеть от частоты, и молекулярное поглощение, рассчитанное на длину волны, стремится к нулю. Хорошее совпадение экспе¬ риментально полученных значений a/f2 для одноатомных жидкостей, как например для ртути или для сжиженных газов (аргон, кислород, азот ял и гелий), со значениями, рассчитанными по классической теории, а также их независимость от частоты подтверждают справедливость этих рассуждений. Наряду с этой чисто термической релаксацией в жидкости может иметь место и структурная релаксация вследствие сравнитель¬ но медленного установления равновесия между упорядоченными и неупорядоченными областя¬ ми, приводящая к аномалии поглощения звука. Пользуясь упрощающим предположением о том, что только один вид обмена энергией (на- лример, переход в энергию определенного вида х) Еще Мандельштам и Леонтович [1284] указали на возможность перенесения идей, примененных к га¬ зам, на звуковые явления в жидкостях. Для лучшего восприятия последующих выводов советуем читателю сначала прочесть более подробное изложение в § 4, п. 3 этой главы. (Феноменологическая теория релаксационно¬ го поглощения звука в жидкостях впервые была дана Леонтовичем и Мандельштамом: см. ЖЭТФ, 6, 561 <1936), а также [1284, 12851.— Прим. ред.) колебаний молекул или в энергию, потребную для изменения степени диссоциации соответ¬ ственно измененному состоянию) имеет время релаксации, сравнимое с периодом колебания, Кнезер [1070] пришел к следующим выражениям для частотной зависимости скорости звука с и обусловленного релаксационными процессами молекулярного поглощения а*ел. где с0 и Соо—скорости звука при очень низких и очень высоких частотах соответственно, а*— коэффициент поглощения по амплитуде, рас- Фиг. 345. Теоретические кри¬ вые дисперсии скорости звука и молекулярного поглощения (по Кнезеру). считанный на одну длину волны [формула (233)], а а%г—максимальное значение этого коэффи¬ циента при частоте релаксации fm. Время ре¬ лаксации т связано с fm соотношением т = 1/2тс/т. На фиг. 345 графически изображена зависи¬ мость величин с2 и а* от lg(2ir/); там же дан график зависимости а//2 от lg (2тг/). Учитывая формулу (234), получаем из выражения (240) Формулы (240) и (241) часто записываются также в виде
302 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах Молекулярное поглощение, определенное по формуле (240а) или (241а), должно быть добав¬ лено к поглощению, вызванному вязкостью и теплопроводностью; полное результирующее поглощение выразится суммой Как видно из фиг. 345, в области частот вблизи fm, в которой коэффициент поглощения имеет максимальное значение а^, скорость звука увеличивается и, следовательно, наблю¬ дается дисперсия. Величина же а//2 в этой области уменьшается при повышении частоты. Пять величин с0, сХу fw, fm и а£, входящие в при¬ веденные выше выражения, связаны следую¬ щими соотношениями: или приближенно Согласно последнему соотношению, максималь¬ ное значение коэффициента поглощения а£ пропорционально скачку скоростей в области дисперсии. Для низких частот [(/2/Д>)< 1 и (f2/fm) < 1] из выражений (239)—(241) получаем: Согласно вышесказанному, жидкости, обла¬ дающие малым поглощением звука, должны характеризоваться малым временем релаксации, т. е. временем установления колебаний внутрен¬ них колебательных состояний; отсюда можно заключить, что в таких жидкостях особенно велико должно быть поглощение инфракрасных лучей. На это указывают, например, Вада и Шимбо [4355, 4356]; ими установлено, что для неассоциированных жидкостей поглощение в инфракрасной области действительно тем выше, чем меньше поглощение звука. Недавно Литовитц и Сетт [4847] показали, что между диэлектрической и акустической релаксацией в глицерине есть далеко идущая аналогия. Например, строя график зависимости (243) : (244) (245) основных электрических или упругих постоян¬ ных от вязкости или от частоты, приходят к кри¬ вым, имеющим примерно одинаковый ход. Так как акустическая релаксация обусловлена про¬ цессами, связанными с поступательным дви¬ жением, а электрическая релаксация—с ^враща¬ тельным движением (переориентировкой дипо¬ лей в переменном электрическом поле), то можно заключить, что оба явления обусловлены релаксацией вязкости. Из выражения [2396] следует, что при (/2//ш) « 1 с2 лишь незначительно отличается от с20 и, таким образом, для/<С fm a/f2 почти не зависит от частоты [формула (2416)]. Далее, из выражений (244) и (2396) при использовании (243) и (2416) и в предположении, что с0^соог получаем Отсюда можно сделать некоторые заключения о величине дисперсии звука. В табл. 55 приведены значения относитель¬ ного изменения скорости звука (с2—cL)/c0 в диа¬ пазоне частот от до /2, рассчитанные Кнезе- ром [1070] по формуле (246) из результатов Таблица 55 ДИСПЕРСИЯ ЗВУКА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Жидкость fl, мггц /2, мггц С2-С1104 СО 2,4 10,8 0,015 3,43 14,5 6,4 3,43 14,5 0,7 Ксилол 3,43 14,5 0,6 Метилацетат .... 3,0 6,0 1,1 измерений поглощения для некоторых типич¬ ных веществ. Из данных этой таблицы следует, что дисперсия в большинстве жидкостей не пре¬ вышает 1°/00, а в большинстве случаев даже 0,1°/00, поэтому неудивительно, что др сих пор не удавалось с уверенностью обнаружить дис¬ персию звука в доступном для исследований диапазоне частот. Прекрасным подтверждением соображений Кнезера являются работы Пинкертона [1599], Лэмба, Андреа и Берда [1170а], а также Лэмба и Пинкертона [3372], в которых измерено погло¬ щение звука в уксусной кислоте в диапазоне
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 303 частот 0,5—67,5 мггц при температурах 16— 60° С и рассчитано время релаксации по наблю¬ денному аномальному поглощению. Как видно, например, из графика фиг. 330, зависимости a/f2 от /, построенного по более старым данным для частот выше 108 гц, вели¬ чина a/f2 стремится к постоянному значению 155-10"17 сек2!сму обусловленному внутренним трением, теплопроводностью и, возможно, рела¬ ксационными процессами, время релаксации которых меньше 10~8 сек. Вычитая эту величину Фиг. 346. Релаксационные кривые для уксусной кислоты при различных темпе* ратурах. А—при температуре 20° С, В—35° С, С—50° С. из значений а//2 для более низких частот, полу¬ чим значения релаксационного поглощения при частотах вблизи 106 гц. Для теоретического определения этой величины Пинкертон восполь¬ зовался формулой Кнезера (241) в следующем несколько измененном виде: где множитель 2<x*/cfm заменен на А. Если теперь по измеренным значениям арел. построить графики зависимости 1/арел. от 1 //, то получится прямая, по которой можно определить как Л, так и fm. Согласно выражению (2416), А пред¬ ставляет собой величину (а//2)рел. Для очень низких частот. Зная А и /т, можно рассчитать зависимость величины арел. от / (как известно, <*рел. пропорционально осрел.; согласно (234), ос* =Ха =а c/f). Ha фиг. 346 дан график зависимости арел. от lg f для температур 20, 35 и 50° С. Экспери¬ ментальные точки соответствуют значениям, из¬ меренным Лэмбом и Пинкертоном. Согласие между теорией и опытом оказывается очень хорошим. Для этих трех температур для уксус¬ ной кислоты получаются времена релаксации 2,8-10~7, 1,4-10-7 и 6,6-10~8 сек. Используя значения а^акс., приведенные на фиг. 346, по формуле (245) можно найти для этих температур дисперсию скорости звука в уксусной кислоте. Получающиеся значения лежат между 1,6 и 1,9%; опыты Лэмба, Андреа и Берда [1170а] подтвердили этот результат. Аналогичным способом Лэмб и Хаддарт [3371 ] измерили аномальное поглощение звука в про- пионовой кислоте, также приписываемое нару¬ шению структуры жидкости звуковой волной вследствие изменения равновесия между мономер¬ ными молекулами и димерными, образовавшими¬ ся за счет водородных связей (см. также 13473]). Увеличение поглощения звука в воде по срав¬ нению с поглощением, рассчитанным по клас¬ сическим представлениям, также должно объ¬ ясняться в основном структурной релаксацией, т. е. нарушением равновесия между упорядо¬ ченными и неупорядоченными областями в жидкости; на это обстоятельство указывал уже Дебай 1494]. Наличие предположенной Кнезером [1075] термической релаксации вблизи 3 мггц, которая должна приводить к небольшому повы¬ шению а//2 при более низких частотах, подвер¬ гается на основе новых экспериментальных дан¬ ных некоторому сомнению. Попытка Хадсона и Эйснера [3071] облег¬ чить упорядочение молекулярной структуры путем приложения давления и тем самым воз¬ действовать на поглощение ультразвука не увенчалась успехом. Гирер и Виртц [2886] предложили теорию по¬ глощения звука в квазикристаллических жидко¬ стях. Они исходили при этом из предположения, что те же возмущения квазикристаллической ре¬ шетки, которые обусловливают текучесть, ответ¬ ственны и за релаксационное поглощение. Время жизни подобного возмущения, а вместе с тем и время релаксации дается, согласно дырочной теории, частотой миграции частицы и может быть рассчитано по величине вязкости. Подроб¬ ности можно найти в оригинальной работе; по вопросу о влиянии ультразвука на процессы миграции частиц в жидкостях см. работу Альтен- бурга [4579]. Если отвлечься от процессов, связанных с ас¬ социацией, и объяснять поглощение звука ис¬ ключительно запаздыванием установления энер¬ гетического равновесия между колебательными степенями свободы молекул, то можно, как и для газов, выразить молекулярное поглощение зву¬ ка, равное (и//2)изм — (-//2)КЛасс., выведенной Герц- фельдом [853] формулой
304 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах где Ср и Cv—удельные теплоемкости при постоян¬ ном давлении и постоянном объеме, a Cs—моле¬ кулярная теплоемкость для колебательных сте¬ пеней свободы. Для многих жидкостей Ср и С„ известны. Для нахождения Cs можно воспользо¬ ваться спектроскопическими данными; тогда по формуле (248) можно рассчитать время релак¬ сации т. В табл. 56 приведены рассчитанные Кнезером [1075] значения fm и соответствующие частоты. Для частот, превышающих fm, величина a/f2 должна убывать. Как мы видим, для всех жидко¬ стей, кроме воды, частоты fm лежат вне исследо¬ ванной до настоящего времени области. По теории Кнезера (см. п. 3 этого параграфа) частота fm пропорциональна обратной величине времени релаксации и, таким образом, соответ¬ ствует скорости установления колебательного процесса. Отсюда становится понятной темпера¬ турная зависимость поглощения звука. Как мы уже видели выше, в жидкостях с большим моле¬ кулярным поглощением, например в ксилоле, то¬ луоле, бензоле, поглощение звука увеличивается при повышении температуры; напротив, в аце¬ тоне или воде оно уменьшается. Для всех жидкостей измерение величин а//2 производилось фактически в диапазоне частот /2</т; согласно (2416), в этом диапазоне при постоянной частоте а пропорционально am/fm. Величина а%, определяется запаздыванием уста¬ новления термодинамического равновесия для внутримолекулярной колебательной энергии или для энергии диссоциации; эта величина либо увеличивается при повышении темпера¬ туры, либо остается постоянной. Частота fm растет с температурой так же, как скорости реакций. В зависимости от того, какая из этих двух величин, а* или /т, растет быстрее, тем¬ пературный коэффициент поглощения имеет тот или другой знак. Наряду с уже упомянутыми теориями су¬ ществует еще ряд попыток объяснения аномально высокого коэффициента поглощения. Так, на¬ пример, по мнению Паршада [1515], в жидко¬ стях, где отдельные молекулы расположены значительно ближе, чем в газах, давление, созда¬ ваемое звуковой волной, обусловливает взаим¬ ное нарушение электронных оболочек молекул, что приводит к внутримолекулярным колеба¬ ниям и тем самым к поглощению энергии. Поскольку взаимодействие электронных оболочек моле¬ кул зависит от их поляризу¬ емости, то в веществах, обла¬ дающих большей поляризу¬ емостью, следовало бы ожи¬ дать особенно сильного погло¬ щения звука; это и имеет место в сероуглероде, четыреххло¬ ристом углероде и бензоле. Кроме того, в подобного рода веществах рассеяние света должно изменяться вместе с поглощением, на что указы¬ вал уже Ричардсон 11726]. Другая попытка объясне¬ ния дополнительного погло¬ щения принадлежит Холлу [769, 770, 771]. При прохож¬ дении звуковой волны молекулы жидкости сбли¬ жаются и их упаковка делается более плотной. При мгновенном сближении молекул структур¬ ное уплотнение вызывает нарушение межмоле- кулярных связей, связанное с процессом релак¬ сации, что обусловливает поглощение звука. Теоретические расчеты приводят к комплексной сжимаемости, связанной с определенным време¬ нем релаксации1). Холл рассчитал этим методом поглощение звука в воде и получил хорошее совпадение с экспериментальными данными, особенно для температурной зависимости погло¬ щения, как это видно из фиг. 347. Попытка Сетта [4072] применить гипотезу Холла к объяснению поглощения звука в этило¬ вом спирте не привела к успеху. Причина, по-ви¬ димому, заключается в том, что происходящие в спирте под действием звуковых колебаний взаимные превращения двух возможных струк¬ *) Изложение теории Холла см., например, у Ви- гуре [22701. МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА, ТЕПЛОЕМКОСТИ И ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Жидкость (а//2) изм.— (а//2) класс., 10 Х1сеп2/см СР С'р— ^V Ю-хосек /т- *4 Бензол 850 32 9,8 10,6 4 4 • 108 Толуол 75 38 7,9 16,8 0,4 4-109 Ацетон 27 30 9,4 9,7 0,19 8-109 Хлороформ . . . Четыреххлори¬ 470 24 9,0 8,0 1,8 9-Ю8 стый углерод . 400 31 9,4 12,6 1,0 1,6-109 Сероуглерод . . . 3500 18 6,4 3,9 15 МО8 Вода 17,5 18 0,087 0,05 1000 1,6-106
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 305 тур (двух молекул с антипараллельными ди- польными моментами—минимум потенциальной энергии и цепочки из четырех молекул—макси¬ мум потенциальной энергии) связаны с незначи¬ тельными изменениями объема. Из последующих работ, посвященных вопро¬ сам поглощения звука, упомянем еще следую¬ щие: Андреа и Лэмб 12322], Бауер 12421], Датта [2720, 4686], Герцфельд [ЗОЮ], Гхош и Верма [2879] (см. также п. 4 этого параграфа), Фиг. 347. Температурная за¬ висимость величины 2 з//2 в воде. Кривая А рассчитана Холлом на основе теории структурной релак¬ сации; кривая В рассчитана при учете вязкости т) (по Холлу). Изме¬ ренные значения: О—Пинкертон, • —Смит и Бейер, Д—Фокс и Рок. Линдсей [3437], Маркем [3487], Мерсье [3548], Славский, Ветте и Грут [4109, 4401]. Недавно Мейкснер предложил чисто термодинамическую теорию (опубликованную частично в работе [3534]). 6. Влияние объемной вязкости на поглощение звука Как было показано в п. 1 этого параграфа, в классической теории Стокса для поглощения, обусловленного внутренним трением, получается следующая формула: Эта формула, учитывающая только влияние сдвиговой вязкости т], была получена Стоксом в результате следующих рассуждений. Вывод уравнений движения методами Ttcpnn упругости приводит к формуле р = т + Yv + Zz) = р'—(с 4--| •»]) div v, (250) где р—среднее арифметическое трех нормаль¬ ных напряжений Хх, Yy и Z., р'—нормальное напряжение в невозмущенной среде, у—ско- 20 Л. Бергман рость жидкости и С1) и т]—две независимые постоянные, аналогичные постоянным Ламе в теории упругости твердых тел (см. гл. V, § 1, п. 1). Распространение упругой волны в нап¬ равлении х подчиняется известному из гидро¬ динамики уравнению2) где и—скорость частиц в направлении х. При учете уравнения неразрывности можно найти решение в виде Мнимая часть k дает коэффициент поглощения а; именно • = ^3)-|^(С + 2,). (253) Стокс не видел оснований, по которым дав¬ ление р могло бы зависеть от движения жид¬ кости, и поэтому принял, что в формуле (250) Из этого соотношения он получил на основании формулы (253) формулу (249), дающую класси¬ ческое значение коэффициента поглощения. Сам Стокс впоследствии высказывался про¬ тив этого упрощения3). На это расхождение указал Тисса [2062], а затем Скудржик [4103, 4104], который по данным эксперимента и по классическому зна¬ чению поглощения рассчитал так называемый объемный коэффициент вязкости С. Объемный коэффициент вязкости превосходит сдвиговый коэффициент в среднем на 1—3 порядка вели¬ чины. Поэтому коэффициент поглощения а, рассчитанный по формуле (253) с учетом объем¬ ного коэффициента вязкости С, существенно больше величины аг, рассчитанной по формуле (249) с учетом только сдвиговой вязкости т|в Либерман [3432] определил отношение C/tj путем измерения скорости и потока, возникаю¬ х) У автора эта постоянная обозначается через мы вынуждены были изменить обозначение, чтобы избе¬ жать смешения с общепринятым в нашей литературе обозначением длины волны.—Прим. ред. *) См., например, Н. Lamb, Hydrodynamics, London, 1932 (см. перевод: Г. JI а м б, Гидродинамика, М.—Л., 1947) или Rayleigh, Theory of Sound, New York, 1945, ch. 19, p. 312 (см. перевод: Релей, Теория звука, М.—Л., 1944). 3) G. G. Stokes, Math. Phys. Papers, 3, 136 (1851). I
306 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах щего в жидкости в звуковом пучке (так назы¬ ваемый звуковой ветер, см. гл. Ill, § 1). Сог¬ ласно теории Эккарта [2724], скорость и опре¬ деляется формулой Здесь J—сила звука в звуковом пучке круглого сечения диаметром 2г, р—плотность и с—ско¬ рость звука в жидкости, G—формфактор, опре¬ деляемый отношением радиуса г пучка к ра¬ диусу г0 трубки, вдоль оси которой происходит распространение звука, по формуле Полученные таким образом значения отноше¬ ния С/т] приведены в табл. 57, где дана также частота, использованная в опытах. Таблица 57 ОБЪЕМНЫЙ И СДВИГОВОЙ КОЭФФИЦИЕНТЫ вязкости В НЕКОТОРЫХ ЖИДКОСТЯХ ПРИ 17°С Жидкость Частота, мггц C/tq (измеренное значение) -г), сантипуазы С, сантипуазы C/tq (по измерениям поглощения звука) Вода 5 2,4 1 2,4 1,6 Метиловый спирт . . 5 1,3 0,6 0,78 1,13 Этиловый 5 3,8 1,2 4,56 1,2 Ацетон 5 3,1 0,3 0,93 3,7 Пропиловый спирт . 5 5,1 2,2 11,2 1,8 Амилацетат 5 9,9 0,89 8,8 12 2 9,6 0,89 8,5 ж-Ксилол 5 11 0,62 6,8 10,4 2 И 0,62 6,8 Этилацетат 5 15 0,40 6 10,3 Хлороформ 2 24 0,57 13,7 51 Четыреххлористый углерод 2 28 2,0 56 32 Бензол 2 107 0,65 69,5 137 Сероуглерод .... 2 200 0,37 74 1600 В табл. 57 помещены также значения вели¬ чины C/'T], рассчитанные по величине отношения аИзм./аКласс.> получаемой путем почленного деления формулы (253) на формулу (249): В отдельных случаях получается хорошее сог¬ ласие этих значений со значениями, получен¬ ными по наблюдениям потоков. Существенным здесь является то обстоятельство, что в боль¬ шинстве случаев коэффициент объемной вязко¬ сти во много раз превосходит коэффициент сдви¬ говой вязкости. Согласно Либерману [3432], отношение С/т) не зависит от температуры; впрочем, пока из¬ вестны только измерения в воде при темпера¬ туре, изменяющейся от 4 до 25° С. Феноменологическую теорию объемной вяз¬ кости дал Лу Хэ-фу 13448]; она приводит к фор¬ муле для поглощения звука, аналогичной фор¬ муле, приводимой Холлом [771] (п. 5 этого пара¬ графа) (см. также работу Френкеля и Образ¬ цова1)). Сколь ни изящно на первый взгляд рассмо¬ трение второго коэффициента вязкости в ком¬ плексе вопросов о поглощении звука, при его помощи не удается объяснить все явления (на¬ пример, процессы поглощения в ацетатах) и для выяснения всех относящихся сюда проблем при¬ дется произвести еще немало экспериментов (см. также Маркем [3487] и Ваутхейзен2)). 7. Измерение сдвиговой вязкости и сдвиговой упругости жидкостей при помощи ультразвука При возбуждении крутильных колебаний ци¬ линдра, погруженного в жидкость, движение его поверхности вызывает в жидкости появление сдвиговых волн, затухающих, однако, практи¬ чески до нуля уже на расстоянии нескольких сотых миллиметра от поверхности. Поэтому найти поглощение этих волн по данным их рас¬ пространения не представляется возможным. Однако реакция жидкости на колеблющийся цилиндр приводит к увеличению сопротивления потерь по сравнению с колебаниями в вакууме и к уменьшению резонансной частоты. Мэзон [3498, 3501* 3503] показал, что путем измерения этих электрических величин можно определить коэффициент вязкости т\ данной жидкости. г) Я. И. Френкель и Ю. Н. Образцов, Феноменологическая теория механических свойств аморфных тел и распространение колебаний в них, ЖЭТФ, 9, 1081 (1939) и Journ. of Phys. (СССР), 2, 131 (1940). [См. также М. А. И с а к о в и ч, О распростра¬ нении волн в жидкости, обладающей максвелловой вязкостью. ДАН СССР, 23, 8, 782 (1939).—Прим ред.] 2) S. A. Wouthuysen, Second Viscosity. Colloquium von Ultrasonore Trillingen, Brusselles, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, S.27.
§ 2. Поглощение звука в жидкостях 307 Экспериментальная установка, используемая для этой цели, изображена на фиг. 348. На оси цилиндрического сосуда помещен совершающий крутильные колебания осциллятор, представ¬ ляющий собой цилиндр, вырезанный из дигидрофосфата аммония; вопрос о выборе среза и об электрическом возбуждении был разобран в гл. II, § 5, п. 2. Сосуд можно эвакуировать или заполнять исследуемой жидкостью. Экспе¬ риментально определяются из¬ менение &Re электрического сопротивления осциллятора и изменение А/ его собственной частоты при заполнении сосуда жидкостью. Эти величины удов¬ летворяют соотношениям L f Здесь а—отношение емкостей в эквивалентном контуре кри¬ сталла, определяемое по разности /U—/я анти- резонансной и резонансной частот согласно формуле (см. гл. И, § 5, п. 2); С0—статическая емкость цилиндра из кристалла, выраженная в фарадах; I—момент инерции цилиндра, рассчитанный на единицу его длины, который равен pfe(r4—rj), где г—внешний, а г0—внутренний радиусы ци¬ линдра длины /, —плотность цилиндра. Величины, характеризующие свойства ци¬ линдра, могут быть сведены к двум константам: Кг и К2. Изменение &Re электрического сопро¬ тивления равно произведению К\ на механи¬ ческое сопротивление потерь Rm, рассчитанное на единицу поверхности цилиндра; изменение частоты А/ дается произведением К2 на реак¬ тивную часть механического сопротивления Хм» рассчитанную на 1 см2. Импеданц сдвиговой волны удовлетворяет соотношению Следовательно, Rm—Xm- Таким образом, по измеренной величине ARE можно найти вяз¬ Ф и г. 348. Устройство для возбужде¬ ния в жидко¬ сти сдвиговых волн. кость т] согласно формуле В качестве примера приведем данные об из¬ мерениях в диметилфталате. Мэзон применил крутильный осциллятор из кристалла дигидро¬ фосфата аммония (pfe =1,804) в виде цилиндра с размерами Резонансная частота в вакууме составляла fR=13948 гц при частоте антирезонанса /U — =14098,5 гц\ активное сопротивление при резонансе было равно 1300 ом. Емкость С0 крис¬ талла была равна 140 пкф. Этим данным соответ¬ ствуют значения При температуре 24° С в- диметилфталате (р =1,186) активное сопротивление составляло 36 500 ом, откуда, согласно формуле (260), по¬ лучается Измерение вязкости при помощи обычного виско¬ зиметра дало величину 0,176 пуаз. Устрой¬ ство работает безупречно при вязкостях, дохо¬ дящих примерно до 6 пуаз. Для более вязких жидкостей условие (259) уже не выполняется, при увеличении частоты механическое сопротив¬ ление потерь RM делается больше реактивной части механического сопротивления Хм- Это объ¬ ясняется тем, что, помимо сдвиговой вязкости, в жидкости появляется и сдвиговая податли¬ вость сь, или, иначе говоря, появляется модуль сдвига р.. С увеличением частоты активное сопро¬ тивление Rm стремится к ~\f а реактивное сопротивление Хм стремится к нулю. В этом случае имеют место следующие соотношения: j откуда находятся значения вязкости и подат-г ливости: Вывод этих формул см. у Мэзона [2255,, 3498]. Например, для полимеризованного Kacroi 20:fc
308 Глава IV. Измерение скорости и рового масла получаются значения т\=18 пуаз и cs =7,95 - 10“s см2/дин. На основе изложенной теории Рич и Рот [3855, 4980] разработали уста¬ новку, позволяющую непрерывно производить измерение вязкости, причем индикатор непосред¬ ственно указывает вязкость жидкости в санти- пуазах1). Этот прибор может быть использован ©медицине для измерения свертываемости крови. Получение крутильных колебаний на часто¬ тах выше 500 кгц связано с большими трудно¬ стями. Поэтому для работы на высоких частотах Мэзон, Бейкер, Мак-Скимин и Хайсс [3507] поглощения звука в жидкостях и газах свободной от жидкости (см. также [3469]). Тео¬ ретическое рассмотрение этого метода использо¬ вания отраженных сдвиговых волн дано О’Нилом [3689]. Мэзон с сотрудниками [1314, 3506, 3507] вос¬ пользовались такой установкой для исследова¬ ния упругих свойств большого числа высоковяз¬ ких жидкостей. Для высоко полимерных жидко¬ стей, как, например, для полиизобутилена и поли-а-метилстирола, распространение упругих волн определяется конфигурационной упру¬ гостью и вязкостью, обусловленными деформа¬ цией молекулярных цепей; в области частот порядка нескольких мегагерц появляется упру¬ гость типа упругости кристаллической решетки. Конфигурационный модуль упругости имеет по¬ рядок величины 10? дин/см2; кристаллическая упругость достигает значений 5-109 дин/см2. Обнаруживаются также релаксационные ча¬ стоты /рел. =р*/2 л]; низшая из них связана со сдвиговой упругостью, обусловленной деформа¬ цией молекулярных цепей; высшая связана с упругими силами, возникающими при движе¬ ниях молекул внутри отдельных потенциальных ям. Этот колебательный механизм является также причиной измеренной указанными авто¬ рами [1314] дисперсии продольных волн в таких высокополимерных жидкостях. Сводка данных по всем подобным явлениям приведена в рабо¬ тах Мэзона [2255] и Мэзона и Мак-Скимина [3510]. Недавно Серф [4645, 4646] показал, что на основании измерения величины т] и времени релаксации т в широком диапазоне частот можно сделать заключение о характере и кон¬ центрации отдельных компонент данного рас¬ твора. разработали специальный импульсный метод; схема их устройства показана на фиг. 349. К блоку Q из плавленого кварца приклеивается кварцевый кристал G (У-срез, согласно фиг. 75), в котором возбуждаются сдвиговые колебания. Создаваемые кристаллом сдвиговые волны па¬ дают на поверхность О кварцевого блока под скользящим углом и отражаются от нее к при¬ емному кварцу Е. При нанесении на поверх¬ ность О тонкого слоя исследуемой жидкости амплитуда и фаза отраженного импульса сдви¬ говых волн изменяются. Обе эти величины можно найти из сравнения со вторым идентичным устройством, в котором поверхность О остается § 3. СКОРОСТЬ ЗВУКА В ГАЗАХ 1. Значение измерений скорости звука в газах Скорость звука в газах, так же как и ско¬ рость звука в жидкостях, определяется формулой где Рад. и Риз. соответственно адиабатическая и изотермическая сжимаемости, р—плотность и х =Ср/Су—отношение удельных теплоемкостей. х) Фирма «Рих-Рот лэборатрис» (Хартфорд, Кон¬ нектикут, США); аналогичный прибор, одновременно измеряющий и регистрирующий вязкость в 16 различ¬ ных точках, недавно построен фирмой «Ультра-Виско- сон Корпорейшн» (Хартфорд, Коннектикут, США) (см. Rev. Sci. Instr., 24, 186 (1953)]. Эта формула применима для всех газов и позво¬ ляет определять адиабатическую сжимаемость по скорости звука, а также, пользуясь получен¬ ной путем статических измерений изотермиче¬ ской сжимаемостью, определять величину у.. Согласно формуле (172), риз. =—(1/V)x x(dWдр)т\ путем подстановки этой величины в приведенную выше формулу при учете равен¬ ства р=M!V (V—молярный объем, М—моле¬ кулярный вес) получаем Уравнение состояния для идеальных газов имеет вид pV=RT (/? = 8,315-10^ эрг/град— универсальная газовая постоянная), отсюда
в 3. Скорость звука в газах 309 (dp/dV)T= — (RTIV2) и вместо формулы (263) получаем Последнюю формулу часто записывают в виде (формула Лапласа для скорости звука). Послед¬ няя формула получается из формулы (264) при использовании уравнения состояния, если поло¬ жить M/V—p [еывод формулы (265) см. в гл. I, § 1]. Формула (265) пригодна для той темпера¬ туры t, при которой измерены р и р. Как из¬ вестно, р/р =(рг/р0) (1-|-Л); следовательно, вме¬ сто формулы (265) можно написать более общую формулу Для сухого атмосферного воздуха при 0° С и нормальном давлении р0=760 мм рт. ст. = =1,0332 атм, р0 =0,001293 г!см3, откуда или, в первом приближении, Из формулы (264) можно получить отноше¬ ние скоростей звука в каком-либо газе при двух различных абсолютных температурах Тл и Т2: При вьшоде этих соотношений предполага¬ лось, что распространение звука представляет собой адиабатический процесс. Согласно про¬ стым расчетам Герцфельда и Райса [855], Кон¬ дона 1463], а также Дюнгена [532], это справед¬ ливо лишь для звукоЕых волн, длина которых по порядку величины превышает длину свободно¬ го пробега молекул (^10~5 см), т. е. в воздухе при частотах звука, не превышающих 105 кгц. Поскольку максимумы и минимумы темпера¬ туры в звуковой волне находятся друг от друга на расстоянии полуволны, то, пользуясь теорией теплопередачи, легко показать, что теплопро¬ водность оказывает заметное влияние только при длинах волн порядка длины свободного пробега молекул. При этом адиабатический характер процесса распространения звука по- степенно заменяется изотермическим, и для скорости звука получается формула (формула Ньютона для скорости звука). Опыты на таких высоких частотах в газах до сих пор еще не осуществлены. Формулы (264) и (265) справедливы только для идеальных газов. Для реальных газов поль¬ зуются уравнением состояния где В и С—так называемые второй и третий вириальные коэффициенты. Учитывая лишь вто¬ рой коэффициент и пренебрегая его высшими степенями, можно получить из формулы (263) формулу для скорости звука в реальном газе: При p<tRT!2B можно пренебречь поправочным ■членом, и эта формула переходит в формулу (264), отвечающую идеальному газу1). Формула (267) позволяет определить второй вириальный коэффициент по зависимости ско¬ рости звука от давления (см., например, изме¬ рения, произведенные Иттербеком и его сотруд¬ никами 1968, 978, 9791). Далее, пользуясь формулами (265)—(267), можно по скорости звука в газе определить отно¬ шение удельных теплоемкостей. Для перехода от % к значению х°=С£/С?, соответствующему p<tRT/2B, т. е. к случаю идеального газа, пользуются равенствами: Величину Ci для смеси двух газов I и II можно определить, найдя отношение удельных теплоемкостей * по скорости звука в смеси при давлении р (при этом для М и В следует брать средние значения): где g—молярная концентрация газа II. (Вели¬ чина g, которая дает отношение числа молей отдельных компонент к общему числу молей, х) Подробное вычисление скорости звука в реаль¬ ном газе см., например, у Иттербека и Донинка [969];
310 Глава IV. Измерение скорости а поглощения звука в жидкостях и газах определяет состав смеси.) По известной тепло¬ емкости одного из газов (Ch или С1и) при по¬ мощи измеренной величины С1 газовой смеси определяется удельная теплоемкость второго газа. Диксон и Гринвуд [514] приводят для ско¬ рости звука в смеси двух газов полученную ими на основании правила смешения формулу где М и М'—молекулярные веса обоих газов, Ср, С„ и Ср9 Су—их удельные теплоемкости, а х—концентрация одной из компонент. Таким образом, по измеренной скорости звука можно определить концентрацию газовой смеси. Формулы (264) и (265) не содержат частоты, т. е. указывают на отсутствие дисперсии. При учете, согласно классическим формулам Стокса и Кирхгофа (см. § 4, п. 1 настоящей главы), поглощения звука, обусловленного вязкостью, теплопроводностью и теплоизлучением, также получается столь малая зависимость скорости звука от частоты, что она не могла бы быть об¬ наружена при современных способах измерения. Тем более удивительным оказалось увеличе¬ ние скорости звука при повышении частоты, впервые обнаруженное Пирсом [1588] в 1925 г. при интерферометрических измерениях в угле¬ кислоте. Дисперсии звука в газах посвящено множество экспериментальных и теоретических работ, разъяснивших целый ряд вопросов моле¬ кулярной физики; ниже эти вопросы будут разобраны более подробно. 2. Устройства для измерения скорости звука в газах при помощи ультразвука При измерении скорости звука в газах наи¬ большее применение имеют интерферометры бла¬ годаря их простоте и высокой чувствительности. Иногда применяются и оптические методы. Им¬ пульсный метод применялся до сих пор лишь в отдельных случаях. На фиг. 350 дана схема старой системы интер¬ ферометра Кнезера [1063] для прецизионных измерений в газах. Измерение длины волны осуществляется при помощи цейсовского глуби¬ номера, к масштабной рейке N которого снизу прикреплен диск отражателя R. Большой отра¬ жатель одновременно перекрывает 3—4 квар¬ цевые пластинки Q, расположенные на столике, устанавливаемом при помощи юстировочных винтов; это позволяет, не меняя и не разбирая установки, производить измерения на различных частотах. Перемещение отражателя осущест¬ вляется при помощи поплавка S, плавающего в ртути; для изменения уровня ртути служит сифонная трубка Я, введенная через тарелку Т с уплотнением замазкой А. Для подъема отража¬ теля открывается кран Я1; для его опускания— кран Я2. Подобного рода устройство обеспечи¬ вает плавное перемещение отражателя с любой Ф и г. 350. Устройство для измерения скорости звука в газах. желаемой скоростью. Положение отражателя регистрируется при помощи микроскопа М с точностью до V1000 мм. Вся установка нахо¬ дится под стеклянным колпаком, который запол¬ няется исследуемым газом. Цюльке [2209] снабдил такую установку фо¬ тографическим приспособлением, регистрирую¬ щим одновременно перемещения отражателя и отклонения гальванометра, входящего в интер- ферометрическую схему. Показания гальвано¬ метра увеличиваются при положениях отража¬ теля, отличающихся друг от друга на Х/2, при которых реакция на излучатель максимальна. На фиг. 351 показано это приспособление: отра¬ жатель R, расположенный над излучающим кварцем Q, снабжен стеклянной шкалой с деле¬ ниями, равными 0,1 мм. Изображение шкалы при помощи оптической системы, состоящей из 30-кратного микрообъектива Му источника света N, призмы Р2, линзы L2 и цилиндрической линзы Z, проектируется в виде ряда точек на
§ 3. CmpocfYib звука в газах фотографическую бумагу /С. При перемещении бумаги со скоростью, примерно в 30 раз превы¬ шающей скорость перемещения отражателя, на бумаге получается система параллельных пря¬ мых с наклоном около 45°, пересечение которых с одновременно фотографируемым крестом нитей микроскопа дает на регистрирующей ленте от- счетную шкалу. Одновременно при помощи опти¬ ческой системы N—Рг—Ьг—S на бумаге фото¬ графируются отклонения гальванометра. По по¬ лученной таким образом записи можно опреде¬ лить положения отражателя, отвечающие макси¬ мальной реакции на колеблющийся кварц, и таким образом с большой точностью определить длину волны. Джаткар [989] описывает анало¬ гичную установку с автоматической регистра¬ цией для измерения скорости звука в газах и в парах (см. также [2177]). На фиг. 352 изображен интерферометр, при¬ менявшийся Эйкеном и Беккером 1571] при из¬ мерениях скорости звука в газах; малые габа¬ риты устройства позволяли поместить его в со¬ суд Дьюара и производить измерения как при высоких, так и при низких температурах. Здесь отражатель R перемещается также при помощи мере. Проводники, подводящие напряжение к колеблющемуся кварцу Q, проходят сквозь стеклянные трубки а и Ь. Трубка d служит для подачи, а трубки v и t—для отвода газа. Пробы Фиг. 351. Устройство для регистрации резонансных положений в интерферометре при из*мерении скорости звука в газах. Фиг. 352. Ультразвуковой интерфе¬ рометр для измерения скорости звука в газах при низких температурах. жестко связанного с ним стеклянного поплавка W9 плавающего в сосуде с ртутью; перемещение отражателя определяется по изменению уровня ртути в градуированной бюретке, сообщающейся с этим сосудом. При перетекании определенного количества ртути (а см3) из бюретки в сосуд с поплавком отражатель поднимается на высоту x=alq, где q—площадь поверхности ртути в ка- для анализа берутся из трубки с. Стеклянная трубка g, соединяющая отражатель с поплав¬ ком W, сделана из прочного стекла, обладаю¬ щего очень низким температурным коэффициен¬ том расширения, что особенно важно при изме¬ рениях в большом температурном интервале. Совершенно аналогичное устройство описано Иттербеком и Пемелем 1978].
312 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах При использовании сосудов сравнительно малого сечения, как, например, в описанном выше устройстве, и в особенности при измере¬ ниях на низких частотах ультразвука, т. е. при больших длинах волн, часто возникают помехи, обусловленные отражением звуковых волн от стенок сосуда. Возникающие при этом интер¬ ференционные явления зачастую вызывают появ¬ ление ложных минимумов показаний гальва¬ нометра в тех точках, где нет узлов основного звукового поля. Обычно эти искажения удается устранить при помощи соответствующих диаф¬ рагм. На фиг. 353 пред¬ ставлен разрез системы диафрагм, примененной в интерферометре Эйкена чатель. Нагревание трубки К осуществляется электрическим током; напряжение подводится к концам трубки. На фиг. 354 показан только Фиг. 353. Система диа¬ фрагм. и Беккера и состоящей из ряда расположенных друг над другом конусо¬ образных воронок, обес¬ печивающих полное по¬ глощение звуковых волн, падающих на стенки со¬ суда. Кроме того, здесь, как и выше (см. § 1, п. 2, настоящей главы), следует обращать внима¬ ние на другие возможные источники ошибок. Свод¬ ка материалов по этому вопросу приведена у Джаткара [989]. Остано¬ вимся здесь лишь на одном источнике ошибок, который может исказить результаты точных из¬ мерений при высоких температурах. Как пока¬ зали Овербек и Вилер [1481], газы, выделяю¬ щиеся из материалов, применяемых в качестве изоляторов, например из каучука, синтетических пластмасс, пробки и т. д., могут вызвать загряз¬ нение исследуемого газа; поэтому выбор мате¬ риалов для интерферометра требует известной осторожности. Так, например, расхождения в результатах измерений дисперсии в С02, выполненных Пенманом [1551], обусловлены, повидимому, подобного рода загрязнениями На фиг. 354 дан разрез нижней части ультра¬ звукового интерферометра, применявшегося Ше- раттом и Гриффитсом [1924] для измерения ско¬ рости звука в газах при температурах, дости¬ гающих 2000° С. Излучаемые кварцем Q ультра¬ звуковые волны попадают в графитовую трубку /С; в трубке находится отражатель R, также гра¬ фитовый, перемещение которого может быть измерено. Длина волны определяется обычным методом, по максимальной реакции на излу¬ Ф и г. 354. Интерферометр "для измерения ско¬ рости звука при высоких температурах." нижний электрод Е> выполненный в виде мас¬ сивного алюминиевого блока, снабженного водя¬ ным охлаждением и соединенного гибкими про¬ водами L с клеммами А. Охлаждающий змеевик S экранирует нижнюю часть прибора от тепло¬ вого излучения. Тепловая изоляция боковых стенок осуществляется при помощи ряда отра¬ жающих металлических цилиндров М. Все уст¬ ройство заключено в водяную'рубашку W. Для измерения температуры служит оптический пирометр; призма Р позволяет наблюдать внут¬ ренность графитовой трубки; для этого кварце¬ вый излучатель Q сдвигается в сторону. Вспомогательный цилиндр Н с перемещаю¬ щимся в нем отражателем R' позволяет одно¬ временно измерять скорость звука при комнат¬ ной температуре. Пользуясь этим устройством, Шератт и Гриффитс определили теплоемкость СО по изме¬ ренной скорости звука в интервале температур
§ 3. Скорость звука в газах 313 1000—1800° С и получили хорошее совпадение с величинами, рассчитанными на основании спектроскопических данных. Ходж [891] описывает интерферометр для измерений при давлениях до 100 атм, подобный изображенному на фиг. 269. Особое внимание следует уделять механиче¬ ской конструкции ультразвуковых интерферо¬ метров, предназначенных для измерения ско¬ рости звука в газах на частотах, превышающих Фиг. 355. Ультразвуковой интер¬ ферометр для измерений в газах при очень высоких частотах. 1 мггц. Поскольку скорость звука в газах (за исключением гелия и водорода) равна несколь¬ ким сотням метров в секунду (см. табл. 58), то длины волн на этих высоких частотах по порядку величины составляют несколько деся¬ тых миллиметра. Ввиду этого следует обеспе¬ чить чрезвычайно плавное и в особенности строго поступательное перемещение отражателя. В качестве примера на фиг. 355 показан про¬ дольный разрез интерферометра, построенного Стюартом [1998]. Измерительным сосудом слу¬ жит толстостенная металлическая трубка А, в которой при помощи очень точного микрометри¬ ческого винта перемещается металлический ци¬ линдр R, служащий отражателем. Кварцевый стержень D соединен с отражателем R ходовым винтом (не изображенным на фиг. 355). Трубка А закрыта сверху кварцевым излучателем Q; его позолоченные полированные поверхности служат электродами. По краю кварцевой пла¬ стинки оставлена непокрытой узкая полоска, позволяющая проверять оптическим путем при помощи колец Ньютона параллельность поверх¬ ностей излучателя и отражателя. Для устране¬ ния излучения звука с обратной стороны позади кварца излучателя на расстоянии четверти дли¬ ны волны расположен неподвижный отражаю¬ щий диск В. Для обеспечения газонепроницае¬ мости использованы томпаковые сильфоны Тг и Г2. Металлические крышки Мг и М2У закрываю¬ щие сильфоны, жестко соединены друг с другом при помощи трех металлических стержней G. К нижней крышке М2 прикреплены отражатель R и соединенный с ходовым винтом кварцевый стержень D. Такая конструкция обеспечивает постоянство объема газа, а следовательно, и по¬ стоянство давления в интерферометре при пере¬ мещении отражателя R. Внутри газоподводя¬ щей трубки С проходит провод Е к верхнему электроду кварца. Интерферометр может быть целиком погружен в термостат и допускает измерения при температурах до 500° С. Пользуясь таким устройством, Стюарт [1998] выполнил измерения скорости звука в воздухе, углекислом газе и водороде при различных давлениях на частоте 3,885 мггц с точностью до 0,2—0,5%. Введя небольшие усовершенство¬ вания, Жмуда [4529] обнаружил при помощи такого интерферометра дисперсию звука в азоте в диапазоне 3 мггц. В новой работе Д. Стюарта и Е. Стюарта [4178] описывается электрическое устройство для автоматической записи интерферометр иче- ских кривых. Там же проводится детальное обсуждение возможных источников ошибок. Описания ультразвуковых интерферометров для измерения в газах имеются, кроме того, в работах Аллемана [95], Эйкена с сотрудниками [574, 577], Фитцпатрика [2802], Иттербека с со¬ трудниками [964, 967—969], Овербека и Кен¬ далла [1480], Пенмана. [1551], Петралья [3745], Пильмайера с сотрудниками [1585, 2053], Рейлстоуна [1655] и Рида [1697].
314 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах В работе Гринспана и Томпсона [2925, 4740] описан интерферометр с двумя кристал¬ лами (частота 11 мггц) и с автоматической реги¬ страцией для измерения скорости звука в газе, построенный по принципу, описанному в § 1, п. 2 этой главы. Для устранения прямой электростатической наводки от излучателя на приемник звуковые колебания передаются от излучающего кварца в интерферометр через длинный стержень, так что при перемещении приемника суммарное рас¬ стояние между излучателем и приемником из¬ меняется лишь на малую часть своей величины. Для устранения чисто акустических помех при¬ емный кристалл защищен рядом концентри¬ ческих трубок. Мейер [3553] описывает очень интересный интерферометр, предназначенный для измерений в физическом практикуме дисперсии и погло¬ щения звука в углекислом газе; в нем применены излучатель и приемник, построенные по прин¬ ципу Зелла (см. гл. II, § 3). Отметим здесь, что ультразвуковой интер¬ ферометр может служить весьма удобным при¬ бором для контроля чистоты газа или состава газовой смеси. Действительно, если пропускать газ через интерферометр и установить отража¬ тель на таком расстоянии от излучателя, чтобы ток через гальванометр был минимальным, то при изменении состава газа, проходящего через интерферометр, а следовательно, и при измене-, нии скорости звука произойдет изменение тока, которое сможет, например, привести в действие реле. На этом принципе можно построить при¬ бор, способный отмечать присутствие несколь¬ ких процентов водорода в воздухе и тем самым предупреждать о наличии взрывчатой газовой смеси. Ясно, что установка отражателя на рас¬ стоянии в несколько Х/2 позволяет значительно увеличить чувствительность установки. Дей¬ ствительно, чем больше расстояние между излу¬ чателем и отражателем, т. е. чем большее число полуволн укладывается на этом расстоянии, тем меньшие изменения скорости звука требуются для того, чтобы расстроить резснанс и привести в действие прибор (см. также [3007, 3138, 4326, 4327]). Наряду с интерферометрами, в которых из¬ мерения осуществляются путем перемещения от¬ ражателя, применяются также устройства с фик¬ сированным расстоянием между излучателем и отражателем. Принципиальная схема интер¬ ферометра подобного типа описана в § 1, п. 2 настоящей главы; благодаря отсутствию каких- либо подвижных частей такой интерферометр особенно удобен для измерений зависимости скорости звука от температуры или от давления. Более подробное описание конструкции таких приборов приведено у Хергета [830], Хаббарда и Цартмана [940, 2200] и Квигли [1650]. Фиг. 356. Ультразвуковой интерферометр с фиксиро¬ ванным расстоянием между излучателем и отражателем. Расстояние D между излучателем и отража¬ телем в момент разонанса связано с длиной вол¬ ны X выражением где п—целое число и А—постоянная величина, зависящая только от X и констант, характери¬ зующих установку и в основном определяемых непоршневым характером колебаний кварца (о характере звукового поля см. также § 1, п. 2 настоящей главы). Постоянную А можно опре¬ делить только из опыта. Для исключения этой постоянной А можно воспользоваться установкой, в которой кварц излучает ультразвук сразу обеими своими по¬ верхностями в две камеры разной длины. На фиг. 356 дан продольный разрез такого интер¬ ферометра, описанного Бендером [227]. В ка¬ честве излучателя применен круглый кварцевый диск Q, закрепленный в трех точкам по окруж¬ ности '(см. фиг. 116). Электродами служат фланцы обеих камер А и В, отстоящие на 0,1 мм от поверхности кварца. Обе половины корпуса интерферометра изолированы друг от друга слюдяной прокладкой С. Скрепление сбеих ча¬ стей корпуса осуществляется рядом металличе¬ ских зажимов с изолирующими прокладками (на фиг. 356 они не показаны); резиновое кольцо G
§ 3. Скорость звука в газах 315 обеспечивает газонепроницаемость устройства. Подача и выпуск исследуемого газа произво¬ дятся через трубки Rt и R2. Весь интерферометр может быть погружен в масляную баню с элек¬ трическим нагреванием. Поскольку можно считать, что постоянная А имеет одинаковую величину для обеих камер, то имеют место равенства которые после вычитания дают Значение п определяется с точностью до цело¬ численной аддитивной постоянной, которую можно найти, зная приближенное значение ско¬ рости звука для какой-либо температуры. Тогда можно получить длину волны X и при известной частоте f опреде¬ лить скорость звука. Подробности можно найти в оригинальной работе. Недавно Боргнис [2505] дал теорию интерферометра с постоян¬ ной длиной пробега (см. гл. III,§3). В интерферометре с постоянной длиной пробега длина стоячих волн, возникающих между излучателем и отражателем, может быть измерена, согласно Ричардсону [1724—1726], при помощи перемещаемой прово¬ лочки, подогреваемой электриче¬ ским током. Согласно сказанному в гл. III, § 2, такая проволочка является измерителем скорости частиц, и следовательно, при ее помощи находятся положения пуч¬ ностей скорости стоячей волны. Матта и Ричардсон [3527] описы¬ вают применение такого интерфе¬ рометра для измерений в парах органических веществ. Для избежания ошибок при интерферометри- ческих измерениях следует иметь в виду приве¬ денные выше (§ 1, п. 2 настоящей главы) ука¬ зания, относящиеся к измерению скорости звука в жидкостях. Как показали работы Пильмайера [1569] и Джаткара [99Э], при измерениях в га¬ зах особенно часто возникают так называемые сателлиты. О причине возникновения этих сател¬ литов см. § 1, п. 2 настоящей главы. На кажу¬ щуюся (но не подтвержденную) зависимость скорости звука в газах от интенсивности указал Пильмайер [1572]. Донати [2708] показал, что при помощи те¬ невого метода также удается осуществить пре¬ цизионное измерение длины волны, а значит, и скорости звука в бегущей волне в воздухе. На фиг. 357 показано примененное им чрезвы¬ чайно остроумное оптическое устройство. В фо¬ кусе вогнутого зеркала Мг помещена ртутная лампа высокого давления L, изображение кото¬ рой отбрасывается вогнутыми зеркалами М2 и М3 на щель S, находящуюся в фокусе вогнутого зеркала М4. Параллельный пучок света, отра¬ женный от зеркала М4, пересекает под прямым углом звуковую волну, излученную кварцем Q, и падает на вогнутое зеркало Мъ. Расстояние между зеркалами Л14 и М5 равно сумме их фо¬ кусных расстояний. Поэтому пучок, отражен¬ ный от зеркала М5, снова отразится от УИ4 в виде параллельного пучка и вторично пересечет зву¬ ковой пучок в противоположном направлении; затем он отразится от зеркала М5 и М6 и попа¬ дет на диафрагму Ву которая как раз целиком перекрывает изображение щели. Диффрагиро- ванный же звуковой волной свет, проходящий мимо диафрагмы, создает на экране А неподвиж¬ ное изображение звуковой волны, которое может быть сфотографировано и промерено. В качестве источника звука Донати применил кварцевую пластинку, вырезанную по Штраубелю (см. гл. II, § 5, п. 2) и совершающую колебания по Фиг. 357. Оптическая схема установки для измерения длины волны бегущих звуковых волн в воздухе.
316 Г лава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах толщине на собственной частоте 400 кгц. При помощи описанной установки Донати нашел для скорости звука в атмосферном воздухе при 0° С значение 331,507 м!сек. Метод визуализации бегущих звуковых волн при помощи освещения искрой, описанный в гл. III, § 4, п. 2, также позволяет производить измерение скорости звука в газах Г941 ]; он имеет особое значение при измерениях ско¬ рости звука в газовых потоках с целью опреде¬ ления скоростей потока, а также в горячих газах—с целью определения температуры (см. гл. VI, § 3, п. 3). Бёммель [293, 294] применил чисто оптиче¬ ский метод измерения скорости звука в газах на частотах выше 1—1,5 мггц. Как мы уже упоми¬ нали выше, интерферометрические измерения на столь высоких частотах весьма затрудняются тем, что ввиду сильного поглощения образование стоячих волн возможно только при очень малых расстояниях между излучателем и отражателем. Кроме того, при сравнительно большой дли¬ тельности таких измерений в результате погло¬ щения происходит сильное нагревание газа, что приводит к возникновению температурных гра¬ диентов как вдоль звукового пучка, так и между звуковым пучком и окружающей средой. Для избежания этих затруднений Бёммель исполь¬ зовал при своих измерениях явление диффрак¬ ции света на ультразвуке; на применявшихся им высоких частотах угол диффракции для спектров первого порядка достаточно велик. Нередко выяснение зависимости скорости звука от частоты представляет больше интере¬ са, чем нахождение абсолютной величины скорости; в этом случае можно возбуждать кварц одновременно на нескольких частотах, например на основной частоте и на третьей или пятой гар¬ монике (см. гл. II, § 5, п. 2). Сфотографировав одновременно диффракционные спектры, соот¬ ветствующие этим частотам, можно затем изме¬ рить отношение расстояний между ними. При малых углах отклонения расстояния между спектрами пропорциональны частотам, поэтому при отсутствии дисперсии отношение расстояний между спектрами равно отношению частот. Если скорость звука зависит от частоты, то отношение расстояний между спектрами изме¬ няется. При измерениях на частотах 951, 2853 и 4755 кгц в С02, 02, N2, Аг и в воздухе Бёммель определял отношения расстояний между спек¬ трами с точностью 1—2°/00. Импульсный метод измерения скорости звука, нашедший широкое применение для жидкостей и твердых тел, использовался до сих пор для измерения скорости звука в газах лишь в отдель¬ ных особых случаях. Так, Барретт и Суоми [2387] описывают «акустический термометр» для измерения температуры воздуха в метеороло¬ гии. Согласно формуле (264), скорость звука пропорциональна корню квадратному из абсо¬ лютной температуры Т. Для сухого атмосфер¬ ного воздуха справедливо соотношение Таким образом, температура воздуха может быть определена путем измерения скорости звука. Простой расчет дает Импульсное устройство, примененное Баррет¬ том и Суоми для измерения скорости звука, ра¬ ботает следующим образом. Пьезоэлектрический излучатель посылает ультразвуковые импульсы, принимаемые кристаллическим приемником, расположенным на расстоянии d от излучателя. Принятые ультразвуковые импульсы усиливают¬ ся и выпрямляются; полученные прямоугольные импульсы используются для управления пер¬ вичными ультразвуковыми импульсами. Таким образом, создается совершенно определенная частота f следования импульсов, определяемая временем пробега звуковой волны, т. е. расстоя¬ нием d и скоростью звука с, а также временем задержки т в электрических цепях: В установке авторов измерительный участок со* ставлял всего 40 см. Преимуществами подоб¬ ного акустического термометра являются: не¬ зависимость от каких бы то ни было явлений теплового излучения, искажающих показания обычных термометров; практически мгновенное измерение, поскольку нет нужды учитывать длительность каких-либо процессов установле¬ ний; возможность осуществления измерения на больших высотах в атмосфере, поскольку ча¬ стота следования импульсов легко может быть передана на наземную станцию с помощью радиосвязи. В работе Ригга [3865] измерение времени пробега ультразвуковых волн было использо¬ вано аналогичным способом для определения температуры горячих газов. Обычные методы измерений здесь затруднены ввиду необходи¬ мости внесения ряда поправок для получения усредненной температуры газа. В качестве ис¬ точника звука Ригг применил искровой проме¬ жуток. Пьезоэлектрический приемник настроен
§ 3. Скорость звука в газах 317 на частоту 50 кгц. Индикатором служит электрон¬ но-лучевая трубка с радиальным отклонением, причем луч описывает полную окружность за точно известное время. При использованном расстоянии между излучателем и приемником (оно может доходить до 6 м) устройство юсти¬ руется таким образом, чтобы отклонения луча, вызываемые излучаемым и принимаемым им¬ пульсами, в точности совпадали друг с другом при температуре 0° С. Тогда при повышении температуры принимаемый импульс приходит несколько раньше и соответствующий отброс луча смещается по шкале экрана в направлении против часовой стрелки. Точность измерений оценивается в ±3% (см. также патент Чезаро и Харриса [2625]). 3. Результаты измерений скорости звука в газах. Дисперсия скорости звука Подробный разбор многочисленных измере¬ ний скорости ультразвука в газах вышел бы далеко за рамки данной книги. Поэтому мы Таблица 58 СКОРОСТЬ ЗВУКА, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ- СКОРОСТИ И ОТНОШЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ Вещество t, °с с, м/сек Ас • At, м/сек- град X Азот 0 334 0,6 1,40 Аммиак 0 415 1,315 Аргон 0 319 0,56 1,668 Бромистый водород . . 0 200 Водород (обычный) . . 0 1284 2,2 1,408 Водород (тяжелый) . . 0 890 1,6 Воздух 0 331 0,59 1,402 Гелий 0 965 0,8 1,66 Двуокись серы .... 0 213 0,47 1,29 Закись азота 0 263 0,5 1,292 Иодистый водород . . . 0 157 Кислород 0 316 0,56 1,396 Метан 0 430 1,31 Неон 0 435 0,8 Окись азота 10 324 1,39 Окись углерода .... 0 338 0,6 1,4 Светильный газ .... 0 453 Сероводород 0 289 1,34 Углекислый газ .... 0 259 0,4 1,299 Фтористый кремний . . 0 167 Хлор 0 206 1,41 Хлористый водород . . 0 296 1,41 Этан 10 308 1,2 Этилен 0 317 1,25 Таблица 59 СКОРОСТЬ ЗВУКА, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СКОРОСТИ И ОТНОШЕНИЕ УДЕЛЬНЫХ ТЕПЛЭЕМКОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ПАРОВ Вещество t, °с с, м/сек Ас/At, м/с.ек*град X 97,1 239 0,32 1,106 134 251 1,106 97,1 202 0,3 1,089 134 213 1,084 втор-Бутиловый спирт 134 215 1,074 тргт-Бутиловый спирт 134 180 1,172 Виниловый эфир ук¬ сусной кислоты (винилацетат) . . 134 203 1,076 Водяной пар .... 134 494 1,329 я-Гексан 134 199 1,168 Диметиловый эфир . 25 246 0,39 1,162 97,1 274 1,14 Дипропиловый эфир 97,1 194 1,338 Дихлорэтан .... 97,1 181 0,24 1,094 134 190 1,091 Диэтило вый эфир . . 97,1 206 0,3 1,066 134 217 1,065 Изопропиловый спирт 97,1 255 0,4 1,316 134 270 1,328 Метиловый спирт . . 97,1 335 0,46 1,197 134 352 1,197 Метилциклогексан . 134 185 1,055 Пентан 134 220 1,067 я-Пропиловый спирт 134 244 1,095 Сероуглерод .... 97,1 220 1,235 Хлористый метилен . 97,1 204 0,24 1,181 134 213 1,161 Хлороформ 97,1 171 0,24 1,187 134 180 1,172 Циклогексан .... 97,1 191 0,3 1,059 134 202 1,058 Четыреххлористый углерод 97,1 145 1,110 134 153 1,109 Этилметилкетон . . 134 223 1,076 Этиловый спирт . . . 97,1 269 0,4 1,114 134 284 1,12 Этиловый эфир ук¬ сусной кислоты (этилацетат) . . . 97,1 189 0,27 1,076 134 199 1,048
318 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах рассмотрим здесь только важнейшие данные, указав на обзоры Кнезера [3286], Номото [3656, 3657] и Петралья [4942]. В табл. 58 приведены значения скорости звука в различных газах, а также соответствую¬ щие температурные коэффициенты. В последнем столбце приведено отношение удельных тепло¬ емкостей х, рассчитанное по найденной скорости звука. Согласно Харди и Пильмайеру [781, 1584], наиболее вероятное значение скорости звука в сухом воздухе при 0° С по существующим в настоящее время данным равно с=33\>45± ±0,05 м!сек (см. также Пильмайер [1577]). В табл. 59 собраны значения скорости звука и температурного коэффициента для различных паров по измерениям Джаткара [993—1000] (см. также работы Рейлстоуна [1655] и Томпсона [2061]). Давление, атм Фиг. 358. Зависимость скорости звука от давления для углекислого газа в критической области. Хергет [830, 831] исследовал зависимость скорости звука от давления для углекислого га¬ за при давлениях от 5 до 98 атм и температурах от 28 до 38° С и для этилена при давлениях от 35 до 75 атм и температурах от 9,7 до 23° С. Результаты его измерений для углекислого газа приведены на фиг. 358. В критической области кривые изменения скорости звука имеют острый минимум; точные измерения в этой области дают разброс в крутизне этих кривых, но не в значении скорости звука. Ниже критической точки минимумы скорости звука получаются при значениях давления и температуры, отвечающих кривой испарения. Как уже было предсказана Эйкеном1), выше критической точки значения давления и температуры, соответствующие ми¬ нимуму скорости звука, лежат на продолжении той же кривой (см. также [933] и измерения на высоких частотах Шпаковского [1983]). Согласно измерениям Андерсона и Дельсассо [2318], на частоте 572 кгц минимальное значение скорости звука в углекислом газе составляет 141,6 м!сек\ оно достигается при критической температуре 31,5° С и при давлении 73, 55 атм, несколько превышающем критическое давление. Ниже критической температуры результаты из¬ мерения колеблются неопределенно между зна¬ чениями скорости, отвечающими соответственно жидкой и газообразной фазам; эти значения равны 208 и 179 м/сек при 29° С. Дальнейшие измерения скорости звука,в га¬ зах вблизи критической точки выполнили Чи- новет и Шнейдер [4651]—в Хе, Иттербек с сот- трудниками [3107]—в 02, Ar, N2, Н2 и Не, Клинг, Николини и Тиссо [3280]—в С5Н12> Нури [3666, 3667, 4901]—в С02, N20 и С2Н6> Таблица 60 СКОРОСТЬ ЗВУКА В НЕКОТОРЫХ ГАЗАХ, НАХОДЯЩИХСЯ В ЖИДКОМ И ГАЗООБРАЗНОМ СОСТОЯНИЯХ, ПРИ ОДИНАКОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Парбрук и Ричардсон [3720]—в С02 и С2Н4 и Шнейдер [4007, 4008]—в SFe. В табл. 60 приведена сводка данных Иттербека [3107] для измеренных скоростей звука в различных газах, *) Е и с k е п, Phys. Zs., 35, 708 (1934).
§ 3. Скорость звука в газах 319 находящихся в жидком и газообразном состоя¬ ниях, при одной и той же температуре; отноше¬ ние сж/сГ, которое теоретически (см., например, Киттель [1049]) должно равняться отношению L/Lcb., где L—расстояние между центрами двух смежных молекул, LCB.—длина свободного про¬ бега, достигает наименьшего значения для Н2 и Не. Зависимость скорости звука от давления в воздухе, азоте, гелии и водороде при высоких Фиг. 359.||Зависимость скорости звука от давления в воздухе, азоте, водороде и гелии. давлениях была исследована Ходжем [891] (см. также [935]); результаты его измерений приве¬ дены на фиг. 359. Новые измерения скорости звука в интер¬ вале температур от—78 до + 200° С при давле¬ ниях до 70 атм были выполнены при помощи интерферометра с двумя кристаллами Шнейде¬ ром и Тиссеном [4009]; целью измерений было нахождение зависимости от давления второго вириального коэффициента и отношения тепло¬ емкостей. Недавно Лакам [4825] выполнил из¬ мерения скорости звука в азоте при давлениях до 1150 атм. Лакам и Нури [4826] сообщают об измерениях в чистом аргоне при давлениях до 950 атм\ скорость звука растет линейно от значения 331 м!сек при давлении 91 атм до значения 700 м!сек при давлении 919 стм. Измерения скорости звука при давлениях 1—0,01 атм и очень низких температурах в 02, Н2, N2 и С02 произведены Иттербеком и Марин- сом [971, 972], в NH3—Иттербеком и Лауверсом [970], в СО, Е)2 и воздухе—Иттербеком и Донни¬ ком [968, 969] и в 02, Аг и D2—Иттербеком и Пе- мелем [978, 979]. Эти работы позволили, в част¬ ности, определить второй вириальный коэффи¬ циент для этих газов. Измерения скорости звука в воздухе и в С02 при комнатной темпера¬ туре и давлениях до 0,02 атм производились также Пумпером [1645]. Целый ряд работ посвящен вопросу о темпе¬ ратурной зависимости скорости звука. Квигли [1650] на основании своих измерений в свобод¬ ном от углекислого газа сухом воздухе и в ме¬ тане при температурах 90—273° К дает следующие формулы: для воздуха с2 = 3,007 • 10"2Г2 + + 3,8762- 102Г+806 + + 1,8043* 0364- 10Т“2, для метана с2=6,6176.102Г+ +1,0016 • Ю6^1-1,3846.108Г-2. Измерение скорости звука в парах пропилена в интервале температур 0—217° С было вы¬ полнено Телфейром [2050] для определения температурной за¬ висимости теплоемкости при по¬ стоянном объеме. Шератт и Гриффитс [1924] при помощи описанной в п. 2 настоящего параграфа установ¬ ки измерили скорость звука в окиси углерода в интервале температур 1000—1800° С и оп¬ ределили на основании этих измерений теп¬ лоемкость данного газа. Иттербек и Вермелен [983], а также Иттербек и Тис [982] провели измерения для легкого и тяжелого водорода при температурах от комнатной до—210° С. Иттербек и Тис произвели измерения в том же интервале температур также и для гелия и неона. К некоторым другим работам Овербека и Кендалла [ 1480], Овербека и Вилера [1481], Пенмана [1551] и Уорнера [2115], которые за¬ нимались исследованием зависимости дисперсии в С02 от температуры, а также к аналогичным работам Эйкена с сотрудниками [569, 570, 572, 573, 577, 1142) мы еще Еернемся ниже. Влияние на скорссть звука магнитного поля, направленного перпендикулярно к звуковому пучку, было исследовано Иттербеком и Марин- сом [971] для 02, С2 и N2 и Иттербеком и Тисом [980, 981] для 02 и N0. Ни в одном из случаев не было обнаружено измеримого эффекта; в то же время оказалось, что поглощение звука падает
320 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах с увеличением напряженности магнитного поля (см. § 4, п. 3 этой главы). Мы уже упоминали в гл. III, § 3, что в 1925 г. Пирс [1588] путем интерферометрических из¬ мерений обнаружил увеличение скорости звука в С02 при повышении частоты. Его измерения дали для частоты 42 кгц скорость 258,8 ж/ce/c, для частоты 98 кгц скорость 258,9 м!сек и для частоты 206 кгц скорость 260,2 м!сек. Классическая тео¬ рия распространения звука не дает объяснения этому интересному явлению, истолкование кото¬ рого требует учета внутримолекулярных про¬ цессов. Как известно, в общем случае молекулы мно¬ гоатомного газа могут иметь, помимо трех посту¬ пательных и трех вращательных степеней сво¬ боды, еще множество внутренних колебательных степеней свободы. Согласно теореме кинетиче¬ ской теории газов о равномерном распределении энергии по степеням свободы, при термодинами¬ ческом равновесии все степени свободы, участ¬ вующие в обмене кинетической энергии, обла¬ дают в среднем одинаковой энергией, равной ^kT (k—постоянная Больцмана, Т—абсолютная температура). При этом по мере увеличения числа степеней свободы отношение удельных теплоемкостей газа уменьшается. При распро¬ странении звуковой волны в многоатомном газе в пучностях давления происходят периодические изменения давления; тепловая энергия, выделяю¬ щаяся при сжатии, распределяется как по внеш¬ ним степеням свободы, так и по внутренним, соответствующим собственным колебаниям мо¬ лекул. Легко видеть, что для возбуждения этих колебаний требуется некоторое время; поэтому при достаточно быстром изменении давления, т. е. при частоте, превышающей некоторое зна¬ чение, они более не будут возбуждаться. В этом случае распространение звука происходит так, как если бы невозбужденных степеней свободы вообще не существовало и, следовательно, газ обладал бы большим значением отношения удельных тзплоемкостей. Согласно формуле (265), скорость звука должна при этом увели¬ чиваться. Замечательно, что это явление было предсказано Лорентцом1) уже в 1880 г. Теория дисперсии звука с учетом вязкости ц теплопроводности газа дана в 1928 г. Герц- фэльдом и Райсом [855]. Позднее Буржен [317— 320], Кнезер [1062], Рутгере [1775], Ричардс *) Н. A. L о г е n t z, Les equations du mouvement des gaz et la propagation du son suivant la theorie cineti- que des gaz, Arch, neerl. sci. exact, natur., 16, 1 (1880). [1714, 1715] и Розе 11752] разработали, прене¬ брегая влиянием вязкости и теплопроводности, аналогичные, более или менее наглядные теории этого явления. В дальнейшем мы в основном будем придер¬ живаться представлений Кнезера, согласно ко¬ торым мгновенное сообщение газу энергии при сжатии можно представить себе примерно сле¬ дующим образом (фиг. 360). Суммарная сообщен¬ ная энергия АЕ вызывает в первую очередь увеличение внешней энергии Еа (энергии п осту п ате л ьн ог о д в ижен и я молекул) до уровня, пре¬ восходящего соответствующее равновесное значение. Затем начинается постепенное умень¬ шение внешней энергии Еа до равновесного значения, причем часть энергии перехо¬ дит на внутренние степени свободы. Объем газа V изме¬ няется в соответствии с изме¬ нением полной энергии, в то время как давление р в основ¬ ном определяется внешними степенями свободы (энергия Еа), противодействующими уменьшению объема и воспринимающими теплоту сжатия. Чем быстрее происходит сжатие, тем меньше сжимаемость газа, т. е. тем больше его сопротивление уменьшению объема; в результате уменьшения сжимаемости скорость звука при увеличении частоты должна увеличиваться. Выпадение некоторых степеней свободы из распределения энергии при распространении звука означает уменьшение эффективной тепло¬ емкости, поскольку сообщение данного количе¬ ства энергии обусловливает теперь большее уве¬ личение поступательной энергии молекул, т. е. температуры газа. Пусть Е—полная энергия, Еа—поступательная, или внешняя, энергия мо¬ лекул газа, а Е{—вся остальная энергия, рас¬ пределенная по внутренним степеням свободы; тогда где Cv—нормальная молярная теплоемкость при постоянном объеме, соответствующая возбуж¬ дению всех степеней свободы, а Сш и Cvi соот' ветственно молярные теплоемкости при постоян¬ ном объеме внешних поступательных и внут¬ ренних колебательных степеней свободы. Ясно, что при повышении частоты, когда, согласно Фиг. 360. Зави¬ симость от времени величин, опреде¬ ляющих состоя¬ ние, при быстром сжатии.
§ 3. Скорость звука в газах 321 нашим представлениям, колебательные степени свободы не возбуждаются, удельная теплоем¬ кость Cv уменьшается до значения Ст. Согласно (264), скорость звука определяется формулой Но Cp — CV = R; следовательно, (272) Отсюда следует, что уменьшение Cvi до нуля при повышении частоты должно вызвать увеличение скорости звука до значения Вводя в выражение (272) частоту звука (фак¬ тическое выполнение расчетов увело бы нас за рамки этой книги, поэтому мы отсылаем чита¬ теля к оригинальным работам Кнезера [ 1062] или Рутгерса [1775], а также к обзору Гроссмана Г33]), получаем следующие дисперсионные фор¬ мулы для скорости звука и отношения тепло¬ емкостей: (274a) Здесь у обозначает среднюю продолжительность жизни кванта энергии, т. е. промежуток времени между переходом поступательной энергии в квант внутримолекулярной энергии и его об¬ ратным переходом в поступательную энергию. Введение понятия продолжительности жизни кванта вполне обосновано, поскольку обмен энергии между внешними и внутренними степе¬ нями свободы носит квантовый характер. Иногда через у обозначают также время установления, или время релаксации, и определяют эту вели¬ чину уравнением (275) где Cv\ —полная теплоемкость внутренних коле¬ бательных степеней свободы, C[i—эффективная теплоемкость колебательных степеней свободы при изменении температуры газа в течение весьма короткого промежутка времени t (см. также § 4', п. 3 этой главы и особенно фиг. 369). 21 Л. Бергман Легко убедиться, чтоприш—>0, т. е. на низких частотах, формула (274) принимает вид это та же формула, что и полученная выше для случая распространения звука без учета внутри¬ молекулярных процессов. При аз—> оо скорость звука стремится к своему верхнему предельному значению. Из двух последних выражений получаем (276) Отсюда можно, например, по предельным значениям скорости звука найти теплоемкость колебательных степеней свободы Cvi и тем са¬ мым определить, какие степени свободы обус¬ ловливают дисперсию. Фиг. 361. Дисперсия звука в угле¬ кислоте. На фиг. 361 изображена зависимость квад¬ рата скорости звука в С02 от \gf (кривая дис¬ персии). Кружками обозначены эксперименталь¬ ные значения с. Из рассмотрения кривой видно, что для С02 при lg/=5,89, т. е. при /=788 кгц, колебательные степени свободы совершенно не принимают участия в адиабатическом изменении состояния. При частоте кривая дисперсии имеет точку перегиба. Это соотношение позволяет определить величину По дисперсионной формуле можно рассчитать наклон кривой дисперсии в точке fw:
Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах При наличии кривой дисперсии, построенной по достаточному количеству экспериментальных то¬ чек, наиболее простой метод нахождения fw заключается в проведении на высоте i (do—cl) прямой, параллельной оси f. Пересечение этой прямой с кривой дисперсии и дает искомую точ¬ ку fw. Если известны с0 и то, зная какую- нибудь пару значений / и с, можно найти fw, пользуясь выражением Это выражение получается путем исключения у из (277) и (274). Кроме Кнезера, теорию дисперсии звука дал также Рутгере [1775]. Подобно Эйнштейну [550], давшему теорию дисперсии звука в диссоции¬ рованных газах, он рассматривает газ, в котором распространяется звуковая волна, как смесь двух газов—возбужденного и обычного. Рутгере приходит к той же дисперсионной формуле, что и Кнезер (см. также [1067]). Позднее этим вопросом занимался Буржен [317—320], а также Сакстон [1810, 1812]; очень упрощенный вывод дан у Генри [828а]. Марине [1286] предложил упрощенную теорию диспер¬ сии звука, а Сакади [1786] исследовал влияние теплопроводности на дисперсию звука. Во всех этих работах учитывается лишь один вид колебаний и соответственно только одно характерное время установления. Ричардс [1714, 1715] и Розе [1752] разработали теорию диспер¬ сии для газов, имеющих 3 и 5 внутренних степе¬ ней свободы с различными внутренними энергия¬ ми и с различными временами релаксации. Сюда же следует отнести новую работу Шефера [1840] о дисперсии звука при наличии нескольких соб¬ ственных колебаний. В работе показано, что даже незначительные отклонения эксперимен¬ тальной кривой дисперсии от обычной кривой простейшего типа позволяют определить отно¬ шение времен установления для отдельных соб¬ ственных колебаний. Более подробное рассмот¬ рение этих чрезвычайно интересных работ завело бы нас слишком далеко. Приведенные и приво¬ димые ниже соображения достаточно ясно пока¬ зывают, что измерения скорости звука в газах позволяют делать заключения о важных внутри¬ молекулярных процессах (см. также Кнезер [3286—3288], Колер [3304], Номото [3656, 3657, 3661] и Бейер [4600]). Выше уже упоминалось'об определении вре¬ мени установления у. Зная у, можно вычислить постоянные k01 и k1Qy характеризующие стати¬ стическую частоту перехода кванта поступатель¬ ной энергии (0) в квант вращательной или колеба¬ тельной энергии (1) или наоборот. Квантовая статистика дает следующее соотношение между числом возбужденных молекул пх и числом не¬ возбужденных молекул па: другими словами, величины l/k01 и l/k10 пред¬ ставляют собой средние промежутки времени, в течение которых молекула находится соответ¬ ственно в нормальном и возбужденном состоя¬ ниях. Время установления у связано с k01 и k10 выражением1) При термодинамическом равновесии, т. е. при dn1/dt=0, справедливо соотношение где k—постоянная Больцмана, Т—абсолютная температура, h—постоянная Планка, f—коэф¬ фициент вырождения газа, v0—собственная ча¬ стота осциллятора. Из этого соотношения и из выражения (281) можно рассчитать значения k01 и k10. Наконец, введя вероятность эффективных соударений как отношение числа эффективных соударений к общему числу соударений, полу¬ чим, исходя из кинетической теории газов, вероят¬ ности Р10 и Р01 возбуждения и уничтожения одного кванта (при одинаковых молекулах газа): и откуда где d—диаметр молекулы с молекулярным ве¬ сом М и S—постоянная молекулярного притяже¬ ния Сутерленда. Величины Z01 и Z10, обратные Pqi и Ао> показывают, сколько в среднем требуется соударений для образования или уничтожения одного колебательного кванта. Двайер 1539] предложил оптический метод оп¬ ределения Z10 по спектрам поглощения. Чис- х) Поскольку обычно «1<Сп0, то &10>&01 И Т можно практически положить равным 1/&Ю, т. е. равным про¬ должительности жизни возбужденного колебательного кванта.
§ 3. Скорость звука в газах 323 ленные значения d и S для различных газов приведены, например, в работах Эйкена и Бек¬ кера [572]. В качестве примера возьмем углекислый газ, в котором Пирс впервые обнаружил дисперсию звука. Первые точные измерения в С02 были произведены Кнезером [1061, 1063]. Как пока¬ зали эти измерения, скорость звука остается практически постоянной при частотах ниже 100 кгщ на более высоких частотах скорость звука увеличивается примерно на 4% и на ча¬ стоте, превышающей 1000 кгц, снова принимает постоянное значение. В области дисперсии ско¬ рость звука увеличивается примерно на 1,6% на октаву. Измерения Валлмана [2111] и Эй¬ кена и Беккера [570, 572] дают для времени установления при температуре 18° С и давлении 760 мм рт. ст. значение 5,7-10~6 сек. Отсюда следует, что для перехода поступательной энер¬ гии в квант колебательной энергии требуется округленно 670 000 соударений, в то время как обратный переход в энергию поступательного движения происходит уже после Z10=51 000 со¬ ударений. Теплоемкость внутренних степеней свободы, выпадающая на высоких частотах, согласно Кнезеру и Цюльке [1080], равна С* =1,765. Линейная молекула углекислого газа имеет две одинаковые вращательные степени свободы, полностью возбужденные уже при комнатной температуре, а также три колебательные степени свободы, соответствующие одному поперечному и двум продольным типам колебаний. Из этих двух последних одно колебание совсем не воз¬ буждается при комнатной температуре, а другое обусловливает очень малую долю теплоемкости, равную всего 0,142. Спектроскопические иссле¬ дования в инфракрасной области показали, что поперечное колебание соответствует значению СгЛ =1,690; это хорошо совпадает с данными, по¬ лученными при опытах с ультразвуком. Отсюда ясно, что именно прекращение возбуждения по¬ перечного колебания обусловливает увеличение скорости звука (см. также работы Эйкена, Мюке и Беккера [576] и Кнезера [1064]). Здесь следует еще раз отметить, что все приведенные выше рассуждения относятся лишь к тому случаю, когда уменьшение теплоемкости и обусловленное им увеличение скорости звука определяется только одним типом квантового перехода. В принципе каждому собственному колебанию молекулы должна соответствовать своя область дисперсии, причем отдельные об¬ ласти могут перекрываться. Однако, несмотря на многочисленные попытки ряда исследовате¬ лей, в частности Эйкена и его сотрудников [569, 575, 577, 1142], до настоящего времени не удалось экспериментально обнаружить подобного рода ступенчатой кривой дисперсии. По мнению Эйкена [575], не исключается, что различным собственным колебаниям (например, в С02 или в N202) соответствуют различные числа соуда¬ рений Z. Однако весьма вероятно, что уже после нескольких соударений происходит выравнива¬ ние колебательной энергии между различными видами колебаний (даже если отношение соб¬ ственных частот составляет 1 : 2), и следова¬ тельно, удается наблюдать лишь величины, связанные с числом соударений, соответствую¬ щим частоте наиболее легко возбуждаемого колебания. Бушману и Шеферу [393] удалось, повысив точность ультразвукового интерферометра, опре¬ делить время установления различных собствен¬ ных колебаний в газах С02, NH3, N20 и (СН3)20 по незначительным отклонениям эксперимен¬ тальной кривой дисперсии от кривой обычного типа. Эти исследования показали также, что колебания, вызываемые соударением, происхо¬ дящим в направлении оси молекулы, возбуж¬ даются легче, чем колебания, для возбуждения которых требуется удар, перпендикулярный коси. Валлман [2111], Рейлстоун и Ричардсон [1656], а также Эйкен и Беккер [572] исследо¬ вали зависимость времени установления тепло¬ емкости, обусловленной колебаниями, от давле¬ ния в С02 и показали, что у обратно пропорцио¬ нально давлению. Следовательно, согласно формуле (274), понижение давления вдвое и удвоение частоты должны одинаково изменять скорость звука. Это обстоятельство существенно с точки зрения техники измерений, поскольку оно позволяет построить всю кривую дисперсии, используя только одну частоту и изменяя лишь давление газа. Расчет зависимости скорости звука в многоатомном газе от давления выполнил Пусат [3813]. Температурная зависимость дисперсии звука в С02 исследована Эйкеном и Беккером [572],. Иттербеком и Маринсом [974], Пильмайером и Байерсом [1583], Овербеком, Кендаллом и Виле¬ ром [1480, 1481]. Критический обзор всех этих измерений приведен у Пильмайера [1579]. По¬ скольку при повышении температуры теплоем¬ кость, обусловленная колебательными степенями: свободы, увеличивается, величина Соо—с0, т. е. дисперсия скорости звука, также растет при повышении температуры. Это показано на фиг. 362, где кружки соответствуют эксперименталь¬ ным данным, полученным различными, авто¬ 21*
324 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах рами. В чистом углекислом газе число соударе¬ ний, необходимое для одного квантового пере¬ хода от колебательной степени свободы, умень¬ шается примерно в 4 раза при повышении температуры от—32 до +145°. Овербек и его сотрудники [1480, 1481] отме¬ чают, что подобного рода измерения при высо¬ ких температурах требуют соблюдения особых предосторожностей, поскольку выделение сле¬ дов какого-либо ' постороннего газа из каких- нибудь частей прибора может привести к иска¬ жению результатов измерений. Как это будет Фиг. 362. Температурная зависимость с0 и ст для углекислоты. доказано ниже, наличие даже следов посторон¬ них газов значительно изменяет величину дис¬ персии звука в газе. В настоящее время при помощи ультразвука исследована дисперсия звука в следующих газах: CF4 1398], (СН3)20 [393],СН3С1 [4943], СН3СНО 192, 93], СН4 [569], С„Н4 [3662], СО [227, 1924], СОЗ [5691, С12 1570, 572, 1894], Н2 [1079, 1706, 1707, 1723, 1999, 2000, 2111|, Щ221, 2111], NH, [393, 1543, 1994, 3677], N0 [227], N20 [393, 574, 577, 1080], S02 [4944]. В диапазоне частот 65—1480 кгц дисперсия звука не была обнаружена ни в N2, ни в Н2, что находится в согласии с теоретическими со¬ ображениями (см., например, [1758]). Только в последние годы Стюарту [1999] и Родсу [1706, 1707] удалось обнаружить диспер¬ сию звука на высоких частотах также и в водо- роде. При этом использовался интерферометр, показанный на фиг. 355. Жмуда [4529] нащел также дисперсию порядка 3% в азоте; точка перегиба кривой дисперсии лежит около 220 мггц!атм. На фиг. 363 приведена кривая дисперсии обычного водорода при комнатной температуре. Аналогичные кривые получаются как для чи¬ стого параводорода, так и для смесей равных Фиг. 363. Дисперсия звука в водороде. частей орто- и параводорода, а также для дей¬ терия [4173—4175]. Рассчитанная по кривым дисперсии энергия колебательных степеней сво¬ боды, исчезающая на высоких частотах, в точ¬ ности отвечает энергии вращательных степеней свободы. Тем самым было впервые эксперимен¬ тально показано, что время установления вра¬ щательных колебаний имеет конечную величину (согласно Стюарту, время релаксации равно 1,7 • 10-8 сек.; расчет времени релаксации при¬ веден у Маринса [3483]); это позволило изучать акустическим методом возбуждение вращатель¬ ных степеней свободы при соударениях молекул. Измерения Талера [4245, 4246] показали, что дисперсия порядка 7% наблюдается и в кисло¬ роде, в области 53 мггц!атм; дисперсия вызвана также релаксацией вращательных колебаний с временем 5,24-10~9 сек. Наконец, следует еще упомянуть об измере¬ ниях дисперсии звука в парах. После того как Рейлстоун [1655] обнаружил дисперсию в парах бензола и сероуглерода, Джаткар. и Лакшми- нарайанан [1000] произвели исследования в па¬ рах бензола, я-гексана, хлороформа, сероугле¬ рода, различных спиртов, простых и сложных эфиров. Ламберт и Раулинсон [3373] произвели, далее, многочисленные измерения в парах орга¬ нических веществ; дисперсия была обнаружена только в парах бензола, циклопропана и этана. Недавние измерения Чжена 12629а] подтвердили
$ 3. Скорость звука в газах 325 наличие дисперсии в парах бензола, обуслов¬ ленной выпадением поступательных степеней свободы. Измерения скорости звука в перегре¬ том водяном паре были произведены Вудберном [4462]. В связи с указанными в § 1, п. 3 и § 2, п. 3 этой главы фактами большей скорости звука в жидком цис-дихлорэтилене по сравнению с соот¬ ветствующим траяс-соединением и примерно удвоенным поглощением в ^^-соединениях по сравнению с транс-соединениями Сетт, Бусала и Хаббард [3069, 5020] исследовали дисперсию ультразвука в парах этих веществ при темпера¬ туре 32° С и при давлениях 12—250 мм рт. ст. Для паров обоих веществ были найдены по две области дисперсии: одна общая область при //р =3,5 мггц!атм и область при 30 мггц!атм для ц^с-соединения и соответственно область при 90 мггц!атм для транс-соединения. Максимумы молекулярного поглощения для ^с-соединения имеют место при 3,44 и 28,7 мггц/атм, а для траяс-соединения—при 3,46 и 84 мггц/атм. Весьма важные результаты дали измерения дисперсии звука в газовых смесях, в частности в случае малых количеств примеси. Впервые такие исследования были осуществлены Ричард¬ сом и Ридом [1713, 1718, 1723] в С2Н4 с примесью Аг, Не, N2 и Н2. Позднее Эйкен с сотрудниками [569, 572, 574, 577, 1142, 1143] особенно тща¬ тельно исследовали дисперсию в Cl2, С02, N20, СН4 и COS с примесью различных посторонних Гсзов. Иттербек с сотрудниками выяснили вли¬ яние Н2, D2, Н20 и D20 на скорость звука в С02 [976], а также исследовали скорость звука в смесях Аг—Не, Аг—Н2, Н2—Не[967], Н2—N2, Н2—02, Н2—СО, Не—N2, Не—02 [3113], в особенно¬ сти при низких температурах. Теоретическое рассмотрение этой проблемы дано в работах Иванеску [984], Патата и Бартоломе [1543] и Соколу [4126]. Обзор вопросов кинетики ре¬ акций, относящихся к этой области, приведен у Эйкена [567]. На фиг. 364 показано увеличение отношения теплоемкостей х в зависимости от lg(/7p) (f— частота звука в гц, р—давление газа в атм) для случая С02. Как видно из рассмотрения графи¬ ков, примесь Ne и Аг не оказывает никакого влия¬ ния на кривую дисперсии, тогда как добавление Н2, СН4, Не, НС1 и Н20 вызывает более или менее значительное перемещение кривой в сто¬ рону высоких частот. Так, например, в чистом С02 при lg(/7p)=5,3 (что соответствует частоте 200 кгц) колебательные степени свободы оказы¬ ваются полностью выключенными. Добавление 5% Не обусловливает заметное уменьшение отно¬ шения теплоемкостей, а добавление 14,1% НС1 приводит теплоемкость к статическому значению., Аналогичное явление наблюдается при добав¬ лении С12 и N02. Добавление активных посто¬ ронних газов приводит к уменьшению времени установления: наличие реакционно-способных Фиг. 364. Дисперсия звука в углекислоте с посторон¬ ними примесями при комнатной температуре. /—чистая C02+Ne+Ar, //—С02+5%Не, ///—С02+ 11,3% СН4, IV—измерения Кнезера (о), V—С02+5,7% Н2, VI—С02+ + 12,3 %Н2> VII—С02+14,1%НС1, VIII—С02+2,8 %Н20. молекул постороннего газа при известных усло¬ виях существенно снижает сравнительно боль¬ шое число соударений, необходимое для пере¬ хода энергии от колебательных степеней сво¬ боды. Говоря другими словами, наличие моле-, кул постороннего газа существенно уменьшает продолжительность жизни колебательных кван-^ тов. В табл. 61 приведены числа соударений Z10, Таблица 61 ЧИСЛО СОУДАРЕНИЙ, НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ КВАНТОВОГО ПЕРЕХОДА ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ ОТ МОЛЕКУЛЫ ОСНОВ- НОГО ГАЗА ПРИ 20° С Основной газ Добавленный газ Cl2 n2o co2 Без примеси . . . . J 34 000 7 500 — 1 — — 50 000 N2 43 000 — — Аг >32 000 33 000 47 000 900 1000 2 600 н2 780 650 300 d2 — 400 — 230 3 600 — 190 840 2 400 NH3 — 450 — 120 — 130 — 105 105
326 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах необходимые для квантового перехода энергии колебаний от молекулы основного газа при ком¬ натной температуре (по измерениям дисперсии ультразвука Эйкена и Кюхлера [575]). Таблица 62 ЗАВИСИМОСТЬ ВРЕМЕНИ УСТАНОВЛЕНИЯ в С02 от ХАРАКТЕРА ДОБАВЛЕННОГО ПОСТОРОННЕГО ГАЗА ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ Газовая смесь Время установления, 10-6 сек . С02—СОа 11,6 С02—Не 0,84 0,46 С02—Ne 0,23 С02—СН4 0,17 0,084 С02—Н2 0,029 С02—D20 0,0098 С02-Н20 0,0058 В табл. 62 приведены значения времени установления у для С02 при наличии различных посторонних газов при комнатной температуре (по измерениям Иттербека и Маринса [974]). Как видно из этих данных, активирующее влия¬ ние легких молекул постороннего газа значи¬ тельно превышает влияние тяжелых молекул. При повышении температуры время установле¬ ния уменьшается для всех смесей газов, кроме С02—Н2 и С02—D2, что следует также и из теоретических соображений. К аналогичным результатам пришли Валл- ман [2111], изучивший дисперсию звука в С02 при наличии примеси посторонних газов, и Мет- тер [1349, 1350], исследовавший вероятность перехода колебательной энергии при соударении молекулы С02 с молекулами парообразной воды, СО, NO и N2 и показавший, что вероятность обмена энергии при соударении тем больше, чем больше тепловой эффект реакции, возможной между соударяющимися частицами. Пильмайер, Сакстон и Телфейр [1574, 1585, 1586] исследовали дисперсию звука в С02 при добавлении различных количеств паров воды; сюда же относится теоретическая работа Сек¬ стона [1811]. Дисперсию звука в этилене и ее изменение при добавлении Н2 и D2 исследовал Ричардс [1716]. Атмосферный воздух также является газовой смесью. Недавно весьма точными измерениями Энер, Гэбриш и Хаббард [2744] обнаружили в сухом воздухе, свободном от С02, дисперсию порядка 5% при 100 мггц!атм. Как и следовало ожидать, дисперсия лежит в области значений f/p между соответствующими значениями для кислорода и азота. Время релаксации для пере¬ хода поступательной энергии во вращательную составляет для воздуха 2,29-10~9 сек. Ишии [959], а также Киношита и Ишии [1046] исследовали скорость звука в воздухе при различном содержании паров воды в диапа¬ зоне частот 288—2890 кгц. Как показали их измерения, скорость звука в воздухе cf при парциальном давлении водяных паров е выра¬ жается формулой где ct—скорость звука в сухом воздухе, а А— постоянная, зависящая от частоты; при частоте 730 кгц А =0,00023. Зависимость А от частоты, по-видимому, указывает на дисперсию звука в во¬ дяных парах. Моктар и Ричардсон [1367] также измеряли скорость звука в воздухе в зависимости от содер¬ жания водяных паров. Измерения показали, что при повышении влажности воздуха скорость звука сначала быстро увеличивается, затем про¬ ходит через максимум, несколько уменьшается и, наконец, снова возрастает. При этом с повы¬ шением частоты максимум перемещается в сто¬ рону меньших значений влажности. Объяснение всех описанных выше явлений дается в работе Франка и Эйкена [638], которые показали, что взаимное возмущение электронных оболочек соударяющихся молекул оказывает чрезвычайно большое, если не решающее, влия¬ ние на частоту перехода энергии от поступа¬ тельных к колебательным степеням свободы. Из опыта следует, что возбуждение колебаний молекулы не всегда определяется массой соуда¬ ряющейся с ней молекулы, и, таким образом, принципы .классической механики здесь непри¬ менимы. Возбуждение соударяющихся молекул, не обладающих взаимным химическим сродст¬ вом или обладающих им в очень малой степени, маловероятно, и поэтому влияние соударений на изменение скорости звука оказывается чрезвы¬ чайно малым. Возбуждение может оказаться в 100 раз более интенсивным, если соударяю¬ щиеся частицы способны вступать между собой в химические реакции, хотя нельзя утверждать, что при соударениях происходит химический обмен энергией. Эйкен и Беккер [572] чрезвычайно наглядно иллюстрировали описанные выше явления, до¬
§ 3. Скорость звука в газах 327 бавляя к хлору в одном случае азот, а в другом углекислый газ. Углекислый газ оказался при¬ мерно в 100 раз эффективнее азота, хотя физи¬ ческие свойства этих газов весьма сходны. Да¬ лее, предварительные опыты показали, что изме¬ нение способности смеси С12—С02 к химической реакции (например, путем облучения светом) при¬ водит к заметному изменению скорости звука. Ричардсон [17271 пытался воздействовать на дисперсию звука в углекислом газе, облучая его светом, имеющим частоту собственных коле¬ баний молекул (инфракрасным излучением, полу¬ ченным от нагретой трубки, заполненной С02; длина волны света ^ и 15 р.). Однако в резуль¬ тате наблюдалось лишь увеличение поглощения; в критической области 90—100 кгц дисперсия оставалась неизменной. Еще более сложные закономерности наблю¬ даются для частично диссоциированных газов. Задолго до постановки вопроса об изменении теплоемкости вследствие прекращения возбу¬ ждения колебательных и вращательных степе¬ ней свободы в звуковом поле Эйнштейн [550] указал на то, что в частично диссоциированном газе должна иметь место дисперсия звука: так, например, равновесие диссоциации четырехокиси азота N204=2N02, поскольку оно зависит от давления и температуры, должно непрерывно из¬ меняться в поле звуковых волн, если, конечно, предполагать, что скорость реакции настолько велика, что диссоциация может следовать за из¬ менениями состояния в звуковой волне. Зелле [1912] и Грюнайзен и Гёнс [756] (в области слы¬ шимых частот до 15 кгц) и позднее Кистяковский и Ричардс [1048] безуспешно пытались устано¬ вить наличие дисперсии звука в N204. Лишь Ричардсу и Риду [1719, 1720] удалось обна¬ ружить дисперсию звука вблизи частоты 450 кгц (см. также [2095]) и рассчитать константу скорости диссоциации для N204, оказавшуюся равной 5,3-104 сек.-1 при 25° С и 260 мм рт. ст. Однако, как особенно подчеркивает Титер [2046], нельзя пока с уверенностью решить, вызвана ли дисперсия диссоциацией или обусловлена ко¬ лебательными степенями свободы молекул. Как показали измерения скорости звука в парах уксусной кислоты в интервале темпера¬ тур 85—115° С (Стротер и Ричардс [2018]), константа скорости диссоциации при температу¬ рах между 85 и И 5° С и при давлении 174 мм рт. ст. не должна быть ниже 104 сек."1. Чрезвычайная сложность рассматриваемого вопроса видна уже из работы Кнезера и Гау- лера [1077], в которой дается формула для дис¬ персии звука в частично диссоциированном газе при некоторых упрощающих предположениях и обсуждается ее применение для случая четы¬ рехокиси азота. Оказывается, что заметной дис¬ персии звука следует ожидать только при рас¬ пространении исследований на более высокие частоты и при понижении давления и темпера¬ туры. Существующий экспериментальный мате¬ риал не позволяет сделать более существенных заключений. Дамкёлер [478, 479] воспользовался выска¬ занной Нернстом еще в 1910 г. идеей о примене¬ нии измерений дисперсии звука для исследова¬ ния реакций диссоциации. Он предлагает исполь¬ зовать измерения скорости звука для количест¬ венного исследования процессов диссоциации при быстро протекающих газовых реакциях (например, в горючих газах в области высоких температур). Для этой цели Дамкёлер выводит общую формулу для дисперсии звука и рас¬ сматривает влияние физических факторов, также способных вызывать дисперсию и тем самым приводить к искажениям при исследовании быст¬ рых гомогенных газовых реакций (см. также работу Мейкснера [1340]). До сих пор мы полагали, что дисперсия звука в газах вызывается только релаксацион¬ ными процессами при переходе энергии от по¬ ступательных к колебательным и вращательным степеням свободы. На фиг. 365 дано схематиче¬ ское изображение процесса установления равно¬ весия при термической диссоциации газа по Кнезеру. Работа, затраченная на сжатие, пре¬ вращается сначала в энергию поступательного движения молекул, происходящего с состав¬ ляющими, параллельными и перпендикуляр¬ ными направлению, в котором происходило сжа¬ тие. Затем часть со¬ общенной энергии переходит на враща¬ тельные степени сво¬ боды. Часть всего запаса энергии тра¬ тится на возбужде¬ ние внутримолеку¬ лярных колебаний, энергия которых, по- видимому, частич¬ но превращается да¬ лее в энергию дис¬ социации. Если, как это имеет место в NO, происходит расщепление основного со¬ стояния электронов, то часть энергии идет на заполнение высших уровней (инверсия спина электронов); требуемая для этого энергия, по Фиг. 365. Схематическое представление процесса уста¬ новления теплового равно¬ весия.
328 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах видимому, отбирается от поступательных сте¬ пеней свободы, как это и показано на фиг. 365. Каждой стрелке на фиг. 365 соответствует определенное время релаксации; если эти вре¬ мена сильно различаются между собой, то полу¬ чаются раздельные области дисперсии, что уже отмечалось выше. Поскольку время релаксации, при переходе 1, по порядку величины равно времени свобод¬ ного пробега молекул, соответствующая область дисперсии лежит в диапазоне частот 10—100 мггц и пока еще не наблюдалась экспериментально. На этих высоких частотах длина звуковой вол¬ ны по порядку величины делается равной длине свободного пробега газовых молекул; при этом будут испытывать столкновения моле¬ кулы, имеющие совершенно различные фазы колебания, сообщенного им звуковой волной. Это значит, что энергия звуковой волны будет пре¬ образовываться в тепло, т. е. что появится весь¬ ма большое затухание. С этим обстоятельством должна быть связана и дисперсия скорости звука. Примаков [1636] попытался рассчитать по¬ добную дисперсию скорости звука. Для одно¬ атомных газов он получил соотношение здесь с0—скорость звука на низких частотах, а I—длина свободного пробега молекул. Таким образом, при повышении частоты скорость звука будет уменьшаться в тем большей степени, чем более длина звуковой волны приближается к длине свободного пробега. Примаков указал, что проверка этого эффекта может быть осущест¬ влена путем понижения давления вместо повыше¬ ния частоты. При этом длина звуковой волны не изменяется, но длина свободного пробега растет. Независимо от Примакова, Цянь й Шамберг [4295] рассчитали скорость звука в разреженном газе, найдя, что изменение ско¬ рости не должно превышать 2%. Однако, как показали Линдсей1), а также Уленбек и Ван Чжан (см. [4607]), результаты Примакова и Цяня и Шамберга ошибочны, поскольку ими были использованы неправильные значения коэффициентов. Ввиду этого в последнее время Бойер [4607] снова занялся этой задачей. Для скорости звука в одноатомном газе при давлении р, вязкости т) и частоте / он нашел следующую формулу: где В—постоянная, лежащая между 2,81 и 3,15, в зависимости от того, рассматриваются ли моле¬ кулы, по Максвеллу, как упругие шары или как молекулы с потенциалом Ленарда—Джонса. Для проверки формулы (284) Бойер [2524, 4607] произвел на частоте 970 кгц интерферо- метрические измерения скорости звука в аргоне, гелии, азоте, кислороде и воздухе, свободном от С02, вплоть до давлений 2 мм рт. ст. В иссле¬ дованной области давлений скорость звука в ар¬ гоне повышается на 27%, в гелии—на 0,6, в кислороде—на 20, в азоте—на 16 и в воздухе— на 7%. Для одноатомных аргона и гелия фор¬ мула (284) отлично подтверждается. Аналогич¬ ные измерения в разреженном гелии выполнил Гринспан [2923, 2924], использовавший для этого описанный в п. 2 настоящего параграфа интерферометр с двумя кристаллами. § 4. ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА В ГАЗАХ 1. Основные сведения о поглощении звука в газах Так же как и для жидкостей, классическая теория дает для поглощения звука в газах при¬ веденную в § 2, п. 1 этой главы формулу куда входят лишь коэффициент вязкости т], коэффициент теплопроводности К, скорость звука с, плотность р и отношение удельных теплоемкостей х. Таким образом, и для газов полное погло¬ щение выражается суммой двух частей аг и а19 обусловленных вязкостью и теплопроводно¬ стью. Приведенная выше формула часто записы¬ вается в виде где безразмерная величина K' = (K/v\Cv) выра¬ жает зависимость между коэффициентом тепло¬ проводности К и коэффициентом вязкости т\. В табл. 63 приведены данные для ряда газов, а также вычисленные при их помощи величины а//2 или аг//2 и а,//2. Рассчитанный Стоксом [2004] коэффициент поглощения, обусловленный излучением тепла, l) R. В. Lindsay, Transmission of Sound Through Air at Low Pressures. Amer. Journ. Phvs., 16* 371 (1948).
§ 4. Поглощение звука в газах 329 Таблица 63 ДАННЫЕ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ГАЗОВ ПРИ 20° С Газ Р, 10~з г/смЗ с, 104 см/сек с» у], 10“4 г [см-сек К» К аг , 10-13 секЪ/см Ч ~j2~ » Ю-13 секЪ/см а , 10-13 сек^/см Воздух . . 1,29 3,43 1,40 1,71 1,94 0,87 0,37 1,24 Кислород . 1,33 3,28 1,40 1,9 1,90 1,06 0,43 1,49 Азот . . . 1,17 3,51 1,40 1,75 1,90 0,92 0,37 1,3 Углекис¬ 1,85 2,68 1,30 1,4 1,63 1,03 0,29 1,3 лый газ . Пропан . . 1,90 2,48 1,14 0,8 1,3 0,72 0,11 0,83 выражается формулой где q—постоянная, входящая в экспоненциаль¬ ный множитель е~^ формулы Ньютона для про¬ цесса охлаждения. Этот коэффициент поглоще¬ ния настолько мал, что им можно пренебречь по сравнению с коэффициентами, отвечающими другим видам поглощения. Так, например, Ре¬ лей [1691] показал, что при наличии лишь коэф¬ фициента поглощения ast, амплитуда звуковой волны уменьшилась бы вдвое, только пройдя расстояние 140 км. Как видно из табл. 63, поглощение звука в газах, обусловленное теплопроводностью, не только не пренебрежимо мало, как в жидкостях, но соизмеримо с поглощением, обусловленным вязкостью. Так, например, для воздуха а^|аг. Далее, оказывается, что величины а//2 для газов значительно больше, чем для жидкостей; напри¬ мер, для воздуха это отношение примерно в 1600 раз больше, чем для воды на той же частоте. Следует отметить также возможное появле¬ ние кажущегося поглощения в газе, обусловлен¬ ного диффракцией или рассеянием звуковых волн на молекулах газа, что приводит к расши¬ рению звукового пучка. Соответствующие иссле¬ дования в диапазоне частот 80—1000 кгц для звуковых пучков в воздухе, кислороде и угле¬ кислом газе, прошедших через узкую щель, были выполнены Моктаром и Скехата [3586, 3587] (см. также гл. III, § 2). Оказалось, что вне области аномальной дисперсии наблюдаемое рассеяние совпадает с теоретически вычислен¬ ным; в области же дисперсии наблюдается зна¬ чительно большее рассеяние, приводящее к диф¬ фузному расплыванию пучка. В газовых смесях дополнительное поглоще¬ ние может быть обусловлено взаимной диффузией молекул газа; при этом более легкие молекулы диффундируют из участков сжатия звуковой волны в участки разрежения. При этом проис¬ ходит необратимый процесс перехода энергии звуковой волны в тепловую. Теоретическое рас¬ смотрение этого процесса дано в работе Рокара [1742], согласно которому коэффициент погло¬ щения aDi обусловленный диффузией, по по¬ рядку величины примерно равен а, и растет пропорционально /2 (см. также работы Мейксне- ра [1340] и Шапошникова и Гольдберга [4993]). Фиг. 366. Зависимость коэффициента поглощения аХ2 от давления для азота. Из формул (285) и (286) следует, что коэф¬ фициент поглощения а обратно пропорционален плотности р газа; следовательно, коэффициент поглощения уменьшается при увеличении дав¬ ления газа. На фиг. 366 дана кривая зависи¬ мости коэффициента поглощения аХ2 в азоте от давления при абсолютной температуре 90,14° К (Иттербек [964]). В 1911 г., примерно через 40 лет после появ¬ ления теории поглощения звука Кирхгофа [1047], Неклепаев [1405] впервые осуществил надежные измерения поглощения звука в воз¬ духе в диапазоне частот 132—415 кгц. В после¬ дующие годы (до 1932 г.) Пильмайер [1566, 1567, 1570], Гроссман [749, 750] и Абелло [88, 89] произвели измерения в различных газах. Некоторые результаты их измерений приведены
330 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах в табл. 64, где даны также значения а//2, вычис¬ ленные по классической теории. Измеренные значения для всех газов, за исключением одно- Таблица 64 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ Газ Воздух оа . . . соа . . . Аг Автор Неклепаев Пильмайер Гроссман Пильмайер Абелло Гроссман Абелло Частота f, кгц 132—145 1158—1408 178 655—1219 512 64 99 178 612 измеренное значение значе¬ ние, рас¬ считан¬ ное по клас¬ сиче¬ ской теории 2,94—3,99 1,67—1,99 2,72 3,47—1,90 46,5 277 540 240 0 1.24 1.24 1.24 1,78 1.30 1.30 1.30 1.30 2,0 атомного аргона, превышают теоретические значения; например, для С02 соответствующее отношение составляет несколько сотен. Кроме того, на основании этих измерений можно за¬ ключить, что в противоположность требованиям классической теории величину а//2 никак нельзя считать не зависящей от частоты. Прежде чем перейти к объяснению этих явле¬ ний и к описанию дальнейших результатов изме¬ рений, рассмотрим вкратце методы, разработан¬ ные специально для измерения поглощения звука в газах. 2. Устройства для измерения поглощения звука в газах при помощи ультразвука Методика измерения поглощения звука в га¬ зах в принципе аналогична методике, применяе¬ мой при измерениях в жидкостях. Большинство измерений было выполнено при помощи ультра¬ звукового интерферометра. Так, Пильмайер [1565—1567, 1570] уже в 1929—1930 гг. по¬ дробно исследовал поглощение звука в воздухе, С02 и 02, пользуясь интерферометром Пирса. Белявская [224] также применяла этот метод при измерении поглощения в воздухе и С02. Как уже упоминалось в § 2, п. 2 этой главы, Хаббард [928] существенно усовершенствовал интерферометр Пирса с целью измерения погло¬ щения звука. При помощи этого усовершенство¬ ванного интерферометра Кертис [473] измерил поглощение в С02, в воздухе и в содержащем примеси гелии. Как показали Хаббард [924, 925] и Хершбер¬ гер [842], изменения параметров электрического контура, обусловленные акустической реакцией на излучатель, при измерениях поглощения можно исключить, электрически компенсируя изменение механического сопротивления, вызы¬ ваемое наличием поглощения,—аналогично ме¬ тодике, примененной в интерферометре Хаб¬ барда и Лумиса для измерения скорости звука (гл. III, § 3). Хаббард [924] предлагает осуще¬ ствлять компенсацию путем введения и исклю¬ чения из колебательного контура некоторой электрической емкости. Величина этой емкости при различных расстояниях между излучателем и отражателем позволяет вычислить коэффи¬ циент поглощения исследуемого газа. Хершбер¬ гер [842] включает параллельно излучающему кварцу некоторое переменное компенсирующее сопротивление, позволяющее при любом поло¬ жении отражателя сохранить постоянное напря¬ жение на электродах излучателя. По четырем значениям сопротивления R0, Rlf R2 и Rs, соответствующим четырем положениям отража¬ теля: можно рассчитать коэффициент поглощения а по формуле При очень точных измерениях поглощения необходимо более строго соблюдать полную плоскопараллельность поверхностей излучателя и отражателя интерферометра, чем при измере¬ ниях скорости звука; ничтожные отклонения могут вызвать существенные ошибки. Пумпер [1646] экспериментально установил при изме¬ рениях в воздухе, аргоне и гелии, что неодно¬ родности звукового поля влияют на результаты измерения поглощения. Помимо этого, следует учитывать коэффициенты отражения от отража¬ теля и излучателя. Эти коэффициенты были сна¬ чала рассчитаны Хаббардом 928], а затем впер¬ вые измерены Кертисом [473] в воздухе и в С02 для металлических отражателей. Полученные значения оказались существенно меньше теоре¬ тических значений и, кроме того, обнаружили
§ 4. Поглощение звука в газах 331 частотную зависимость, уменьшаясь при повы¬ шении частоты. Наблюдаемое расхождение получило объ¬ яснение в теоретической работе Герцфельда [851]. При периодических колебаниях темпера¬ туры в газе, в котором распространяется звуко¬ вая волна, на границе газ—металл вследствие большей теплопроводности металла появляется температурная волна; несмотря на быстрое зату¬ хание температурных волн, возникающие необ¬ ратимые потери тепла уменьшают амплитуду отраженной звуковой волны. При увеличении частоты эффект возрастает согласно формуле 1—y=a}/~f, гДе Y—коэффициент отражения по амплйтуде, а а—постоянная, зависящая от природы газа и равная для воздуха 4,4-10"5, а для С02 — 2,8 -10"5. Коэффициенты отраже¬ ния в различных газах в зависимости от ча¬ стоты были очень точно измерены Аллеманом [96—99] (см. также работу Стюарта [4176]). Разумеется, поглощение в газах можно изме¬ рять и при помощи интерферометров с постоян¬ ным расстоянием между излучателем и отража¬ телем путем изменения либо частоты, либо температуры или давления при постоянной частоте. Недавно Белл [4597] измерил этим спо¬ собом поглощение в различных газах и газо¬ вых смесях на частоте 250 кгц. Все описанные выше методы измерения погло¬ щения звука предполагают наличие плоской звуковой волны. Однако это условие никогда не осуществляется в полной мере на опыте, на что уже было указано в § 1, п. 2 настоящей главы. В частности, чрезвычайно трудно построить излучатель для более низких частот, диаметр которого настолько превышал бы длину волны, чтобы возбуждаемое им поле можно было счи¬ тать плоским, хотя бы в непосредственной бли¬ зости к излучателю. Чтобы избежать возможных ошибок, Гроссман [749, 750] пользовался в ка¬ честве излучателя торцевой поверхностью квар¬ цевых стержней, колеблющихся по длине, и диафрагмировал излучающую поверхность так, чтобы излучаемые волны можно было считать сферическими. Тогда измерение коэффициента поглощения сводится к сравнению фактического ослабления силы звука при удалении приемника от излучателя с ослаблением по закону обратных квадратов. Пользуясь этим методом, Гроссман произвел измерения в воздухе, С02 и S02. Позднее Шмидтмюллер [1873] усовершенст¬ вовал этот метод и применил его для измерения поглощения звука в кислороде, азоте, углекис¬ лом газе и пропане в диапазоне частот 20— 100 кгц. В качестве излучателя он пользовался магнитострикционным вибратором, возбуждае¬ мым на основной частоте и на высших гармони¬ ках; приемником служил пьезоэлектрический микрофон. Леонард [1195] также пользовался аналогичной установкой со стержневым магнито¬ стрикционным излучателем для измерения по¬ глощения звука в газах в диапазоне частот 11,3— 112 кгц. Приемником служил миниатюрный микрофон из сегнетовой соли с рабочей поверх¬ ностью 9x9 мм и собственной частотой 45 кгц. Недавно Паркер, Адамс и Ставсет [3722,4904] применили аналогичный метод для измерения поглощения в газах при пониженных давлениях на частотах 60—70 кгц. Для устранения интер¬ ференционных помех излучатель из сегнетовой соли работал в импульсном режиме и амплитуда импульсов измерялась кристаллическим прием¬ ником на разных расстояниях от излучателя. Как показали Эйкен и Нюман [577], опреде¬ ление положения максимума поглощения в спектре частот, часто необходимое при измере¬ ниях дисперсии звука, можно осуществить путем относительных интерферометрических измере¬ ний, что позволяет не учитывать рассмотренных выше мешающих эффектов уменьшения отра¬ жения, неоднородности звуковой волны и т. д. За исключением коэффициента поглощения, все остальные параметры опыта остаются практи¬ чески без изменения, если меняется только давление газа. Но, как разъяснено выше (§ 3, п. 3 этой главы), понижение давления равно¬ сильно увеличению частоты. Для определения положения максимума поглощения достаточно отметить © интерферометре Пирса отклонения гальванометра для двух положений отражателя, отстоящих друг от друга на известное число полуволн, и повторить эти измерения при раз¬ личных давлениях. В максимуме поглощения отношение двух показаний гальванометра также должно пройти через максимум. При этом удобно строить график зависимости отношения показа¬ ний гальванометра от lg (р0/р), где р0—началь¬ ное давление. Описанный метод весьма удобен для определения времени установления у по изме¬ рениям поглощения (см. п. 3 этого параграфа). Кнудсен [1083—1085] описывает очень точ¬ ный метод измерения поглощения звука, осно¬ ванный на измерении времени реверберации в замкнутой камере, причем применение камер различных размеров позволяет разделить эф¬ фекты поглощения звука стенками и газом. Кривые спадания звука, получаемые с большой точностью при помощи специальной регистри¬ рующей аппаратуры, позволяют рассчитать коэф¬ фициент поглощения. Поскольку этот метод
332 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах применяется в основном для исследований в области слышимого звука, мы не станем на нем останавливаться более подробно. Кнудсен и Оберт [1093] показали, что погло¬ щение в газе можно также рассчитать по плот¬ ности энергии, устанавливающейся в замкнутом объеме при непрерывной работе излучателя. Для случая поршневого излучателя коэффи¬ циент поглощения выражается следующей фор¬ мулой (вывод которой см., например, в [1088]): где Р—звуковое давление в камере с объемом V и внутренней поверхностью F, р—плотность и с—скорость звука в газе, заполняющем каме¬ ру, (3—коэффициент поглощения, обусловлен¬ ный стенками камеры, Jx—функция Бесселя Фиг. 367. Измерение поглощения звука в газах реверберационным методом. первого порядка, k=2 тс/Х, R—радиус излу¬ чателя. Индексы 1 и 2 относятся к двум газам, причем один из них, например газ 1, для кото¬ рого должны быть известны все данные, служит эталоном. Описанный метод применялся Кнудсеном и Фрике [665, 1088] также и на ультразвуковых частотах до 130 кгц. На фиг. 367 дан разрез установки Фрике. В одну из стенок измеритель¬ ной камеры /f, представляющей собой закрытую с обеих сторон латунную трубку диаметром около 20 сму вмонтирован магнитострикционный излучатель G. Диск F, вращающийся со ско¬ ростью 1 об/сек, служит для возможно более диффузного рассеяния направленного пучка звуковых волн, создаваемого излучателем. Пьезоэлектрический микрофон М расположен на поверхности полого металлического шара, укрепленного на колеблющемся маятнике Р (период колебаний около 1 сек., угол отклоне¬ ния 60°). Напряжение, развиваемое микрофоном, подается на гальванометр I через усилитель V и выпрямитель R. Поглощение звука в жидкостях может быть определено различными оптическими методами (§ 2, п. 2 этой главы); в газах же использование оптических методов измерения поглощения со¬ пряжено с известными трудностями. При получении изображения звукового поля в жидкостях при помощи диффракции света наблюдается зависимость абсолютной освещен¬ ности от угла диффракции; в газах, помимо этого, наблюдается еще и относительное умень¬ шение освещенности, зависящее от угла между направлением распространения звуковой волны и направлением падающих световых лучей. По¬ добного рода явление возможно лишь в том слу¬ чае, если на больших расстояниях от излучателя диффракционное отклонение сильнее, чем вблизи от него. Причина этого явления лежит в деформации звуковой волны, частично обус¬ ловленной акустическим ветром, создаваемым колеблющимся кварцем. В газах благодаря большой скорости акустического ветра этот эффект значительно больше, чем в жидкостях. Газовые потоки, сообщая дополнительную ско¬ рость звуковой волне, приводят к постепен¬ ному искажению ее фронта, порождающему указанные изменения угловых соотношений. Несмотря на эти затруднения, Петерсену [1557] удалось, исходя из теоретических сообра¬ жений Давида [486], разработать оптический метод измерения поглощения в газах. Отличие от методики, описанной в § 2, п. 2 этой главы, заключается в том, что во время фотографирова¬ ния камера, заполненная газом, в котором рас¬ пространяется звук, качается на малый угол вокруг направления диффрагированного света. Для исключения акустического ветра Петерсен помещает перед излучателем удлиненный канал. Пользуясь этой установкой, Келлер [1038] произвел измерения поглощения в зависимости от давления в аргоне, азоте, аммиаке и угле¬ кислом газе, а также в смеси С02 и 8% Н2. Королев [1114] также применил для измерения поглощения' звука в газах оптический теневой метод. Бёммель [294] указал на возможность опре¬ деления поглощения звука по полуширине диф¬ фракционных изображений. Как известно, острота интерференционных максимумов, воз¬ никающих при диффракции света на ультра¬ звуке, уменьшается при увеличении частоты. Это объясняется тем, что ввиду роста поглоще¬ ния при увеличении частоты уменьшается число и интенсивность определяющих диффракцион- ную картину «штрихов» (т. е. отдельных звуко¬ вых волн) и понижается разрешающая способ¬
§ 4. Поглощение звука в газах 333 ность образованной ими решетки, что приводит к расширению диффракционных максимумов. Поэтому, зная, например, полуширину первого диффракционного максимума, можно рассчитать поглощение звука. Если обозначить через 2h полуширину первого диффракционного макси¬ мума, а через аг его расстояние от центрального изображения (ввиду малости углов вместо них можно брать соответствующие расстояния на экране), то уравнение, из которого можно опреде¬ лить коэффициент поглощения, будет иметь вид < Предварительные опыты Бёммеля в С02 при /=2853 кгц дали удовлетворительные резуль¬ таты. 3. Результаты измерения поглощения звука в газах; молекулярное поглощение звука Как было указано в п. 1 этого параграфа, значения поглощения, полученные при измере¬ ниях в многоатомных газах, всегда значительно превышают значения, вычисленные по класси¬ ческой теории. Теперь известно, что эти высокие значения поглощения объясняются внутримоле¬ кулярными процессами и следовательно, можно говорить о молекулярном поглощении звука. Уже из самого факта наличия дисперсии скоро¬ сти звука в газе (см. §3, п. 3 этой главы) следует существование дисперсионной области повышен¬ ного поглощения. Как было показано выше, причина дисперсии звука заключается в основном в том, что адиаба¬ тические сжатия и разрежения в звуковой волне настолько быстро сменяют друг друга, что не успевает устанавливаться термодинамическое равновесие между возбужденными и невозбуж¬ денными молекулами. Для общего обзора воз¬ никающих при этом явлений, приводящих к поглощению звука, воспользуемся следующими рассуждениями Кнезера [1069]. Пусть температура газа настолько высока, что происходит полное возбуждение поступа¬ тельных и вращательных степеней свободы мо¬ лекул, и пусть некоторое число молекул нахо¬ дится на первом уровне возбуждения коле¬ бательных степеней свободы, т. е. энергия их колебаний соответствует одному кванту. При мгновенном адиабатическом сжатии, т. е. при сообщении газу энергии в момент t=tQ (фиг. 368), происходит немедленное увеличение поступа¬ тельной и вращательной энергий; увеличение же колебательной энергии до значения, соответ¬ ствующего новому состоянию равновесия, про¬ исходит постепенно (нижняя кривая на фиг 368). Фиг. 368. Установление колебатель¬ ной энергии при внезапном адиабатиче¬ ском сжатии в момент t0. Промежуток времени, за который разность А между старым и новым значениями колеба¬ тельной энергии уменьшится в е раз, опреде¬ ляется временем установления l/k. Согласно рассуждениям, приведенным в § 3, п. 3 этой главы, llk^llk10=^, т. е. время установления равно срёднему времени квантового перехода энергии от поступательной или вращательной степени свободы к колебательной степени сво¬ боды, и обратно. Следовательно, l/k есть сред¬ нее время жизни колебательного кванта, или, по Кнезеру, время релаксации. При разреже¬ нии процесс происходит в обратном направле¬ нии, и уменьшение энергии колебаний также происходит в течение некоторого конечного промежутка времени. При распространении в газе звуковой волны (для наглядности выбрана прямоугольная форма волны) разность между полной энергией и коле¬ бательной энергией молекул изменяется с тече¬ нием времени согласно нижней кривой фиг. 369, а; эта же кривая дает зависимость давления газа от времени. Верхняя кривая на фиг. 369, а дает соответствующие значения объема газа. Из рас¬ смотрения кривых видно, что давление и сте¬ пень сжатия не совпадают по фазе; например, после первого сжатия окончательное значение объема сразу устанавливается и остается посто¬
334 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах янным, тогда как давление продолжает умень¬ шаться вследствие постепенного установления величины колебательной энергии. Построенная по этим двум графикам /?,1/-диаграмма имеет вид замкнутой петли (фиг. 369,6) с конечной площадью, причем направление обхода противо¬ положно движению часовой стрелки. С термо¬ динамической точки зрения это значит, что данный объем газа все время совершает работу за счет энергии звуковой волны и эта работа необратимо превращается в тепло. Фиг. 369. Давление и сжатие в «прямоугольной» звуковой волне при неполном установлении равновесия. Кнезер [ 1066, 1069] дает следующую формулу для коэффициента поглощения звука а*, рас¬ считанного на одну длину волны [см. форму- лу (234)]: (288) где использованы те же обозначения, что и в § 3, п. 3 этой главы. Эта формула применима лишь в том случае, когда заметно возбуждена только одна колебательная степень свободы. Если обо¬ значить через сдвиг фаз между давлением и степенью сжатия в звуковой волне, то а* = =2ii;tg<p; отношение мнимой и вещественной частей скорости звука, которая при наличии поглощения является комплексной величиной, равно tgcp. При выводе формулы (288) делается предположение (оправдывающееся почти для всех газов), что CBi=C„—и СЫ«СТО, так что можно положить Cv^CbU. Очевидно, максимальное значение коэффи¬ циента поглощения а* достигается при круговой частоте о)т=2%fm=kL0; оно равно (289) (см. § 3, п. 3 настоящей главы) Эта формула позволяет определить среднее время установления у по величине wm, полученной из. эксперимента. Фиг. 370. Теоретические диспер¬ сия и поглощение звука. Кнезер [1073] предложил простой метод гра¬ фического определения времени релаксации. На фиг. 370 приведен примерный график зависимости коэффициента поглощения от lg со; полуширина кривой занимает область частот почти в 4 октавы. Верхняя кривая на фиг. 370 представляет собой рассмотренную выше кривую Ф и г. 371. Дисперсия и поглощение звука в уг¬ лекислоте, по измерениям Леонарда. дисперсии. Кривые дисперсии и поглощения звука в весьма чистом и сухом углекислом газе, полученные Леонардом [1194] (фиг. 371), ука¬ зывают на очень хорошее совпадение теории с экспериментом. Согласно теоретической работе Номото [1425], время установления 1/А, определяемое, по Кнезеру, кривой фиг. 368, которое мы до сих Точке перегиба кривой дисперсии соответствует частота cow, связанная с wm соотношением
§ 4. Поглощение звука в газах 335 пор считали равным истинному времени уста¬ новления 1/&10> связано с ним соотношением (l/k) = (l/k10) (CJCV), где Сш и Cv имеют смысл, указанный в § 3, п. 3 этой главы. Поправка Но¬ мото дает незначительное смещение кривых дис¬ персии и поглощения в сторону меньших частот. Номото предлагает простой метод вывода урав¬ нений этих кривых. Резюмируя, можно сказать, что на низких ча¬ стотах определяющим является классическое поглощение звука; для некоторого диапазона частот, различного для каждого вида газа, по¬ глощение возрастает в результате определенных внутримолекулярных процессов, достигает мак¬ симального значения и затем при дальнейшем увеличении частоты снова стремится к значе¬ нию, даваемому классической теорией. Впрочем, величина о^акс. не зависит от и может быть определена по формуле (289) из термодинамиче¬ ских данных. Табл. 65, в которой сведены изме¬ ренные и рассчитанные Кнезером и Кнудсеном f 1078] значения а^акс< для воздуха и кислорода, показывает прекрасное совпадение теории с экс¬ периментом. Таблица 65 ИЗМЕРЕННЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИ ВЫЧИСЛЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА а*макс. В ВОЗДУХЕ И КИСЛОРОДЕ ПРИ РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ Газ Темпе¬ ратура, °С Частота, кгц * а макс измерен¬ ное значение •104 вычис¬ ленное значение Воздух .... 20 3 21,7+2 21,8 20 6 20,6+1 21,8 20 10 21,1±1 21,8 55 3 41,0+6 39,4 55 6 44,4+4 39,4 55 10 35,9+4 39,4 Кислород . . . 20 3 106,0+10 104,0 20 6 103 +10 104,0 55 3 201 +20 188,0 55 6 189 +19 188,0 Помимо Кнезера, теоретическими рассужде¬ ниями которого мы в основном пользовались выше, теорией поглощения звука в газах зани¬ мались также Рокар [1738—1741], Герцфельд [849, 850] и Пемель и Марине [1489]; обзор дан в работе Кнезера [3286]. Из новых теоретиче¬ ских работ следует упомянуть еще работы Бейе¬ ра [4600], Колера [3303] и Мейкснера [3534]. Следует еще указать, что, согласно сказан¬ ному в § 2, п. 6 этой главы, объемная вязкость может играть известную роль и для газов. Впер¬ вые на это указал Скудржик [4103, 4104]; рассчитанные им для ряда газов значения объем¬ ной вязкости существенно превосходят соответ¬ ствующие значения сдвиговой вязкости. Однако* уменьшение объемной вязкости газов начинается при более низких частотах по сравнению с жид¬ костями. Согласно Колеру [3303], наличие объ¬ емной вязкости в газах может рассматриваться как следствие конечного времени установления энергетического равновесия для внутрених сте¬ пеней свободы; при этом обычно часть объемной вязкости, обусловленная вращательной энергией, имеет тот же порядок величины, что и сдвиговая вязкость, а часть, обусловленная колебательной энергией,—на порядок выше. Существует много экспериментальных работ по измерению поглощения звука в газах и в га¬ зовых смесях; подробный разбор их выходит за рамки данной книги, поэтому мы ограничимся рассмотрением наиболее важных результатов. Иттербек с сотрудниками [977, 982, 983, 3117, 3119] выполнили измерения поглощения звука в легких газах Н2, D2, Не и Ne в интер¬ вале температур от—200 до +100° С и при давле¬ ниях от 0,3 до 1 атм. Пумпер и Краснушкин [1121, 1646] измерили а для аргона и гелия и получили для этих газов, в которых релаксационными явлениями можно* пренебречь, слишком высокие значения. По мнению Халперна [772], это расхождение, воз¬ можно, -объясняется флуктуациями плотности газа; достаточно подробные количественные ра¬ счеты этого явления отсутствуют. Стюарт [1999] впервые нашел молекулярное поглощение звука в водороде; оказалось, что максимум лежит около 10 мггц и а^акс. равно приблизительно 0,3; это совпадает с теоретиче¬ ским значением, рассчитанным по времени ре¬ лаксации вращательных колебаний. Впослед¬ ствии Цартман [4517] подтвердил эти измерения, воспользовавшись усовершенствованной интер- ферометрической установкой; на фиг. 372 при¬ ведены полученные им значения а* в зависи¬ мости от ///?, а также новые данные Е. Стюарта и Д. Стюарта [4173, 4174]. Сплошная кривая дает теоретический ход молекулярного погло¬ щения, пунктирная кривая—классическое по¬ глощение. Келлер [1038] измерил оптическим методом поглощение звука в аргоне, азоте и аммиаке;
336 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах только для аргона им было получено значение а//2, совпадающее с классическим значением 1,9-10“13 сек21см. Паркер, Адамс и Ставсет [3722, 4913] про- Фиг. 372. Молекулярное поглощение звука в во¬ дороде. Сплошная кривая—теоретический ход, пунктир—классическое поглощение, О—измерения Цартмана, X—измерения Е. Стюарта и Д. Стюарта. извели измерения поглощения звука в аргоне, азоте и кислороде при давлениях 1—10 мм рт. ст. в области частот 60—70 кгц. В то время как данные для аргона совпадают с результа¬ тами классической теории, значения, получен¬ ные для азота и кислорода, указывают на нали¬ чие молекулярного поглощения. Аналогичные измерения в различных газах при пониженном давлении выполнил недавно Белл [4597]. Уже в 1927—1932 гг. Абелло [88, 89], Гросс¬ ман [749, 750], Хаббард [928] и Пильмайер [1565, 1570] произвели измерения поглощения звука в углекислом газе; новые и более точные измерения выполнили Эйкен и Нюман [577], Фрике [665], Иттербек и Марине [973, 974], Леонард [1194], Келлер [1038], Энер, Гэбриш и Хаббард [2744], а также Андерсон и Дель- сассо [2318] (см. также Верт [4396]). Кроме того, Фрике [665] измерил поглощение в N20, COS, CS2 и S02, а Кнудсен [1085], Кнезер и Кнудсен [1078], Кнётцель [1081], Пильмайер [1567] и Оберст [1447] измерили поглощение в кислороде. Недавно Талер [4246] установил наличие в кислороде молекулярного поглоще¬ ния звука, обусловленного релаксацией враща¬ тельных степеней свободы, достигающего макси¬ мума при 50 мггц!атм. В § 2, п. 3 этой главы уже упоминалось о различии частот максимума мо¬ лекулярного поглощения в цис- и транс-]Щ- хлорэтилене, установленном измерениями Сетта, Бусала и Хаббарда [3069, 5020]. Следует еще раз отметить, что klQ и о>т не являются константами, характеризующими иссле¬ дуемый газ, но зависят от давления и темпе¬ ратуры и сильно меняются при добавлении при¬ месей посторонних газов. Последнее чрезвы¬ чайно затрудняет сравнение результатов изме¬ рений, полученных разными исследователями, так как не всегда известно, насколько полно была произведена очистка исследуемых газов от различных примесей, в особенности от водя¬ ных паров. На фиг. 373 показаны результаты измерений в С02 Кнудсена и Фрике [1090], подробно ис¬ следовавших зависимость поглощения звука в газах с линейными молекулами (С02, N20, COS и CS2) от процентного содержания примесей газов Н2, Н20, H2S и паров СН3ОН, С3Н7ОН, С6Н5СН3. Во всех случаях наблюдалась линей¬ ная зависимость частоты /т, соответствующей максимальному поглощению, от процентного содержания примеси. В табл. 66 приведены зна¬ чения смещения частоты fm при добавлении 1 % постороннего газа. По величине этого смещения можно рассчитать fm для чистого газа. По¬ скольку fm=k10/2n (см. выше), эти измерения позволяют оценить также время установления l/k10 и, следовательно, число Z10 соударений, Фиг. 373. Смещение частоты мак¬ симального поглощения звука в угле¬ кислоте вследствие добавки различ¬ ных посторонних газов. /—Н2, 2—Н20, 3—H2S, 4—С6Н5СН3, 5—CH3OH и 6—С3Н7ОН. См. также табл. 66. необходимых для одного квантового перехода энергии от колебательной степени свободы основ¬ ного газа. Иттербек с сотрудниками [964, 966, 975, 976] и Эйкен с сотрудниками [569, 577] также исследовали влияние посторонних газов на по¬ глощение звука. Теория поглощения звука в га-
§ 4. Поглощение звука в газах 337 Таблица 66 СМЕЩЕНИЕ ЧАСТОТЫ fm (В кгц) ПРИ ДОБАВЛЕНИИ 1% ПОСТОРОННЕГО ГАЗА (см. также фиг. 373) С02 М20 cs2 COS 155 342 296 336 2250 427 2460 4200 20.5 550 304 496 930 1100 575 871 1830 1780 300 316 зовых смесях дана в работах Лоулора Г1189] и Буржена [321]; в работе Маринса [1286] рассмотрено влияние термической диффузии на поглощение звука в газовых смесях (см. также Колер [3302]). Изменение поглощения звука в углекислом газе при увеличении его влажности исследовали Пильмайер, Сакстон и Телфейр [1585, 2049] и Пильмайер и Байерс [1583]. При этом были получены следующие интересные результаты: на любой частоте по мере увеличения содержания водяных паров сначала (при сравнительно малой влажности) наблюдается резко выраженный ма¬ ксимум, затем, при большей влажности, наблю¬ дается второй, слабо выраженный максимум поглощение это заставляет предполагать нали¬ чие двух различных времен релаксации. В целом ряде проблем прикладной акустики, например в вопросах ультразвуковой связи, особенно важное значение имеет поглощение звука в воздухе. Впервые оно было измерено в 1911 г. Неклепаевым [1405] в диапазоне частот 130—400 кгц; источником звука служила пою¬ щая дуга (см. гл. II, § 2). Позднее измерения поглощения в воздухе производились Гроссма¬ ном [749], Кнудсеном [1083—1086], Краснуш- киным [1119, 1120], Моктаром и Ричардсоном [1367], Пильмайером [1565] и Сивианом [1941]. Коэффициент поглощения в воздухе лишь не¬ значительно превышает значение, даваемое клас¬ сической теорией (см. также табл. 64). Встре¬ чающиеся значительные расхождения результа¬ тов, приводимых разными авторами, объясняют¬ ся большим увеличением поглощения при нали¬ чии в воздухе даже следов С02 или водяных 22 л. Бергман паров. В настоящее время наиболее точным зна¬ чением коэффициента поглощения считается по¬ лученное Краснушкиным значение аХ2=225± ±5-10~6 см, откуда а=0,697 смГ1 и a/f2 — = 1,85-Ю~13сек2/см. В работе Пильмайера [1580] дан критический обзор значений авозд^ получен¬ ных разными авторами. Фиг. 374. Коэффициент поглоще¬ ния на \ см ъ воздухе при темпера¬ туре 20° С и при различной относи¬ тельной влажности. Кнудсен Г1083—1085], Кнезер и Кнудсен [1078], а также Кнудсен и Оберт [1092, 1093] исследовали поглощение звука в воздухе в за¬ висимости от влажности,- пользуясь описанным выше реверберационным методом; обзор при¬ веден у Кнуд сена [3290]. Измерения импульсным методом в области частот 22—110 кгц в интер¬ вале давлений 11—735 мм рт. ст. выполнены Ротенбергом и Пильмайером [3902]. Гопальи [2909] нашел ясно выраженный максимум по¬ глощения в воздухе на частоте 455 кгц (а* = 0,017) при влажности 48%; к тому же значению привели и измерения Верма [4336] на частоте 1,46 мггц. Измерения зависимости поглощения в воздухе при добавлении различных количеств С02 производил Роджерс [1746, 1747]. На фиг. 374 показаны графики зависимости коэффициента поглощения по интенсивности т=2а от частоты / при различной относительной влажности и температуре 20° С; на фиг. 375 даны аналогичные графики для различных тем¬ ператур при 50% влажности (по Кнезеру [1069]). Графики показывают быстрый рост по¬ глощения на больших частотах при повышении температуры и влажности. На фиг. 375 дана также вычисленная кривая классического по¬ глощения ткласе., зависящего лишь в незначи¬ тельной мере от температуры и ничтожно малого по сравнению с молекулярным поглощением. До сих пор нельзя дать однозначного объяс¬ нения сильного влияния примеси водяного
Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах пара на время установления колебательной со¬ ставляющей теплоемкости и тем самым на зави¬ симость максимального поглощения звука от частоты. Может быть, здесь имеют место тройные соударения, при которых одновременное соуда¬ рение колеблющейся молекулы 02 с двумя моле¬ кулами Н20 облегчает переход энергии из коле¬ бательной формы в поступательную или вра¬ щательную энергию. С другой стороны, не исключается, что аномальное действие Н20 на поглощение звука обусловлено теоретически воз¬ можной реакцией 02+2Н20=2Н202 (см. в § 3), п. 3 этой главы соображения Франка и Эйкена). Фиг. 375. Коэффициент поглоще¬ ния на \ см в воздухе при относи¬ тельной влажности 50% и при раз¬ личных температурах. Недавно Сивиан Г1941 ] измерил поглощение звука в 02, N2, а также в смесях 02—N2 и 02—N2—С02, по составу соответствующих воздуху. И здесь полученные значения коэф¬ фициента поглощения в чистых газах и в сме¬ сях оказались примерно в 1,5 раза больше значе¬ ний, даваемых классической теорией; добавле¬ ние же больших количеств С02 и водяных паров обусловливает значительное увеличение погло¬ щения. Наряду с молекулярным поглощением во влажном воздухе, наблюдающемся лишь при наличии в воздухе воды в виде паров, наличие воды в виде тумана вызывает дополнительное поглощение, обусловленное водяными каплями. Как показали более старые качественные опыты Альтберга и Гольцмана [104] по погло¬ щению звука дымами на частотах 5—22 кгц, наличие в газе мелких частиц, например, в слу¬ чае тумана или вообще аэрозоля сильно увели¬ чивает поглощение. Теория этого явления, при¬ мыкающая к более ранним работам Релея, была дана впервые Севеллом [1918] в связи с вопросом о распространении слышимого звука где п—число частиц радиуса г, [х—кинематиче¬ ская вязкость, а)=2тс/—круговая частота и с— скорость звука. Первые два члена в скобках соответствуют потерям, обусловленным вязко¬ стью, третий член отвечает ослаблению звука, обусловленному рассеянием звуковых волн на частицах. Пока размеры частиц малы по срав¬ нению с длиной звуковой волны, главную роль в ослаблении звука играет трение о взвешенные частицы периодически обтекающего их газа, влияние же рассеяния пренебрежимо мало. Лайдлер и Ричардсон [1169] эксперимен¬ тально исследовали на частотах 42, 98 и 695 кгц поглощение звука в дымах стеариновой кислоты и окиси магния, а также в аэрозоле, получен¬ ном распылением порошка ликоподия в воздухе. Для ликоподия, споры которого обладают весьма стабильной величиной (2г^5 (а),получено удо¬ влетворительное согласие с теоретической за¬ висимостью поглощения звука от концентрации частиц. Как упоминалось выше, формула (291) при¬ годна только для случая, когда частицы не при¬ нимают участия в колебаниях газа. Однако по мере уменьшения размера частиц это условие нарушается. Легко видеть, что потери на тре¬ ние зависят от степени участия частиц в коле¬ баниях газа, которое может быть выражено отношением амплитуды колебания частиц Хр, к амплитуде колебания газаХ^. Брандт, Фройнд и Гидеман [358—360] вывели следующую фор¬ мулу, определяющую в первом приближении обусловленный трением частиц коэффициент до¬ бавочного поглощения а' в аэрозоле, содержа¬ щем п частиц радиуса г на единицу объема: (292) Здесь b—«подвижность» частиц, определяемая по формуле Стокса 6 = 1 /бтст^г, у—вязкость газа, р—плотность и с—скорость звука. Зависимость величины Хр/Хд от радиуса частиц г и частоты звука / рассматривается в гл. VI, § 6, п. 1. Чем меньше размеры частиц аэрозоля, тем выше частота, на которой начинается увеличение до¬ полнительного поглощения. Недавно Эпштейн в тумане. Предполагая, что взвешенные части¬ цы не принимают участия в колебании газа, Севелл вывел следующую формулу для допол¬ нительного коэффициента поглощения, обуслов¬ ленного наличием частиц:
§ 4. Поглощение звука в газах 339 и Кархарт [4696] теоретически рассмотрели по¬ глощение звука во взвеси сферических водяных капель в воздухе как явление диффракции с од¬ новременным учетом вязкости и теплопровод¬ ности1). Наконец, следует упомянуть еще о двух работах Иттербека и Тиса [980, 981], в которых исследуется влияние магнитного поля, перпенди¬ кулярного к направлению распространения звука, на поглощение в газах. Исследования в Н2, N2 и N0 не обнаружили изменения по¬ глощения, тогда как в 02 при наличии магнит¬ ного поля наблюдалось уменьшение поглощения, зависящее как от температуры, так и от давле¬ ния. Наибольшее уменьшение поглощения, рав¬ ное 31%, наблюдалось при комнатной темпера¬ туре, давлении 1 атм и напряженности магнит¬ ного поля 5900 эрстед; при давлении 0,3 атм КОЭФФИЦИЕНТЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ЗВУКА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВ другими путями явление уменьшения вязкости газов в магнитном поле1). Ричардсон [1727] нашел небольшое увели¬ чение поглощения звука в углекислом газе при облучении его инфракрасным светом, прерывае¬ мым с частотой, равной частоте собственных коле¬ баний газд; причиной здесь, очевидно, является нагревание газа и связанное с ним повышение энергии колебаний молекул. Ф. Фрай и В. Фрай [2835] поставили опыты с целью выяснения возможности использования ультразвуковой волны в газе в качестве детектора падающего модулированного инфракрасного излучения. Они воспользовались интерферометром с двумя кри¬ сталлами с частотой 922 кгц. В чистом воздухе амплитуда модуляции, измеренная на приемном кварце, быстро падает при увеличении частоты модуляции; в смеси же С02—Н20, в которой Таблица 67 Газ Темпера¬ тура, °С Скорость звука, м/сек Частота f, кгц Давле¬ ние, атм «//2, 1 0 I3 секЪ/см а\Ъ, 10—4 см а\ • эксп. 104 теорет. Автор эк СП. теорет. эк СП. теорет. Аг 20 321 4250 1 1,9 1,9 1,95 1,95 259 259 Келлер Не 17,5 997 598,9 0,99 2,96 0,52 29,4 5,2 177 31 Иттербек, Марине Ne 19 450 304,4 0,65 5,82 1,87 11,8 3,8 79,8 25,7 Иттербек, Тис н2 19,9 1329 598,9 1 3,58 0,17 60,5 2,9 280 13,5 Иттербек, Марине о2 19,6 327 598,9 0,99 1,68 1,68 »,8 1,8 32,9 32,9 Иттербек, Тис n2 19,9 349 598,9 0,97 1,35 1,39 1,65 1,7 28,4 29,1 Иттербек, Тис со2 ...... 16,6 277 304,4 0,98 27,1 1,44 20,7 1,1 228 12,1 Иттербек, Марине со 18,7 349 304,4 0,85 5,78 1,47 7,05 1,8 61,4 15,7 Иттербек, Марине N0 16,3 334 598,9 0,95 1,83 1,56 2,05 1,75 36,7 31,3 Иттербек, Тис изменения поглощения уже не наблюдалось. При повышении температуры до 50° эффект сохра¬ нялся до более низких давлений. До сих пор еще. не имеется удовлетворительного объяснения этого явления, дополняющего обнаруженное х) Следует отметить в этой связи работу В. В. Вла¬ димирского «К теории распространения звука в дисперс¬ ных системах» (Научный сборник студентов МГУ, Физи¬ ка, вып. X, кн. 2, 1939).—Прим. ред. наблюдается максимальное поглощение, эта величина практически не зависит от частоты модуляции инфракрасного излучения. В первом случае мы имеем дело просто с нагреванием газа на рабочем участке и с соответствующим изме- *) См. Н. Senftleben Н. Gladisch, Der EinfluBeines magnetischen Feldes auf die innere Reibung von Gasen, Ann. d. Phys. (5), 30, 713 (1937); M. Trautz, E. Froschel, Die Anderung der inneren Reibung von paramagnetischen Gasegn im Magnetfeld, Ann. d. Phys. (5), 22, 223 (1935). 22*
340 Глава IV. Измерение скорости и поглощения звука в жидкостях и газах нением длины звуковой волны, что связано с из¬ вестной инерцией процесса; во втором случае изменяется состояние возбуждения молекул, а вместе с тем и молекулярное поглощение. Про¬ должение этих опытов, находящихся в началь¬ ной стадии, должно представить интерес и для исследования инфракрасных лучей. Кудрявцев [3337] нашел, что при облучении ультрафиолетовым светом поглощение звука в воздухе несколько уменьшается. В табл. 67 даны коэффициенты поглощения а//2, аX2 и аХ для ряда газов. Значения, напе¬ чатанные жирным шрифтом, непосредственно измерены авторами, которые указаны в по¬ следнем столбце таблицы, остальные значения рассчитаны на основании этих данных. Тео¬ ретические значения вычислены по классиче¬ ской теории (см. п. 1 этого параграфа). Все зна¬ чения затухания, приведенные в таблице, отно¬ сятся к спаданию амплитуды (см. примечание на стр. 273). Большое поглощение звука в углекислом газе было использовано недавно Кейделем [3241, 3245] для определения с медицинскими целями содержания углекислого газа в воздухе, выдыхаемом человеком. Протекающий через не¬ большую измерительную камеру воздух прони¬ зывается звуковым пучком с частотой 57 кгц, создаваемым хорошо стабилизованным магнито- стрикционным излучателем. В качестве прием¬ ника звука применен настроенный на излучае¬ мую частоту кристаллический микрофон, на¬ пряжение с которого после усиления подается на регистрирующий прибор. При времени уста¬ новления 1,2 сек. точность измерения достигает примерно 0,5% С02.
Глава V ИССЛЕДОВАНИЕ ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ И ФОТОУПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ ПРИ ПОМОЩИ УЛЬТРАЗВУКА § 1. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ УПРУГИХ^ПОСТОЯННЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ В то время как в жидкостях и газах возможен только один тип волн, а именно волны сжатия, т. е. чисто продольные колебания, в твердых телах, кроме того, могут распространяться еще поперечные и крутильные колебания, обуслов¬ ливающие появление поперечных волн, или волн сдвига (фиг. 376, а и б). Причина этого явления в пластине определенной толщины, бесконечно протяженной в двух других направлениях, по этим направлениям вместо поперечных волн могут распространяться волны изгиба; при этом частицы среды получают смещения, показанные на фиг. 376, в. Чисто поперечное движение со¬ вершают при этом только частицы, лежащие Ф 376. ТипьГволн в твердом теле. а—продольные волны, б—поперечные волны, в—изгибные волны, г—волны рас¬ тяжения. заключается в том, что в твердых телах, помимо чистого сжатия или разрежения, могут возни¬ кать и сдвиговые напряжения в результате дефор¬ маций сдвига; в обычных жидкостях и газах это невозможно, так как для них модуль сдвига равен нулю (см. также гл. IV, § 2, п. 7). В жидкостях и газах приходится иметь дело лишь с объемной упругостью; в твердых же те¬ лах наряду с ней появляется упругость формы. Таким образом, в ограниченной среде характер возбужденных волн зависит еще и от формы тела, что часто очень усложняет картину. Например, в средней плоскости; частицы, лежащие вне ее, испытывают также и продольные смещения. Чисто изгибные волны получаются только тогда, когда длина волны \ велика по сравнению с тол¬ щиной пластины d\ практически это условие можно считать выполненным уже при )Jd^ 10. При ограничении среды в двух измерениях получается тело, имеющее форму стержня, в ко¬ тором звуковые волны распространяются в на¬ правлении его оси не в виде чистых продольных волн, а в виде волн растяжения (фиг. 376, г), связанных с изменением поперечных размеров
342 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах стержня. Вдоль стержня могут распространяться также крутильные колебания в виде так называе¬ мых крутильных волн. Кроме того, возможно возникновение продольных волн в радиальном направлении; явления связи между такими ра¬ диальными колебаниями и колебаниями в напра¬ влении оси стержня могут повести к весьма слож¬ ной волновой картине (см. п. 3 настоящего пара¬ графа). Кроме этих волн, на поверхности твер¬ дого тела могут возникать еще и так называемые поверхностные волны. Теоретически они впер¬ вые были рассмотрены Релеем и поэтому в ли¬ тературе часто называются релеевскими. В табл. 67а дана сводка различных типов волн, возмож- типы волн И СКОРОСТИ ЗВУКА В ТВЕРДЫХ ИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ Таблица 67а Форма волны Среда неограниченная: X < размеров тела ограниченная: X ^ размеров тела Определения и обозначения Примечания Чисто продоль¬ ные волны (фиг. 376, а) Чисто попереч¬ ные волны (фиг. 376, б) Волны растя¬ жения (376, г) Волны изгиба (фиг. 376, в) Поверхностные волны Крутильные волны (см. п. 3 этого пара¬ графа) Продольные ра¬ диальные вол¬ ны (см. п. 3 этого пара¬ графа) Не бывают Не бывают Не бывают Не бывают Не бывают ■а V а Не бывают Не бывают К 1: Пригодно также для жидкостей и газов К 2: а — ко эффициент Пуассона поперечного сжатия: 0 < а < 0,5 КЗ: 5, jx — постоянные Ламе К 4: [х — постоянная Ла¬ ме, т. е. модуль сдви¬ га, кручения, среза К 5: * Е/2\х = 1 + а Кб, 2, 5: Е — модуль Юнга. Среда в виде стержня К 8: Среда— бесконечно длинный стержень ра¬ диуса г К 9: Среда — бесконеч¬ ная пластина толщины d Иначе называются ре¬ леевскими волнами К И: Среда —стержень или труба К 12: Среда — бесконеч¬ но длинный стержень радиуса г Характеризуются не ско¬ ростью звука с. а соб¬ ственной частотой f Скорость изгибных волн зависит от длины волны (или от частоты) х —корень уравне¬ ния xJ0(х)+ w=0’ где /0 и J1 — бес¬ селевы функции нулевого и пер¬ вого порядка
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел ных в твердом теле, а также формул для ско¬ рости их распространения. Ниже будут подроб¬ нее рассмотрены отдельные случаи. 1. Бесконечно протяженная среда Исследуемую среду можно считать беско¬ нечно протяженной, если ее размеры очень ве¬ лики по сравнению с длинами распространяю¬ щихся в ней упругих волн1). Скорости распро¬ странения разных типов волн, могущих распро¬ страняться в твердом теле, различны и зависят от упругих постоянных среды. В наиболее про¬ стом случае изотропной среды ее упругие свой¬ ства характеризуются двумя постоянными; в ани¬ зотропных телах—кристаллах—число постоян¬ ных определяется кристаллографической си¬ стемой. Упругие свойства правильного кристал¬ ла определяются тремя постоянными, кристалла тригональной или тетрагональной системы— шестью, кристалла моноклинной системы—три¬ надцатью и кристалла триклинной системы— двадцатью одной постоянной2). Упругие свойства изотропного тела могут быть описаны двумя упругими постоянными Ламе о и р-3). Постоянная р. представляет собой модуль сдвига. В теории упругости4) показы¬ вается, что скорость распространения чистых продольных волн в бесконечно протяженной среде выражается формулой (293) *) Это условие недостаточно. В действительности понятием о неограниченной среде можно пользоваться даже при соблюдении этого условия лишь тогда, когда можно практически не считаться с волнами, отражен¬ ными от границ тела (например, в определенные мо¬ менты времени при импульсном излучении, или при наличии достаточного затухания в среде при непрерыв¬ ном излучении).—Прим. ред. 2) В то время как в принимаемой здесь за основу теории упругости кристаллов Фохта и Борна предпола¬ гается, что силы, возникающие между атомами в кри¬ сталле при изменении межатомных расстояний, яв¬ ляются центральными, недавно Лаваль [J. Laval, С. R. Acad. Sci., Paris, 232, 1947 (1951)] связал эти силы с тензором смещений и получил для триклинной системы 45 упругих постоянных. • 3) Обычно упругие постоянные Ламе обозначаются через X и {л. Однако, поскольку в настоящей книге X обозначает длину волны звука, мы пользуемся здесь обозначением В. 4) См., например, Cl. Schaefer, Einfuhrung in die theoretische Physik, Bd. I. 3 Aufl., Berlin, 1929. (См. перевод: К- Шефер, Введение в теоретическую физику, М.—Л., 1934; см. также Лейбензон, Краткий курс теории упругости, ОГИЗ, 1942.—Прим. ред.) *) Коэффициентом Пуассона а называется отноше¬ ние относительного уменьшения поперечного размера стержня к относительному увеличению его продоль¬ ного размера при растяжении. Опыт показывает, что а лежит между 0,2 и 0,5. Часто, особенно в технике, коэффициентом Пуассона называют обратную величину 1/а=т, т. е. отношение продольного удлинения к попе¬ речному сжатию. Это легко может привести к ошибкам. При пользовании величиной т получаются следующие соотношения: <7=£т/[2(т+1)], m=2G/(E—2G). Здесь вместо {л модуль сдвига обозначен, как это часто делается в технике, через G. где р—плотность, а скорость распростанения чистых поперечных или сдвиговых волн—фор¬ мулой Для практических целей оказалось целесо¬ образным ввести еще две постоянные: модуль Юнга Е и коэффициент поперечного сжатия, или коэффициент Пуассона о1), которые опреде¬ ляются формулами: Разумеется, три величины Е, (л и о не незави¬ симы; они связаны друг с другом соотношением При использовании этих соотношений формулы (293) и (294) принимают следующий вид: Чтобы с было выражено в см!сек, Е и р. должны быть выражены в дин/см2. Если Е и р. выражены, как это часто делается в технике, в кг!мм2, то для перевода в дин!см2 достаточно умножить соот¬ ветствующие величины на 9,81 • 107. Как известно, модуль Юнга Е связан с мо¬ дулем всестороннего сжатия Q соотношением.
344 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Таким образом, формулы (298) и (299) можно также представить в виде позволяющее рассчитать коэффициент попереч¬ ного сжатия по отношению скоростей продоль¬ ной и поперечной волн. Скорость распростране¬ ния поверхностных, или релеевских, волн, рас¬ пространяющихся вдоль граничной поверхности бесконечно протяженной среды, определяется формулой (303) где aL—угол падения продольной волны, pf— угол преломления поперечной волны, (3*—угол преломления продольной волны, сц и сщ—ско¬ рости распространения продольных волн соот¬ ветственно в средах I и //, и сщ—скорости распространения поперечных волн соответствен¬ но в средах / и II. Кроме того, углы отражения и at удовлетворяют соотношениям (304) Фиг. 377. Отраже¬ ние и преломление продольной волны на границе двух сред. Как показано на фиг. 377, при падении продоль¬ ной волны на границу двух твердых сред / и II и при условии £//>£/ возникают две отраженные и две преломленные волны. Если среда / яв¬ ляется жидкостью, то отраженная поперечная волна отсутствует. Увеличивая угол падения aL продольной вол¬ ны начиная от 0°, придем к первому критическому углу а/кр.-р при котором угол преломления про¬ дольной волны ^ становит¬ ся равным 90°. Падающая продольная волна при этом пол ностью отр ажается; в среде II возникает только поперечная волна. При дальнейшем увеличении aL будет, наконец, достигнут и второй критический угол а/кр.2, при котором угол преломления поперечной волны (3, становится рав¬ ным 90°. При этом угле поперечная волна также испытывает полное отражение. Для <^>а/кр2 в среде II отсут¬ ствует как продольная, так и поперечная волна и волновая энергия не может переходить из среды I в среду II. При угле падения, лежащем между a/xp.j и а/кр.2, в среде II распространяется только поперечная волна. Значения критических углов могут быть рассчитаны по формуле (303); для этого достаточно положить sinj^ =1 или sinpf=l. Например, при переходе волны из воды в железо критические углы равны а/кр.1 = 14°40' и а/кр.2^26°20'. При переходе продольной или поперечной волны из среды с большей скоростью распростра¬ нения в среду с меньшей скоростью всегда воз¬ никают оба типа волн в виде отраженных и пре- ломленых лучей. Только в том случае, если сре¬ да // является жидкостью, в ней возникает одна продольная преломленная волна. На фиг. 378 даны графики зависимости от угла падения долей энергии отраженной и преломленной волн при переходе продольной волны из железа в ксилол и из пластмассы декорит в ксилол. Здесь введены обозначения: д^2 Доля энергии в отраженной продольной волне L Доля энергии в падающей продольной волне ’ Доля энергии в отраженной поперечной волне Доля энергии в падающей продольной, волне у д|2, __ Доля энергии в прошедшей продольной волне 1 F Доля энергии в падающей продольной волне При этом 1 — М1 = Мг + М/г. Мт = Отсюда получаем Для многих материалов с приближенно равно х/4 и, следовательно, cjct =]/3. Из формулы (301) получаем выражение В первом приближении можно положить ско¬ рость с0 равной 0,9 скорости поперечных волн. Поверхностные волны в ультразвуковой области можно использовать для измерения констант ма¬ териалов. Файрстон и Фредерик [606] приводят описание интерферометра, в котором исполь¬ зуются релеевские волны. При косом падении продольной или попереч¬ ной волны на границу, разделяющую два твер¬ дых тела или твердую и жидкую среды, имеет место следующая форма закона Снеллиуса:
§ 1. Измерение скорости, звука и определение упругих постоянных твердых тел 345 Согласно фиг. 378, при угле падения, равном, например, 60°, при переходе продольной волны из железа в ксилол около 90% энергии продоль¬ ной волны отражается в виде поперечной волны; на границе декорит—ксилол возбуждение по¬ перечной волны максимально также при угле падения 6001). Фиг. 378. Отражение и преломление продольной вол¬ ны на границе двух сред. а—железо, б—декорит. Особый случай проникновения звуковой вол¬ ны в среду, в которой скорость звука, а также волновое сопротивление меняются непрерывно, был разобран теоретически Хеллером 12994]. В твердых телах до настоящего времени не уда¬ валось обнаружить дисперсию звука. Однако из¬ учение скорости распространения излома стекол позволило Смекалу [1948] установить, что имею¬ щиеся в твердых телах местные нарушения струк¬ туры при достаточной однородности среды могут привести к возникновению хорошо выраженных областей дисперсии ультразвуковых волн. Для неорганических стекол эти области соответствуют пока технически недостижимым частотам порядка 1011 гц. При достаточной равномерности распре¬ деления йарушений структуры большое погло¬ щение, возникающее в случае резонанса, обу¬ словливает непроницаемость среды для волн вы¬ сокой частоты. Поскольку вблизи участков на¬ рушения структуры упругие напряжения осо¬ бенно велики, при изломе эти места излучают ультразвуковые волны с частотой порядка 1010 гц. Эти ультразвуковые волны обгоняют распростра¬ няющийся фронт излома, что обусловливает от¬ клонение нормали фронта и появление борозд г) Представление указанных энергетических соот¬ ношений в виде формул см., например, в работе С. G. Knott, Phil. Mag., 48, 64 (1899), а в особен¬ ности A. S с h о с h, Schallreflexion, Schallbrechung und Schallbeugung, Ergebn. exakt. Naturwiss., 23, 127, (1950). на поверхности излома (Валлнер [2112]). Так, на зеркально гладких участках поверхности из¬ лома, образующихся при разрыве стеклянных стержней, появляются два пересекающихся се¬ мейства линий (фиг. 379), обмер которых по¬ зволяет судить как о скорости распространения звука, так и о скорости распространения излома. Оказалось, что большая часть линий соответ¬ ствует ультразвуковым волнам с частотой не менее 1010 гц, распространяющимся с обычной скоростью поперечных волн (Смекал [1949, 1950, 4115]). Согласно Керкгофу [4794, 4795], метод Смекала—Валлнера может быть дополнен воз¬ действием на бегущий излом дополнительной по¬ перечной ультразвуковой волны (f~ 10 мггц). Тогда на поверхности разрыва, кроме основного семейства «линий Валлнера», о которых говори¬ лось выше, образуется вторая система более слабых линий, пересекающих первые, которые могут служить «маркировочными». По этим ли¬ ниям можно определить скорость излома и в тех случаях, когда естественная поверхность излома не позволяет сделать какие-либо заключения. Соотношения (293)—(299) позволяют опреде¬ лять упругие постоянные изотропного вещества по измерениям скоростей распространения обоих видов упругих волн cL и ct. Наиболее известен Фиг. 379. Поверхность изло¬ ма стеклянного стержня с дву¬ мя системами линий излома. следующий метод: в длинных стержнях возбу¬ ждаются трением продольные или поперечные колебания; далее, акустическим методом или при помощи пылевых фигур Кундта определяется частота f, зная которую и найдя длину упругой волны X по формуле где I—длина стерж¬ ня, можно вычислить упругие постоянные Е, [а и о. Порядковый номер колебания стержня г определяется по узлам колебаний, обнаруживае¬ мым, например, при посыпании стержня по¬ рошком ликоподия (см. фиг. 147).
346 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Этот так называемый динамический метод, к которому мы еще вернемся в дальнейшем, по¬ зволяет определить адиабатические упругие по¬ стоянные, тогда как общеизвестный статический метод растяжения, изгиба или кручения дает изотермические упругие постоянные материала. Уже при средних, а в особенности при высоких частотах процесс можно считать адиабатическим. Изотермический Еиз. и адиабатический Еад. модули упругости связаны соотношением или в другой форме где а—линейный коэффициент расширения, Т— абсолютная температура, ср—удельная тепло¬ емкость при постоянном давлении, a J—механи¬ ческий эквивалент тепла, равный 4,186-107 эрг/кал. Последнее соотношение соответствует соотношению (175). Разность между £aA. и Еи3. вообще не превышает 0,5%. Согласно Зинеру1), величина А Е/Е может быть определена из наблюдения изгибных коле¬ баний стержня по логарифмическому декременту затухания согласно формуле Здесь бМакс.—максимальный декремент затухания, измеренный в функции от частоты. Бенневитц и Ротгер [229] приходят к тому же результату другим путем. Соответствующие опыты с алю¬ минием были выполнены Бардуччи [2382, 2383]. Шефер и Бергман [1830—1835] разработали метод определения упругих постоянных прозрач¬ ных веществ при помощи диффракции света на ультразвуке. Большим преимуществом такого метода является использование одного и того же образца исследуемого материала для определе¬ ния всех его упругих постоянных, причем для анизотропных веществ полученные таким обра¬ зом величины представляют собой замкнутую систему постоянных, чего до сих пор нельзя было достигнуть никаким другим методом. В конце первой части этой книги (гл. III, § 4, п. 4), рассматривая явление диффракции све¬ та на ультразвуке, мы уже установили, что при взаимном пересечении систем звуковых волн г) С. Zener, Internal friction in solids, Phvs. Rev. (2), 52, 230 (1937); 53, 90, 100, 582 (1938). образуется пространственная решетка упругих волн, при просвечивании которой видимым све: том появляется сложная диффракционная кар¬ тина. При этом рассматривался только случай наложения систем звуковых волн в жидкости; теперь предстоит рассмотреть аналогичные яв¬ ления для случая прозрачного твердого тела. Представим себе стеклянный куб, в котором возбуждены три ультразвуковые волны в на¬ правлениях, перпендикулярных к трем его гра¬ ням, для чего, например, к граням куба при¬ клеены одинаковые пьезокварцевые пластинки, возбуждаемые на собственной частоте упругих колебаний куба. При таком выборе частоты в кубе возникают стоячие ультразвуковые волны, пересекающиеся под прямым углом. Оказывается, однако, что для достижения желательного резуль¬ тата нет нужды в таком сравнительно сложном методе возбуждения волн. Достаточно приклеить кварц (или притереть его на масле) к одной из граней куба или, еще проще, установить куб на горизонтально расположенной пьезокварце¬ вой пластинке. При этом в результате попереч¬ ного сжатия в кубе возбуждаются интенсивные упругие собственные колебания также и в на¬ правлениях, параллельных поверхности кварца. Поскольку пьезокварцевая пластинка может быть возбуждена на очень большом числе гармоник (см. гл. II, § 5, п. 2), всегда можно подобрать одну или несколько гармоник, для которых полу¬ чается особенно сильный резонанс куба. При отображении обычным методом изобра¬ жения освещенного отверстия диафрагмы сквозь колеблющийся куб на экран получаются чрез¬ вычайно характерные диффракционные фигуры. Для изотропных веществ форма этих фигур за¬ висит исключительно от упругих постоянных колеблющегося тела, а для неизотропных—еще и от направления светового пучка. Получающиеся диффракционные фигуры, однако, совершенно не зависят, от формы колеблющегося тела: без¬ различно, будет ли это куб, прямоугольный параллелепипед, цилиндр или призма. Это объ¬ ясняется тем, что длина звуковых волн, опреде¬ ляющих диффракцию, имеет величину порядка 0,1—0,01 мм и, следовательно, ничтожно мала по сравнению с размерами колеблющегося тела. Поэтому граничными условиями здесь можно пренебречь и считать рассматриваемое тело бес¬ конечно протяженным. На фиг. 380 приведена диффракционная кар¬ тина, полученная при просвечивании колеблю¬ щегося стеклянного куба монохроматическим светом. Полученная фигура представляет собой
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 347 два концентрических кольца, состоящих из от¬ дельных ярких интерференционных точек. Сразу видно, что внешнее кольцо не является спектром первого порядка относительно внут¬ реннего кольца, поскольку диаметр первого меньше удвоенного диаметра последнего. Следо¬ вательно, „внутри стекла должны существовать или, после введения упругих постоянных, Фиг. 380. Оптическая диф- фракдионная картина для ко¬ леблющегося стеклянного куба. две системы волн различной длины, порождаю¬ щих диффракцию света. Эти системы волн об¬ ладают различными скоростями распростране¬ ния и создают «диффракционные решетки» с от¬ личающимися постоянными. Фюс и Лудлоф [674] показали на основании разработанной ими теории диффракции света на волнах в прозрачных твердых телах (см. ниже в этом пункте), что внутренний круг обу¬ словлен диффракдией света на упругой простран¬ ственной решетке, образованной продольными волнами, а внешний—на решетке, образованной поперечными (сдвиговыми) волнами. Пусть \ и \t—длины продольных и поперечных волн соот¬ ветственно, А—расстояние от диффрагирующего куба до плоскости экрана и Л—длина световой волны; тогда, согласно обычным диффракцион- ным формулам, радиусы диффракционных колец будут равны Если частота упругих колебаний равна f, то скорости распространения волн выразятся фор¬ мулами Поскольку все величины в правых частях этих формул известны, для определения всех упругих постоянных изотропного тела достаточно од¬ ной диффракционной картины. Прежде чем более подробно рассматривать описанный метод, следует сказать несколько слов о том, как возникает диффракция света на по¬ перечных волнах при освещении обычным све¬ том. Как было указано выше, диффракция света У Ф и г. 381. Деформации формы в твердом теле, порож¬ даемые поперечной волной в определенный момент времени. на упругих волнах возможна только при нали¬ чии расположенных на одинаковых расстояниях сжатий и разрежений, т. е. при периодически изменяющемся показателе преломления. Такие условия создаются в продольной волне, но не в поперечной, где возникают только деформации сдвига. Представим себе ряд смежных элементов объе¬ ма в изотропном теле; для простоты предполо¬ жим, что эти элементы имеют квадратное сече¬ ние. Эти элементы изображены в верхнем ряду на фиг. 381. Если теперь вдоль этого ряда распро¬ страняется поперечная вблна, то в какой-то момент эти элементы примут вид, показанный в нижнем ряду на фиг. 381. В местах наибольшей амплитуды колебаний элементы превращаются в равновеликие ромбы, откуда можно вычислить 6 и р., а также коэффи¬ циент поперечного сжатия а. После несложных преобразований получаем формулы
348 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах оси которых S и т] наклонены под углом почти 45° к горизонтали. При этом оси £ соответствуют наибольшему сжатию, а оси т\—наибольшему разрежению или наоборот, в зависимости от того, расположен ли элемент на гребне волны (/ и 5) или в ее ложбине (3 и 7). В узлах волны (2, 4 я 6) элементы не испытывают деформаций. Расстояние между двумя одинаково деформиро¬ ванными ромбами, например между ромбами / и 5, равно Xf. Рассмотрим теперь случай, когда падающий на тело свет поляризован в направлении £ или tj; тогда периодические изменения линейной плот- носи обусловят, как и в случае продольной вол¬ ны, изменение показателя преломления с про¬ странственным периодом Xf. При этом возни¬ кает обычное явление диффракции, т. е. справа и слева от центрального изображения появятся боковые спектры, в которых свет сохранит свою первоначальную поляризацию. Второй скрещен¬ ный с первым николь, поставленный на пути светового пучка, уничтожит диффракционную картину. Пусть теперь поперечная волна осве¬ щается неполяризованным светом. Световые ко¬ лебания можно разложить на две компоненты по направлениям осей £ и т\\ как разъяснено выше, каждая из компонент образует свою диф¬ фракционную картину, причем обе картины, точ¬ но налагаясь друг на друга, дадут спектры, обра¬ зованные неполяризованным светом. Наконец, в несколько более сложном случае линейно поляризованного света, колебания в ко¬ тором происходят в произвольном направлении, также наблюдается явление диффракции. В этом случае нужно представить себе, что колебания в падающем свете снова разложены на две ком¬ поненты по осям 5 и т). Поскольку эти компо¬ ненты являются когерентными, при их суперпо¬ зиции после прохождения через звуковую волну возникает эллиптически поляризованное коле¬ бание, так как между компонентами по осям £ и т] возникает разность фаз вследствие разли¬ чия показателей преломления (иначе говоря, вследствие двойного лучепреломления, обуслов¬ ленного напряженным состоянием). При этом, однако, нужно различать эффекты, обусловлен¬ ные гребнем и ложбиной волны: эллипсы коле¬ баний в соответствующих точках имеют одина¬ ковую форму и наклон, однако направления обхода в них противоположны, так как при пере¬ ходе от гребня к ложбине обыкновенные и не¬ обыкновенные лучи меняются ролями. Рассмотрим подробнее картину световых коле¬ баний вдоль упругой волны. На фиг. 382 пред¬ ставлены эллипсы поляризации для случая наи¬ большего сдвига фаз, равного тс/2, причем число изображенных промежуточных состояний уве¬ личено по сравнению с фиг. 381. В узлах 2, 4 и 6 упругой волны свет сохраняет свою пер¬ воначальную линейную поляризацию. Коле¬ бания в точках, лежащих на расстояниях, рав¬ ных одной длине волны, происходят в фазе Ф и г. 382. Состояние поляризации в первоначально линейно поляризованном световом пучке после прохож¬ дения им поперечной упругой волны. (см., например, одинаковые эллипсы 1 я 5 или 3 и 7). Поэтому при наблюдении такой попереч¬ ной волны в поляризованном свете между двумя скрещенными николями при условии, что плос¬ кость поляризации падающего света параллельна или перпендикулярна к направлению распростра¬ нения упругой волны, в точках 1, 3, 5 и 7 имеет место наибольшее двойное лучепреломление, по¬ ляризация делается эллиптической, и, следова¬ тельно, делается видимой решетка звуковых волн с шагом Х*/2; картина исчезает при повороте плоскости поляризации на 45°. Что же касается интерференционной картины, то места макси¬ мальной освещенности появятся в направлениях, для которых лучи с одинаковой поляризацией (т. е. лучи 1 и 5, 3 и 7 и т. д.) имеют разность оптических путей, равную тА, где т= 0, 1, 2,... Таким образом, угол диффракции будет опреде¬ ляться решеткой с шагом \t. Более подробный разбор данного вопроса имеется в обстоятельной работе Шефера, Берг¬ мана и Гёлиха [1838]. Независимо от них Мюл¬ лер и Нат в целом ряде работ теоретически раз¬ работали вопрос о диффракции света на продоль¬ ных и поперечных звуковых волнах в прозрачных изотропных телах [1380, 1381, 1401, 1404]. Фотографии на фиг. 383 (см. также [1834]) иллюстрируют изложенные выше соображения. Фотография а снята в неполяризованном свете. Внутреннее кольцо значительно ярче наружного; распределение интенсивностей равномерное на обоих кольцах. Фотография б соответствует ли¬ нейно поляризованному свету с колебаниями под углом 45°. Наружное кольцо остается неизмен¬ ным, во внутреннем же в двух противоположных точках, соответствующих наклону в 45°, наблю¬
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 349 дается минимум интенсивности света. На фото¬ графии в, полученной между двумя скрещенными николями, наблюдается 4 точки нулевой интен¬ сивности. В наружном кольце исчезают интер- Фиг. 383. Оптические диффрак¬ ционные картины для колеблю¬ щегося стеклянного цилиндра (по Шеферу, Бергману и Гёлиху). а—в неполяризованном свете, б—в ли¬ нейно поляризованном свете, в—между скрещенными николями и г—между параллельными николями. ференционные точки, соответствующие попереч¬ ным волнам, для которых направления £ или т], совпадают с направлением поляризации па- Следует добавить, что диффракция света на поперечной волне, как она была рассмотрена выше, конечно, возможна лишь в том случае, если деформация происходит в направлении, пер¬ пендикулярном к направлению распространения света. Когда деформация происходит в направ¬ лении распространения света, то диффракция не наблюдается. С этим случаем мы еще встре¬ тимся ниже в этом пункте при рассмотрении анизотропных тел. Здесь следует еще заметить, что высказанные в разное время Гидеманом и Хёшем [870, 873, 892] утверждения о том, что наружное диффрак- ционное кольцо (фиг. 380) появляется в резуль¬ тате диффракции света на продольных компонен¬ тах изгибной волны, не имеют под собой никакого основания. Действительно, в бесконечно протя¬ женном теле (при незначительной длине упругих волн стеклянный образец можно считать бес¬ конечно протяженным) не могут возникнуть из- гибные волны. На это же указывает в цитиро¬ ванной выше работе и Мюллер [1381]. Итак, для получения диффракции света на поперечных волнах нет никакой необходимости пользоваться скрещенными николями. Однако на практике их применение целесообразно, так как оно уменьшает интенсивность яркого централь¬ ного изображения и внутреннего диффракцион¬ ного кольца: пользование поляризованным па- дающего света. Последняя фотография, г, соот¬ ветствует свету, прошедшему через параллельные николи. Внутреннее кольцо имеет тот же вид, что и на фотографии б; интерференционная кар¬ тина на наружном кольце повернута на 90° по сравнению с фотографией в. Ниже в настоящем пункте мы еще вернемся к вопросу о распределе¬ нии интенсивности на фиг. 383 и рассмотрим его более подробно. дающим светом позволяет уравнять интенсив¬ ности света в обоих диффракционных кольцах. Пользуясь описанным выше методом, Шефер, Бергман и Гёлих [1837, 1838], а также Кунерт [1150] провели систематическое измерение упру¬ гих постоянных 150 сортов оптического стекла фирмы «Шотт». На фиг. 384 представлена схема применявшейся ими установки. Свет дуговой лампы L проходит через монохроматор М, выход¬ Ф и г. 384. Схема установки для получения оптических диффракционных картин для колеблющихся стеклянных образцов (по Шеферу и Бергману).
350 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах ная щель которого заменена диафрагмой В с круг¬ лым отверстием диаметром около 30 р.. Столь малое отверстие диафрагмы выбирается для того, чтобы получить возможно меньшие размеры ин¬ терференционных пятен. Непосредственно перед диафрагмой расположена поляризующая призма N±, а позади нее—поворачиваемая четвертьвол¬ новая слюдяная пластинка D. При помощи длин¬ нофокусного объектива О (/^30 см) изображение отверстия диафрагмы проектируется через ис¬ следуемый стеклянный куб G и анализирующий николь N2 непосредственно на пленку фотокамеры Фиг. 385. Установка для определения оптиче¬ ским методом упругих постоянных стекол и кри¬ сталлов (по Шеферу и Бергману). . Лейка К (без объектива). Для субъективного наблюдения и для фокусирования диффракцион¬ ной картины на пути светового луча непосред¬ ственно перед камерой вставляется призма Р полного внутреннего отражения. При пользо¬ вании призмой диффракционная картина полу¬ чается в плоскости V, где и может рассматри¬ ваться через лупу А. Для возбуждения колеба¬ ний стеклянный куб притирается при помощи кап¬ ли масла к горизонтальной пьезокварцевой пластинке Q. Кварцевая пластинка с металлизи¬ рованными поверхностями лежит на металли¬ ческой рамке R. Такое устройство обеспечивает излучение звуковых волн кварцем только в стек¬ лянный куб. Толщина применявшихся кварце¬ вых пластинок изменялась от 1,8 до 2,3 мм; пластинки возбуждались на гармониках от 3 до 9 номера, т. е. на частотах 3500—15000 кгц. Более подробные сведения о характеристиках оптической части установки приведены в рабо¬ тах [1837, 1838]. На фиг. 385 изображена переносная уста¬ новка для исследования диффракции света в ко¬ леблющихся твердых телах. Справа виден осве¬ титель В с лампой накаливания (6 в, 5 а), осве¬ щающей через конденсор малое отверстие в диа¬ фрагме; световой пучок проходит через призму полного внутреннего отражения и поступает на микрообъектив М. Полученное уменьшенное изоб¬ ражение отверстия (диаметром около 0,01 мм) и является источником света; при помощи объек¬ тива О этот источник фокусируется на пленке фотокамеры /С. Непосредственно за объективом находится исследуемый стеклянный куб G, лежа¬ щий на горизонтальной пьезокварцевой пла¬ стинке. Чтобы увеличить расстояние между стеклянным кубом и плоскостью изображения в фотокамере, сохраняя при этом небольшие раз¬ меры установки, световой пучок дважды отра¬ жается под прямым углом при помощи двух призм Р. Визуальная установка на фокус производится при помощи выдвижного окуляра С, после чего диффракционная картина фотографируется, ка¬ мерой К. Два поворотных поляризационных фильтра Fx и F2 позволяют вести работу также и в поляризованном свете. Вся установка смон¬ тирована на массивной чугунной плите. В табл. 68 приведены данные измерений упру¬ гих постоянных оптических стекол фирмы «Шотт». Значения а изменяются в пределах от 0,194 до 0,284, [I—от 2092 до 3596 кг!мм2, а значения Е— от 4090 до 9051 кг!мм2. Значения а и Е измерены С ТОЧНОСТЬЮ ОКОЛО 1 %, (х—с точностью около 0,8%. Такая, на первый взгляд, малая точность обусловлена не методикой, которая может дать значительно более точные результаты, а неболь¬ шими отклонениями диффракционных картин от круговой формы, вызванными, по-видимому, не¬ значительными неоднородностями или внутрен¬ ними напряжениями в исследуемых сортах стекла. В работе Кунерта [1150] более подробно ис¬ следована зависимость впервые определенных таким образом упругих постоянных от сорта стекла. Гидеман и Хёш [856, 869—872, 892] также исследовали упругие постоянные прозрачных твердых тел при помощи ультразвука. При по¬ мощи пьезокварца в исследуемом стеклянном блоке возбуждались плоские звуковые волны; методом вторичной интерференции визуализиро¬ вались решетки продольных и поперечных, или сдвиговых, волн. В случае поперечных волн на¬ блюдение должно производиться в поляризован¬ ном свете между двумя скрещенными николями, причем плоскость поляризации падающего света должна быть либо параллельна, либо перпенди¬ кулярна к фронту звуковой волны. Действительно, только в этом случае направ¬ ление, в котором напряжение максимально, со¬ ставляет угол в 45° с плоскостью поляризации и,
Коэффи¬ циент попереч¬ ного сжатия ст- 104 Модуль сдвига |л, кг/мм% Модуль упруго¬ сти Е, кг/мм^ Тип стекла Плотность р, г/см% Коэффи¬ циент ь попереч¬ ного сжатия о - 104 Модуль сдвига р., 1гг/ммЪ Модуль упруго¬ сти Е, кг/мм'* Тип стекла Плотность о, г/смЗ УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ ОПТИЧЕСКИХ СТЕКОЛ ФИРМЫ «ШОТТ» (ЙЕНА), ИЗМЕРЕННЫЕ ПРИ ПОМОЩИ УЛЬТРАЗВУКА Таблица 68
352 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Таблица 68 (Продолжение) Тип стекла Плотность p, г/смЯ Коэффи¬ циент попереч¬ ного сжатия а - 104 Модуль сдвига IX, кг/мм% Модуль упруго¬ сти Е, кг/ммъ Тип стекла Плотность p, г/смь Коэффи¬ циент попереч¬ ного сжатия а- 104 Модуль сдвига р., кг/мм% Модуль упруго¬ сти Е, кг/мм2 BaLF 1 3,10 2350 2728 6740 F 1 3,68 2289 2340 5751 2 3,19 2461 2783 6936 2 3,59 2211 2394 5492 3 3,16 2490 2871 7172 3 3,51 2290 2270 6070 4 3,17 2490 3104 7756 4 3,57 2227 2329 5847 5 2,95 2319 7673 6584 5 3,45 2183 2505 5579 6 3,33 2565 3029 7612 6 3,76 2327 2295 5695 7 3,35 2511 2887 7224 7 3,61 2368 2220 6105 8 2,98 2305 2724 6703 8 3,40 2180 2492 5658 SSK 1 3,64 2640 3149 7959 9 3,56 2206 2597 6339 2 3,68 2650 3159 7990 10 3,61 2238 2494 6104 3 3,60 2597 3048 7678 11 2,66 2285 3456 8492 4 3,61 2684 3223 8177 BaSF 1 3,67 2393 2547 6313 5 3,77 2742 3419 8712 2 3,97 2470 2495 6221 6 3,39 2589 3484 8772 3 3,50 2302 2508 6170 7 3,34 2616 3454 8716 4 3,88 2491 26/5 6683 8 3,25 2650 3299 8347 5 3,48 2329 2607 6428 6 3,79 26S4 3289 8331 LLF 1 2,94 2101 2561 6199 7 3,85 2/40 3591 9151 2 2,90 2030 2569 6183 SF 1 4,43 2330 2360 5821 3 2,99 2120 2869 6952 2 3,88 2040 2343 5641 4 3,01 2201 2698 6583 3 4,62 2360 2319 5733 6 2,81 2067 2665 6431 4 4,80 2387 2304 5707 7 2,98 2038 2636 6346 5 4,08 2251 2370 5808 8 2,51 2371 2517 6227 6 4,97 2400 2275 5643 7 3,78 2246 2353 5763 BaF 1 3,02 2350 2505 6188 8 4,21 2281 2377 5838 2 3,17 2409 2727 6769 9 3,91 2298 2415 5940 3 3,29 2360 2697 6666 10 4,26 2360 2618 6473 4 3,49 2433 2648 6584- 12 3,72 2212 2529 6178 5 3,55 2520 2877 7203 14 4,50 2367 2700 6679 6 3,35 2438 2818 7009 15 4,05 2332 2526 6231 7 3,54 2509 2806 7020 8 3,67 2556 2956 7423 KzF i 2,72 2278 2489 6111 9 3,85 2664 3109 7874 2- 2,54 2240 2129 5211 10 3,83 2710 3478 8840 3 2,52 2237 2288 5601 11 3,80 2788 3430 8772 4 3,02 2302 2939 7231 5 2,49 2236 2176 5325 LF 1 3,19 2170 2562 6235 6 2,56 2154 2200 5347 2 3,31 2289 2528 6213 PKS i 2,58 2280 2776 6819 3 3,21 2177 2624 6390 4 3,20 2186 2532 6i71 KzFS 1 3,24 2760 2243 5725 5 3,22 2235 2489 6091 2 2,70 2839 2219 5698 6 3,12 2150 2457 5969 3 2,89 2825 2339 5999 7 3,22 2144- 2446 5941 SFS 1 5,97 2630 2092 5284
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 353 согласно сказанному выше в настоящем пункте, возникает двойное лучепреломление в пучностях волны, позволяющее наблюдать решетку с шагом 2. Измерение шага решеток для продольных и поперечных волн позволяет определить соот¬ ветствующие длины волн, откуда при известной частоте определяются и упругие постоянные материала. Пользуясь этим методом, Хёш [892] определил упругие постоянные 16 сортов стекла фирмы «Шотт». Получаемая при этом точность измерений та же, что и в методе Шефера и Берг¬ мана. Однако необходимость двух раздельных измерений несколько усложняет методику. Тот же метод описан в работе Шимановского [2035], а затем применен Аллегретти [2307] и Ведамом [4324] для измерения упругих постоянных опти¬ ческих стекол. При отображении щели, освещенной естествен¬ ным светом, через стеклянный блок, в котором возбуждены продольные упругие колебания, на¬ правление распространения которых параллель¬ но щели, возникают обычные дебаевские диф¬ фракционные картины. При расположении ко¬ леблющегося тела между двумя скрещенными николями появляется только один дублет, т. е. два спектра первого порядка, расположенные справа и слева от места расположения централь¬ ного изображения, которое само в данном слу¬ чае отсутствует. Эти явления описаны в работе Гидемана и Хёша. Они представляют собой видо¬ изменение явлений, наблюдаемых в опытах Ше¬ фера и Бергмана; для их получения достаточно заменить диафрагму щелью и подобрать соответ¬ ствующее расположение поляризатора и скре¬ щенного с ним анализатора [1834]. Бергман [242] показал, что при одновремен¬ ном распространении в твердом теле продольных и поперечных волн может наблюдаться вторич¬ ная диффракция, аналогичная многократной диф- фракции света на одной или нескольких ультра¬ звуковых волнах (см. гл. Ш, § 4, п. 2). На фиг. 386 показано это явление для волн в стекле. Ясно видно, что, помимо диффракционных спек¬ тров и /2, обусловленных продольной волной, и спектров tl9 обусловленных поперечной вол¬ ной, наблюдаются еще другие спектры, обозна¬ ченные ltl. Последние получаются вследствие вторичной диффракции диффракционного спектра tx на продольной волне. Можно, конечно, пред¬ положить и обратное, а именно, что линии 1п обусловлены вторичной диффракцией на попереч¬ ных звуковых волнах света, соответствующего диффракционным спектрам lv В действительности имеет место и то и другое явление. Вообще диф¬ фракционные спектры соответствуют углам диф- 23 Л. Бергман фракции 0, определяемым выражением Q =тА/1г + +п АД#, где т и п—любые целые числа, включая нуль. Однако обычно спектры высших порядков не удается наблюдать вследствие их малой интен¬ сивности. Учет вторичной диффракции особен¬ но существенен, когда делаются заключения о фотоупругих постоянных материала по интен¬ сивности диффрагированного света. Фиг. 386. Многократная диф¬ фракция света на продольных и поперечных волнах в стекле. При рассмотрении диффракционных спектров колеблющегося стеклянного куба (фиг. 380) обращает на себя внимание совершенно нерегу¬ лярное распределение интенсивностей диффрак¬ ционных световых точек на обоих кольцах. Это обусловлено следующей причиной. В кубе воз¬ буждается волна, распространяющаяся горизон¬ тально; волны, распространяющиеся в других направлениях, представляют собой отражения первичной волны от граней куба. Кроме того, при каждом отражении продольной волны возникает также и поперечная волна. Все эти волны имеют самые различные интенсивности. Таким образом, хотя, как это уже многократно подчеркивалось, форма диффракционной картины не зависит от формы границ тел, распределение интенсивности света обычно от нее зависит. Совершенно равно¬ мерное распределение интенсивности можно по¬ лучить, например, для изотропного тела, огра¬ ниченного цилиндрической поверхностью (см. фиг. 383, а). Ротгер [1745] исследовал образец в форме трехгранной призмы (фиг. 387, а). Углы при основании выбирались таким образом, чтобы поперечные волны, возникающие при отражении
354 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах от боковых стенок продольной волны, входящей в призму через основание, отклонялись на 90° от направления распространения первичной вол¬ ны. Это требование выполняется при аг=а2= — arctg (ct/cL), т. е. если углы при основании близ¬ ки к 60°. Возникающие диффракционные спектры образуют крестообразную решетку (фиг. 387, б); вертикальные ряды в диффракционной картине обусловлены продольными волнами, а горизон¬ тальные ряды—поперечными волнами. Приме¬ нение таких призм позволяет получить оптималь¬ ные условия возбуждения поперечных волн, при¬ чем оказывается возможным наблюдать даже спектры второго порядка, обусловленные диф- фракцией на поперечных волнах, что обычно не удается. Поскольку при выбранных условиях продольная волна, отражаясь почти полностью, превращается в поперечную (см. [1199]), отра¬ женные продольные волны практически не уча¬ ствуют в диффракционных явлениях. Обратимся теперь к оптическому методу опре¬ деления упругих постоянных анизотропных тел при помощи ультразвука. Нурми [1443] произвел ряд измерений для правильных кристаллов галоидных соединений щелочных металлов. Он возбуждал в кристалле, имеющем форму прямо¬ угольного параллелепипеда, стоячую звуковую волну в направлении одной из осей; тогда если кристалл можно рассматривать как бесконечную решетку, т. е. если размеры кристалла велики по сравнению с длиной волны, то имеет место соотношение cn=pclp.> где сп—адиабатический модуль упругости в направлении распростра¬ нения звука, а р—плотность. Скорость звука скр. в направлении оси кристалла можно найти опти¬ ческим' путем, измеряя длину стоячей звуковой волны в кристалле. В эксперименте кристалл погружался в жидкость, скорость звука сж в ко¬ торой была известна, и длина волны измерялась одновременно в кристалле и в жидкости. Тогда искомая скорость звука в кристалле определяется по формуле скр=(\кр'/\ж)сж. Жидкость ^одно¬ временно служит термостатической средой, что позволяет избежать внутреннего нагревания кри¬ сталла. Этим методом были измерены адиаба¬ тические значения модуля упругости сп для кристаллов NaCl, NaBr, КС1, КВг и KJ, откуда на основании теории Фохта1) и по известным величинам сжимаемости были рассчитаны изо¬ термические значения модулей упругости сп и с12. Баумгардт [191—193] применил аналогичный метод для определения упругих постоянных каменной соли. Михайлов [1357] применил описанный выше в настоящем пункте метод Гидемана и Хёша для изучения правильных кристаллов сильвина и ка¬ менной соли. Путем применения поляризован¬ ного света ему удалось измерить скорость обеих поперечных волн в этих кристаллах. Такой сравнительно несложный метод при¬ меним для изучения правильных кристаллов; однако при исследовании кристаллов с более чем тремя упругими постоянными метод ока¬ зывается неудобным, так как требует наличия нескольких определенным образом ориентиро¬ ванных образцов. В этом случае лучше поль¬ зоваться методом Шефера и Бергмана, при кото¬ ром требуется только один куб с гранями, ориен¬ тированными соответственно осям кристалла. Просвечивая такой куб, в котором возбуж¬ дены высокочастотные колебания, световым пуч¬ ком, перпендикулярным к граням куба, полу¬ чают три различные, более или менее сложные диффракционные картины, по которым можно определить все упругие постоянные кристалла. В верхнем ряду на фиг. 388 показаны диф- фракционйые картины, полученные при прохо¬ ждении света через колеблющийся с высокой частотой кварцевый куб; спектры соответствуют прохождению света в трех взаимно перпендику¬ лярных направлениях: по оси Z (оптическая ось), по оси У и по оси X (электрическая ось). Интерференционные картины, подчас чрезвычай¬ но сложные, отображают симметрию упругих свойств кристалла. Так, в направлении оптиче¬ ской оси имеется ось симметрии шестого порядка, г) W. Voigt, Lehrbuch der Kristallphysik, Leipzig, 1910, S. 788. Фиг. 387. Диффракция на колеблющейся стеклянной призме. а—ход лучей продольных волн (точечный пунктир) и попереч¬ ных волн (штриховой пунктир), б—фотография получающейся диффракционной картины.
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 355 а в направлении осей У и X—оси второго порядка. Далее, при прохождении лучей в направлении оси X получается наклонно расположенная фигу¬ ра, положение которой однозначно объясняется упругими свойствами кварца. Угол наклона фигуры к горизонтальной оси У составляет 18°, Фиг. 388. Диффракционные картины, полу¬ чающиеся при падении света в направлениях осей Z, Y и Л' куба из кристалла кварца (верх¬ ний ряд) и куба из кристалла известкового шпата (нижний ряд). что совпадает с направлением, отвечающим наи¬ меньшему модулю упругости, как это видно из сравнения с фиг. 86 (направление 72°). Во втором ряду на фиг. 388 даны аналогичные спектры для куба из известкового шпата, при- Ф и г. 389. Диффракционные картины, получающиеся при падении света на колеблющий¬ ся кристалл берилла в направ¬ лении оптической оси (а) и перпендикулярно к ней (б). надлежащего к той же кристаллографической системе. Следует отметить большое сходство с фигурами, полученными для кварца в направ¬ лении осей Z и Y; ось X также дает наклоненную интерференционную фигуру с осью симметрии второго порядка. Изображения на фиг. 389 получены для кристалла берилла при падении луча света в на- Ф и г. 390. Диффракционные картины, создава¬ емые колеблющимися кристаллами. 1—3—кварц (экспериментальная картина), 4—6—сече¬ ние решетки, 7—9—вторичные диффракционные карти¬ ны, 10—12—барит (экспериментальная картина), 13—15—кварц (теоретическая диффракционная картина), 16—18—барит (теоретическая диффракционная картина). для барита (робмическая система) при прохож¬ дении света вдоль взаимно перпендикулярных главных осей; наконец, на фиг. 391 вверху даны 23* правлении оптической оси (а) и в перпендику¬ лярном к ней направлении (б); фотографии 10— 12 на фиг. 390 дают диффракционные картины
356 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах диффракционные картины для четырех кристал¬ лов правильной кристаллографической системы: плавикового шпата, каменной соли, сильвина и фтористого лития; снимки были получены при Фиг. 391. Диффракционные кар¬ тины, возникающие при падении света на правильные кристаллы перпендикулярно к грани куба. одинаковой установке кристаллов и при прохож¬ дении света в направлении, перпендикулярном к одной из граней куба. Все эти изображения прекрасно иллюстрируют симметрию четвертого порядка. Однако для правильного кристалла при прохождении света в направлении диагонали куба получается, как и следовало ожидать, сим¬ метрия третьего порядка; это ясно из фиг. 392 для плавикового шпата и фтористого лития. Рассмотрим теперь, какое объяснение дает теория Фюса и Лудлофа [674] возникновению этих диффракционных картин. Первоначальное предположение об аналогии с диффракцией рент¬ геновских лучей на кристаллической решетке не дает полного объяснения. Во-первых, полу¬ чаемые фигуры состоят исключительно из замк¬ нутых кривых, окружающих центральную точку, тогда как диаграммы Лауэ состоят из эллипсов и ветвей гиперболы. Далее, оптическая диффрак¬ ция при прохождении света сквозь колеблющий¬ ся кристалл весьма мало селективна; другими словами, для получения диффракционных картин не требуется, как в случае диаграмм Лауэ, ши¬ рокой спектральной области (белый свет) и можно использовать строго монохроматический свет. Вследствие сравнительно малой интенсивности упругих волн диффракционные картины обычно содержат спектры только первого порядка. Спек¬ тры первого порядка дали бы на диаграмме Лауэ лишь несколько (в общем случае всего четыре) диффракционных точек, соответствующих редкому случаю одновременного пересечения трех интерференционных конусов на фотопла¬ стинке. Напротив, оптические диффракционные изображения состоят из большого числа располо¬ женных рядом интерференционных точек. Это явление можно объяснить лишь предположением о существовании в колеблющемся теле мно¬ жества трехмерных пространственных решеток, Фиг. 392. Диффракционные кар¬ тины, возникающие при прохож¬ дении света через кристалл пла¬ викового шпата (а) и через кри¬ сталл фтористого лития (б) в на¬ правлении одной из диагоналей куба (по Шеферу и Бергману). из которых каждая дает только малое число интерференционных точек. Шефер и Бергман [1833] показали это экспе¬ риментально двумя способами. При изменении возбуждающей частоты вся интерференционная фигура часто может быть сведена в основном к четырем диффракционным точкам, обусловлен¬ ным одной трехмерной пространственной решет¬ кой. При дальнейшем изменении частоты точки внезапно смещаются в другое место интерферен¬ ционной фигуры; это соответствует возбуждению другой решетки. Шефер и Бергман назвали такое блуждание интерференционных пятен при незна¬ чительном изменении частоты «мерцанием».
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 357 Далее, обоим авторам удалось, пользуясь описанным в гл. III,§4, п. 1 теневым методом, сфотографировать сечение решетки упругих коле¬ баний в кристалле. На фиг. 390 (4—6) приве¬ дены такие фотографии для кварца, соответствую¬ щие сечениям, перпендикулярным к осям Z, Y и X. Чрезвычайная сложность полученных изображений показывает, что пространственная решетка не обладает простой структурой. Для доказательства реальности таких сечений решет¬ ки Шефер и Бергман использовали эти фотогра¬ фии в качестве двумерных диффракционных ре¬ шеток. Полученные при этом вторичные диффрак¬ ционные изображения (фиг. 390, 7—9) действи¬ тельно воспроизводят симметрию упругих свойств кварца в рассматриваемых направлениях. Для объяснения наличия в колеблющемся кристалле множества различных решеток Фюс и Лудлоф высказывают предположение, что в кристалле возбуждаются все те собственные ко¬ лебания, которые при данной частоте находятся достаточно близко от резонанса. Учитывая конеч¬ ную ширину резонансной кривой возбуждаю¬ щего кварца, множно считать, что общее число возбуждаемых собственных колебаний равно пб порядку 100. Как уже упоминалось выше, форма интерфе¬ ренционной кривой не зависит от формы границ колеблющегося тела, так что последнее можно считать бесконечно протяженным. Таким обра¬ зом, собственными колебаниями можно считать все плоские волны, проходящие через кристалл в любом направлении. Рассмотрим плоские вол¬ ны, соответствующие одной частоте и распростра¬ няющиеся во всех направлениях. Длины этих волн будут неодинаковыми, и полярная диаграм¬ ма длин волн будет отображать симметрию и упругие свойства кристалла. Только для слу¬ чая изотропного тела фазовая поверхность этих волн имеет форму сферы; для кристал¬ лических тел получаются поверхности высших порядков. Возникает задача найти соотношение между возбуждающей частотой, с одной стороны, и дли¬ ной упругих волн или волновым вектором в дан¬ ном направлении—с другой. Для ее решения для каждого кристаллографического типа пи¬ шется система из трех волновых уравнений, полу¬ чающихся из формы упругого потенциала соот¬ ветствующей неизотропной среды1). Интегри- \) См., например, Cl. Schaefer, Einfuhrung in die theoretische Physik, Bd. I, 3 Aufl., Berlin, 1929, S. 512, 535. (См. перевод: К- Шефер, Теорети¬ ческая физика, т. I, ч. 2, М.—JL, 1934.) рование этой системы уравнений для случая ре¬ шений, имеющих характер плоских волн, дает уравнение шестой степени, содержащее, помимо частоты, только волновой вектор к и упругие постоянные среды. Уравнение определяет по¬ верхность шестого порядка, которую мы будем называть фазовой поверхностью. Эта поверх¬ ность представляет собой геометрическое место концов радиусов-векторов, длина которых равна величине волнового вектора в соответствующем направлении, характеризуе¬ мом единичным вектором п, нормальным к вол¬ новой поверхности. Так как, согласно теории упругости, каждому направлению распространения соответствуют три волны, фазовая поверхность состоит из трех полостей. Векторы смещения в каждой тройке волн взаимно перпендикулярны и образуют пря¬ моугольную систему координат. В частном случае изотропных тел (например, стекло) один из векторов смещения совпадает с направлением распространения соответствую¬ щей упругой волны, которая в этом случае яв¬ ляется волной чистого сжатия; две остальные волны, соответствующие этому направлению рас¬ пространения, представляют собой две попереч¬ ные волны, смещения в которых взаимно перпен¬ дикулярны. Будем теперь искать связь между фазовой поверхностью и интерференционной кривой, т. е. выясним, какие из упругих волн участвуют в создании интерференционной картины. Для нижеследующего существенно отметить одно обстоятельство, которое первоначально было об¬ наружено на опыте, а именно, что угол откло¬ нения для диффракционных спектров первого порядка очень мал (около 1/2°); величина угла может быть определена по отношению длин опти¬ ческой Л и акустической X волн. Действительно, согласно теории диффракции света на звуковых волнах Рамана и Ната, диф- фракционные картины заметной интенсивности создаются только световыми пучками, почти параллельными фронту звуковой волны (см. также гл. III, § 4, п. 2). Поэтому появление интерференционных фигур обусловлено в рас¬ сматриваемом случае в основном волнами, коле¬ бания в которых являются продольными и на¬ правлены перпендикулярно к направлению светового луча, иначе говоря, волнами, для ко¬ торых волновой вектор почти перпендикулярен к направлению светового луча. Для света, диф-
358 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах фрагированного на этих волнах, должна выпол¬ няться формула Брэгга 2Xsin9=Ai, где — длина световой волны в кристалле, X—длина упругой волны, а 9—угол скольжения светового луча относительного фронта упругой волны. При заданном расположении кристалла относительно направления падения света и при заданной вели¬ чине Л{ формула Брэгга выделяет одномерное множество плоских волн. Ф'ии г. 393. К возникновению интерференционных фигур при использовании диффракционного метода Шефера— Бергхмана. .На фиг. 393 схематически изображена диф¬ фракция света на одной из таких волн. Плоскость рисунка проходит через входящий луч, падаю¬ щий на кристалл, и через волновой вектор к упругой волны. Конец вектора к лежит на фазо¬ вой поверхности /\ Луч, участвующий в создании интерференционной картины, отклоняется, встре¬ тив звуковую волну, на угол 29, а по выходе из кристалла это отклонение увеличивается вслед¬ ствие преломления в п раз. Пусть отклоненный таким образом луч падает на экран S в точке, лежащей на расстоянии г от центрального пятна. Если обозначить расстояние от кристалла до экрана через Л, то при малых углах отклонения с достаточной точностью можно считать г= =Ап-29. Отсюда при учете вышеприведенной формулы Брэгга получаем где Х=2тс/&> а п=Аа/А{. Фиг. 393 показывает, что отклонение луча в интерференционной кар¬ тине близко воспроизводит увеличенную в отно¬ шении ААа/2к величину вектора к, т. е. интер¬ ференционная картина изображает сечение фа¬ зовой поверхности плоскостью, перпендикуляр¬ ной к направлению падающего луча. Следова¬ тельно, для теоретического построения интерфе¬ ренционных кривых достаточно найти сечение определенной выше поверхности плоскостью, перпендикулярной к направлению падающего света. При этом в общем случае получается кривая шестого порядка. На фиг. 390 кривые 13—18 представляют собой рассчитанные таким образом интерференционные фигуры для кварца и для барита. Полное соответ¬ ствие этих расчетных кривых с эксперименталь¬ ными интерференционными картинами 1—3 и 10—12 (см. фиг. 390) совершенно очевидно. На фиг. 391 также представлены экспериментальные (вверху) и теоретически рассчитанные (внизу) диффракционные картины для правильных кри¬ сталлов. Иногда кривые шестого порядка распадаются на одну кривую четвертого порядка и эллипс или окружность; это имеет место для кварца (при падении света в направлении оси X), для барита (для любых направлений) и для правиль¬ ных кристаллов. Согласно теории, появление эллипсов обусловлено чисто поперечными вол¬ нами; в данном случае эти волны не вызывают диффракции света, поскольку направление сме¬ щений в них совпадает с направлением проходя¬ щего через кристалл света. На диаграммах 13—18 фиг. 390 и на фиг. 391 эти эллипсы и окружности нанесены пунктиром. В изотропных телах все эти соотношения наи¬ более просты. Теория дает в качестве интерфе¬ ренционной картины две окружности разного диаметра, причем внешняя окружность, обуслов¬ ленная поперечными волнами, является двойной, что объясняется наличем двух поперечных волн с одинаковой скоростью распространения, ком¬ поненты смещения в которых направлены перпендикулярно к световому лучу и поэтому вызывают диффракцию (см. выше в настоящем пункте). Теория Фюса и Лудлофа дает, таким образом, простой метод определения упругих постоянных кристаллов. Для этой цели достаточно, вообще говоря, измерить отрезки, отсекаемые интерфе¬ ренционными кривыми на осях координат и на прямой, проходящей через начало координат под углом 45° к осям. Обозначим пары точек пересечения интерференционной кривой с гори¬ зонтальной осью буквами аа и bb\ с вертикаль¬ ной осью—буквами сс и dd и с прямой, наклонен¬ ной под углом 45°,—буквами ее и // (диаграм¬ мы 13—18 на фиг. 390 и фиг. 391; на фиг. 390 буквы не вписаны за недостатком места). Тогда для кристаллов ромбической системы получим следующую систему уравнений, по¬ зволяющую вычислить девять упругих постоян¬ ных cik.
§1. Измерение скорости звука Аи определение упругих постоянных твердых тел 359 Коэффициент пропорциональности, входящий в эти уравнения, содержит только известные величины—частоту f упругих колебаний кристал¬ ла и постоянные, характеризующие установку: А—расстояние между кристаллом и плоскостью изображения и Л—длину световой волны. Значения упругих постоянных с двумя оди¬ наковыми индексами непосредственно вычисляют¬ ся по длинам отсекаемых отрезков осей; отрезок прямой, наклоненной под углом 45°, дает комби¬ нацию, содержащую как не известные еще по¬ стоянные с разными индексами, так и известные уже постоянные. В табл. 69 приведены значения упругих по¬ стоянных барита, определенные по интерфе¬ ренционным фигурам, и значения, полученные статическим методом Фохтом [2103]. Для исклю¬ чения параметров аппаратуры значения норми¬ рованы: величина с1г взята одинаковой для обеих групп значений. Таблица 69 СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ БАРИТА, ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ ФИГУРАМ, СО ЗНАЧЕНИЯМИ, ИЗМЕРЕННЫМИ ФОХТОМ с. 1К Значения, определенные по интерференционным фигурам, ЮН дин/см2 Значения, измерен¬ ные Фохтом, ЮН дин/см2 С11 8,8 8,8 С22 7,81 7,8 С33 10,38 10,5 си 1,17 1,19 СЪЪ 2,79 2,87 CQQ 2,55 2,78 С12 4,77 4,59 С\3 2,69 2,70 С23 2,89 2,68 Согласие оказывается очень хорошим. Пре¬ имущества нового метода становятся очевидными, если учесть, что для определения упругих по¬ стоянных оптическим методом достаточно трех интерференционных фигур, полученных для од¬ ного кристалла, тогда как результаты Фохта основаны по меньшей мере на 15 000 отдель¬ ных измерений, выполненных на ряде образцов. В табл. 70 приведены упругие постоянные, полу¬ ченные для трех кристаллов правильной си¬ стемы по интерференционным картинам, изоб¬ раженным на фиг. 391. Позднее Номото [1429] определил упругие постоянные кварца по методу Шефера—Бергма¬ на. В этом случае для определения шести упру¬ гих постоянных получаем (при применении введенных выше в настоящем пункте обоз¬ начений) следующую систему уравнений. Для наблюдения параллельно оси X: Для наблюдения параллельно оси Y: Для наблюдения параллельно оси Z: Для кристаллов правильной системы, обла¬ дающих всего тремя упругими постоянными, по¬ лучаем следующую систему уравнений. Для наблюдений вдоль одной из осей куба (см. фиг. 391): Для наблюдения вдоль одной из диагоналей куба (см. фиг. 392):
360 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Таблица 70 СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ ПРАВИЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ, ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ ФИГУРАМ, СО ЗНАЧЕНИЯМИ, ИЗМЕРЕННЫМИ ФОХТОМ с. 1К Значения, опре¬ деленные по ин- терференци онным фигурам, ЮН дин/см* Значения, изме¬ ренные Фохтом, 1 ОН дин[смЪ Плавиковый шпат Сц 16,44 16,38 с44 3,61 3,39 С±2 4,63 4,68 Каменная соль сп 4,68 4,67 £44 1,19 1,26 С12 1,23 1,29 Фтористый ЛИТИЙ Сц 11,77 £44 6,28 С12 4,33 Для наблюдения параллельно оси X: W2- /2 с. 1К Значения, определенные по интерференционным фигурам ЮН дин/см2 Значения, измерен¬ ные Фохтом, 1011 дин/смЪ Сц 8,639 8,545 Сзз 10,459 10,567 £44 5,659 5,709 £12 0,785 0,726 С13 1,360 1,437 Сы -1,733 -1,687 Для наблюдения параллельно оси Z: В табл. 71 даны значения упругих постоян¬ ных кварца, найденные Номото по интерферен¬ ционным фигурам. Таблица 71 СРАВНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ КВАРЦА, ОПРЕДЕЛЕННЫХ НОМОТО ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ ФИГУРАМ, СО ЗНАЧЕНИЯМИ, ИЗМЕРЕННЫМИ ФОХТОМ Для наблюдения параллельно оси Y:
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянна твердых тел 361 Номото удалось показать, что по интерферен¬ ционным фигурам можно определить, является ли данный кристалл кварца левовращающим или правовращающим. Действительно, пусть поло¬ жительное направление оси X определяется по¬ явлением на соответствующей стороне кристалла положительного заряда при сжатии кристалла Фиг. 394. Интерференционные фи- гуры, рассчитанные для света, про¬ ходящего сквозь колеблющийся кри¬ сталл кварца в положительном и отрицательном направлениях поляр¬ ной оси X. вдоль оси X. Тогда интерференционные фигуры, получающиеся при просвечивании кристалла в положительном направлении оси X, будут для кристаллов, вращающих плоскость поляриза¬ ции в противоположных направлениях, пред¬ ставлять зеркальные изображения друг друга (фиг. 394). Уже Шефер и Бергман [1831] пока¬ зали, что правый или левый наклон диффракцион¬ ных картин (см. фиг. 394), получаемых при на¬ блюдении в направлении оси X, зависит от поло¬ жительного или отрицательного направления светового пучка относительно оси кристалла. В более поздней работе Номото [1431в] получил ряд эластограмм кварца, освещая кристалл не¬ параллельно его кристаллографическим осям. Он дал также и расчет этих диаграмм. Двиккер [2211] и Корре [4657, 4658] приме¬ нили метод Шефера и Бергмана для определения упругих постоянных искусственных кристаллов дигидрофосфата аммония (NH4H2P04) и ди¬ гидрофосфата калия (КН2Р04). Эти кристаллы относятся к тетрагональной системе и характе¬ ризуются шестью упругими постоянными. На фиг. 395 изображены диффракционные картины, полученные при наблюдении вдоль оси с. Для определения постоянных по интерференционным фигурам служат следующие уравнения. Для наблюдения параллельно оси а: В табл. 72 приведены значения упругих по¬ стоянных для обоих кристаллов по измерениям Цвиккера. Фиг. 395. Диффракционные картины, возникаю¬ щие при прохождении света через кристаллы дигидрофосфата калия (а) и дигидрофосфата ам¬ мония (б) в направлении оси с. Таблица 72 УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ КРИСТАЛЛОВ ДИГИДРОФОСФАТА АММОНИЯ и ДИГИДРОФОСФАТА КАЛИЯ, ОПРЕДЕЛЕННЫЕ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ ФИГУРАМ с. 1К Значения для дигидро¬ фосфата аммония, 1 0Ю дин/смъ Значения для дигидро¬ фосфата калия, 1010 дин/см* С11 61,7 69,1 С33 32,8 55,6 с44 8,5 12,9 с66 5,92 6,0 С12 7,2 6,0 С13 19,4 12,2 При помощи этого метода Цвиккеру удалось также проследить температурный ход упругих постоянных вплоть до области вблизи точки Кюри (температуры —150° и —180° С). Для NH4H2P04 наблюдается совершенно нормальный ход температурной зависимости; для КН2Р04 обе постоянные с66 и с12 резко уменьшаются в узкой температурной области вблизи точки Для наблюдения параллельно оси с:
362 Г л а в а V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Кюри до г/6 первоначальной величины, что по¬ зволяет сделать интересные заключения об энер¬ гии кристаллической решетки. В дальнейшем Йона [3152—3154] произвел тем же методом весьма изящные измерения упру¬ гих постоянных пьезоэлектрических и сегнето- электрических кристаллов, найдя при этом, между прочим, и температурные зависимости этих постоянных. На фиг. 396 даны диффракцион¬ ные картины, получающиеся при комнатной температуре при просвечивании колеблющегося кристалла сегнетовой соли в направлениях осей Ху Y и Z; для сравнения здесь же приведены и теоретически рассчитанные картины. На фиг. 396,а недостает наружной части диффракцион¬ ной картины; это объясняется тем, что вблизи точки Кюри, т. е. при комнатной температуре, поглощение поперечных волн особенно велико вследствие пьезоэлектрического гистерезиса. Ф и г. 396. Диффракционные картины, возникающие при про¬ хождении света через колеблющийся кристалл сегнетовой соли в направлении осей X, Y и Z. Верхний ряд—фотографии, нижний—теоретические картины. Определение упругих постоянных по интер¬ ференционным фигурам может быть произведено при помощи уравнений для ромбической системы, приведенных выше в этом пункте. В табл. 73 приведены полученные Йона значения упругих постоянных сегнетовой соли для температуры t=25° С. Не хватает значений постоянных си и с23, которые могли бы быть определены только по отсутствующей наружной части диффракцион¬ ной картины на фиг. 396,а. Таблица 73 ЗНАЧЕНИЯ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ СЕГНЕТОВОЙ СОЛИ, ИЗМЕРЕННЫЕ ЙОНА [3153] ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫМ КАРТИНАМ ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 2 5° С. ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ПРИВЕДЕНЫ ЗНАЧЕНИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ ХАНТИНГТОНОМ [951] И МЭЗОНОМ [3497] (Все значения даны в единицах 1011 дин/см2) с. 1К По Йона По Хантингтону По Мэзону С11 2,58 ±0,02 2,55 ±0,005 2,64 ^22 3,80 ±о;оз 3,81 ±0,011 3,18 Сзз 3,75 ±0,02 3,705±0,013 3,91 С55 0,314±0,005 0,321 ±0,008 0,304 С66 0,997^0,011 0,979±0,027 0,996 Cl2 1,40 ±0,04 1,41 ±0,03 1,81 ClS 1,12 ±0,05 1,16 ±0,04 2,23 Для сравнения в табл. 73 приведены дан¬ ные Хантингтона [951], полученные им¬ пульсным методом, и данные Мэзона [3497], найденные по значениям собственных частот соответствующим образом вырезанных стержней и пластинок. Между данными Йона и Хантингтона наблюдается хорошее согласие. По вопросу о температурной за¬ висимости постоянных, а также о распро¬ странении теории Фюса и Лудлофа на пьезо¬ электрические кристаллы отсылаем к ори¬ гинальной работе Йона (см. также Кьяме [3345]). На фиг. 397 показана диффракционная картина, полученная Йона при просвечи¬ вании кристалла хлората натрия в направ¬ лении кристаллографической оси, а также при просвечивании кристалла KD2P04 в на¬ правлении оси с. Здесь же приведены и те¬ оретические кривые. Значения упругих по¬ стоянных, полученные из фиг. 397,а (в единицах 101гдин/см2), равны: си=4,89± ±0,04, с44= 1,173±0,02 и с12= 1,39±0,02; значения, определенные Мэзоном [2255] по методу собственных колебаний, составляют соответственно 4,89, 1,71 и 1,385. Значение метода Шефера—Бергмана особен¬ но ясно видно в работе Иона и Шеррера [3155, 3156], в которой авторам впервые удалось опре¬ делить пять упругих постоянных льда, кристал¬ лизующегося в гексагональной системе. На фиг. 398 показаны диффракционные картины, получающиеся при просвечивании монокристал¬ ла льда в направлении оси Z (оптической оси) и в перпендикулярном к этой оси направлении. Помещенные внизу кривые рассчитаны по экспе¬
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 363 риментально определенным значениям упругих постоянных. Кристаллы льда имели форму куби¬ ков с длиной ребра 2,5—3 см и возбуждались на частотах 15—18 мггц. Поверхности, перпен¬ Ф и г. 397. Диффракционные картины, возникаю¬ щие при прохождении света через колеблющийся кристалл хлората натрия (а) в направлении, перпендикулярном к оси куба, а через колеблю¬ щийся кристалл KD2P04 (б) в направлении оси с. Верхний ряд—фотографии, нижний—теоретические картины. в г Фиг. 398. Диффракционные картины, возникающие при прохождении света через колеблющийся кристалл льда в направле¬ нии оси Z (а) ив перпендикулярном на¬ правлении (б). Верхний ряд—фотографии, нижний—теоретиче¬ ские картины. дикулярные к направлению просвечивания, на¬ крывались тонкими стеклянными пластинками, которые пришлифовывались и примораживались к образцу. В табл. 74 приведены значения упру¬ гих постоянных льда, полученные Йона и Шер- Таблица 74 СВОДКА ЗНАЧЕНИЙ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ ЛЬДА, ПО¬ ЛУЧЕННЫХ ЙОНА И ШЕРРЕРОМ ПО ИНТЕРФЕРЕНЦИОН¬ НЫМ ФИГУРАМ; ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ПРИВЕДЕНЫ ТЕОРЕ¬ ТИЧЕСКИЕ ЗНАЧЕНИЯ, РАССЧИТАННЫЕ ПЕННИ (Все значения даны в единицах 1011 дан/см2) с. IK Значения, измерен¬ ные по интерферен¬ ционным фигурам Теоретические значе¬ ния по Пенни 13,8454:0,08 15,2 с 33 14,99 ±0,08 16,2 c44 3,19 ±0,03 3,2 C12 7,07 ±0,12 8,0 ^13 5,81 ±0,16 7,0 рером; расчет производился согласно следующим формулам. Наблюдение параллельно оси Z: Наблюдение перпендикулярно к оси Z: В табл. 74 для сравнения приведены значения cik, рассчитанные Пенни1) согласно динамической теории решетки Борна. При этом расчете были использованы значения модуля Юнга и коэф¬ фициента Пуассона для поликристаллического льда, заимствованные из работы Нортвуда[1432]: £=9,8-1010 дин/см2, а—0,335. Наконец, метод Шефера—Бергмана был применен Протцманом [3803, 3804] для определения упругих постоян¬ ных плексигласа при различных температурах. До сих пор мы рассматривали только форму интерференционных картин, обусловленных ко¬ лебаниями твердых тел, не анализируя получаю¬ щегося распределения интенсивности. Однако уже, например, фотографии на фиг. 388—392 х) Penny, Proc. Cambr. Phil. Soc., 44, 423 (1948).
364 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах показывают далеко не равномерное распределе¬ ние освещенности, часто весьма различной в от¬ дельных участках диффракционной картины. Не следует обращать внимания на особенно боль¬ шую освещенность отдельных точек: она обус¬ ловлена неравномерностью возбуждения упругих волн в разных направлениях. Особенно резкая неравномерность освещенности отдельных частей диффракционных картин наблюдается в поляри¬ зованном свете, на что уже указывали в своих пер¬ вых работах Шефер и Бергман [1831, 1832, 1834]. 5 Фиг. 399. Диффракционные картины, получа¬ ющиеся при прохождении сквозь кристалл квар¬ ца в направлении осей X и Y неполяризован- ного света (1, 4) и линейно поляризованного света (2, 3, 5, 6). а—фотографии, б—теоретические картины. В качестве примера могут служить фотогра¬ фии (фиг. 399,а), полученные при просвечивании кварца вдоль осей Y и X неполяризованным (1 и 4) и поляризованным светом при горизон¬ тально (2 и 5) и вертикально (3 и 6) колеблющемся световом векторе. При наложении друг на друга изображений 2 и 3 или 5 или 6 получаются фигуры 1 и 4, соответствующие неполяризован- ному свету. Рассмотрение фотоупругих свойств тела позво¬ ляет дать объяснение этим чрезвычайно сложным на первый взгляд явлениям. Подставляя в урав¬ нение Рамана и Ната для интенсивности света, диффрагированного на звуковых волнах (см. гл. III, § 4, п. 2), фотоупругие (упруго-оптические) постоянные и используя уравнения фазовой по¬ верхности для соответствующей кристаллогра¬ фической системы, Мюллер [1380] весьма изящ¬ ным путем рассчитал и объяснил распределение интенсивности света в диффракционных картинах. Подробное рассмотрение работы Мюллера увело бы нас за рамки данной книги; однако, чтобы показать хорошее совпадение теории и экспери¬ мента, на фиг. 399,6 приведены диффракционные картины, рассчитанные для кварца, обладающего наряду с шестью упругими постоянными еще и восемью фотоупругими постоянными. Интен¬ сивность света изображается на теоретических кривых толщиной линии. Прекрасное совпадение этих расчетных кривых с фотографиями, приве¬ денными на фиг. 399,а, совершенно очевидно; при этом следует еще учесть, что фиг. 399,6 рассчитана в предположении о совершенно равно¬ мерном во всех направлениях колебательном воз¬ буждении рассматриваемого тела, что, как уже упоминалось, в действительных условиях экспе¬ римента никогда не имеет места. Соотношения оказываются особенно просты¬ ми для изотропного тела, которое характеризует¬ ся только двумя фотоупругими постоянными. Согласно Мюллеру, интенсивность света I в диф¬ фракционных кольцах подчиняется следующим зависимостям от угла ср по отношению к вектору колебаний поляризованного света. При наблю¬ дении с одной призмой Николя (которая может быть помещена как перед колеблющимся стек¬ лянным телом, так и за ним): для внутреннего кольца для внешнего кольца при наблюдении между скрещенными призмами Николя: для внутреннего кольца для внешнего кольца и при наблюдении между параллельными приз¬ мами Николя: для внешнего кольца для внутреннего кольца
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 365 Как видно из приведенных на фиг. 383 фо¬ тографий, и в данном случае имеется полное совпадение между теорией и эспериментом. В приведенных выше соотношениях коэф¬ фициенты А, В и С содержат, кроме длины светового пути в колеблющемся стеклянном теле, интенсивности упругой волны и длины волны света, также и обе фотоупругие постоянные. От¬ сюда можно заключить, что на основании распре¬ деления интенсивности света в диффракционных кольцах можно вычислить значения фотоупру- гих постоянных. К этому мы еще вернемся ниже, в § 3 настоящей главы. Недостатком описанного выше оптического метода определения упругих постоянных являет¬ ся то, что он применим только для прозрачных материалов. Шеферу и Бергману [237, 1836] Фиг. 400. Схема установки для получения диффрак¬ ционных картин при отражении света от поверхности колеблющегося тела. удалось, однако, разработать метод исследова¬ ния упругих свойств и для непрозрачных кри¬ сталлов, стекол и металлов. Этот метод заклю¬ чается в наблюдении поверхности образца. Пусть в кубическом образце возбуждены высо¬ кочастотные колебания; тогда плоская поверх¬ ность граней куба будет деформироваться и мож¬ но будет воспользоваться несколько видоизме¬ ненной установкой для наблюдения диффракции, показанной на фиг. 400. Изображение отверстия в диафрагме Б, освещенного интенсивным источ¬ ником света L при помощи конденсора С, фоку¬ сируется объективом О на фотопластинку Р. На пути между объективом О и пластинкой Р свет отражается при помощи двух зеркал S на посеребренную поверхность кристалла К, в ко¬ тором при помощи пьезокварца возбуждаются высокочастотные собственные колебания. При использовании Монохроматического света полу¬ чаются диффракционные картины, форма кото¬ рых зависит от упругих свойств колеблющегося тела, но не зависит ни от формы тела, ни от кон¬ тура отражающей поверхности, пока размеры тела остаются много большими длины упругой волны На фиг. 401,а приведена фотография диффрак¬ ционной картины, получающейся при отраже¬ нии света от поверхности колеблющегося стек¬ лянного куба; картина представляет собой окруж¬ ность, образованную отдельными интерференцион¬ ными точками. Радиус получающейся окруж¬ ности больше, чем радиусы обеих окружностей, Фиг. 401. Диффракционные кар¬ тины, получающиеся при отра¬ жении света от поверхности ко¬ леблющегося куба. а, б—стеклянный куб, в—е—кварце¬ вый куб. составляющих диффракционную фигуру при наблюдении в проходящем свете, как это пока¬ зано на фиг. 401,6, где окружность, получаемая при отражении, нанесена пунктиром. На фиг. 401,6 и 401,5 даны интерференционные фигуры, полученные при отражении от плоскостей ХУ и XZ колеблющегося кварцевого куба. Эти фигуры представляют собой наклонно располо¬ женные эллипсы или эллипсообразные кривые, также охватывающие, как показывают фиг. 401,г и 401,в1), диффракционные фигуры, полу¬ ченные при наблюдении в проходящем свете. Наконец, на фиг. 402 приведены диффракцион¬ ные картины для кварца и известкового шпата, полученные при отражении от плоскости, перпен¬ дикулярной к оптической оси; на этих фотогра- г) Эти фотографии получены при отражении света от нижней поверхности колеблющегося кварцевого куба, что позволило одновременно сфотографировать интерференционные картины как при прохождении света через кристалл, так и при отражении от его по¬ верхности.
366 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах фиях видна, как и следовало ожидать, симметрия третьего порядка. Теория образования диффракционных кар¬ тин при отражении света от поверхности колеб¬ лющегося тела дана Лудлофом Г1247—1249]. а 5 Фиг. 402. Диффракционные картины, получающиеся при отражении света от поверх¬ ности кристаллов кварца (а) и известкового шпата (б) перпен¬ дикулярно оптической оси. Наряду с распространяющимися в теле упру¬ гими волнами он рассматривает также и неодно¬ родные поверхностные волны, обусловливающие в основном диффракцию при отражении. Учет этих волн приводит к усложнению геометриче¬ ского места концов волновых векторов (фазовой поверхности), поскольку теперь приходится учи¬ тывать и мнимые значения волнового вектора. Казалось бы, что при этом каждая из плоских волн, входящих в двумерное многообразие, соот¬ ветствующее фазовой поверхности, должна про¬ являться на отражающей грани тела и участво¬ вать в формировании интерференционной кар¬ тины. Это значит, что для монохроматического падающего света каждая из таких плоских волн должна давать, подобно штриховой решетке, диффракционный спектр, отклоненный на угол, соответствующий длине упругой волны. Но тогда плоскость изображения была бы заполнена дву¬ мерным континуумом интерференционных то¬ чек. В действительности же возникает одномер¬ ный континуум—интерференционная кривая. Следовательно, существует принцип отбора, огра¬ ничивающий множество интерференционных то¬ чек. В противоположность случаю наблюдения в проходящем свете, где имело место правило Брэгга, этот отбор не относится к оптической стороне явления. Здесь.при отражении от по¬ верхности брэгговские плоскости отражения вы¬ рождаются в прямые и интерференционный угол существует для каждой длины упругой волны X и каждой длины световой волны Л. По теории Лудлофа отбор определяется механическими условиями, а именно условием отсутствия напряжений на поверхности колеблющегося тела. Только совершенно определенная ком¬ бинация поперечных и продольных или не¬ однородных волн обеспечивает равенство нулю напряжения на свободной поверхности. Анали¬ тически это обозначает, что к уравнению фазо¬ вой поверхности добавляется уравнение, выра¬ жающее граничные условия. Ввиду сложности вопроса ограничимся здесь ссылкой на оригинальные работы Лудлофа [1247—1249]. Укажем только, что удалось теоре¬ тически рассчитать интерференционные кривые, полученные экспериментально при отражении от поверхности кварца. Для случая изотропного параллелепипеда интерференционная кривая яв¬ ляется окружностью, радиус которой превышает в 1,1—1,2 раза (в зависимости от значения коэф¬ фициента поперечного сжатия) радиус окруж¬ ности, обусловленный поперечными волнами, при наблюдении в проходящем свете. Для более тонких пластинок, толщина кото¬ рых имеет порядок длины волны, теория ука¬ зывает, что диффракционные картины должны Фиг. 403. Зависимость радиуса ин¬ терференционной окружности от от¬ ношения длины волны к толщине пластины. состоять из двух, а при некоторых условиях даже из многих окружностей. На фиг. ‘403 даны графики отношения радиу¬ са rt окружности, обусловленной поперечной волной, и радиуса г окружности, обусловлен¬ ной отражением, в зависимости от X/2йх (2/гх— толщина колеблющейся пластинки) для двух раз¬ личных материалов с коэффициентами попереч¬ ного сжатия а=1/2 иа=1/4. Только для Х/2/i^O, т. е. для очень толстой пластинки, картина при отражении состоит лишь из одной окружно¬ сти. Эта окружность больше соответствующей окружности, обусловленной поперечной волной. Для тонких пластинок эта окружность распа¬ дается на две.
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 367 Шефер и Бергман [237] дали эксперименталь¬ ное подтверждение вышеизложенного: сюда от¬ носятся фотографии (фиг. 404), на которых ясно видны две и даже три окружности. Снимки по¬ лучены при возбуждении пластинки из квар¬ цевого стекла (а =0,17) толщиной 1 мм на часто¬ те 7477 и 5485 кгц. В последнем случае Х/2/^^ 1. а б Фиг. 404. Диффракционные картины, образующиеся при отражении света от поверх¬ ности колеблющейся стеклян¬ ной пластины. а—частота 7477 кгц, б—частота 5485 кгц. В заключение следует еще упомянуть, что при отражении света от колеблющейся поверх¬ ности металлической пластинки, возбужденной пьезоэлектрическим кристаллом, также возни¬ кают аналогичные картины, что позволяет ис¬ следовать упругие свойства малых металличе¬ ских образцов (сплавов и т. п.). Исходя из работы О. Шмидта «О распростра¬ нении ударных волн в жидкостях и твердых телах»1), Бэр [158] предложил совершенно но¬ вый способ определения упругих постоянных тел: применяемые при этом образцы имеют форму стержня прямоугольного сечения (около 15 х 20 мм2) длиной 10 см и более. Один из-концов стержня срезается под углом в = 45° и к отшли¬ фованной поверхности среза приклеивается пьезокварцевый излучатель Q. На фиг. 405 дан продольный разрез ABCD такого образца. Весь стержень погружается в жидкость, скорость звука в которой известна. На фиг. 405 показаны звуковые лучи, излучае¬ мые кварцем в жидкость и в образец. Продольные волны 1 и 2, излучаемые в жидкость и в обра¬ зец, являются первичными. Волна 2 падает на поверхность ВС под углом е, частично прелом¬ ляется в жидкость 3, а частично отражается обратно в образец 4. При этом возникает попереч¬ ная волна 5, возвращающаяся к плоскости А В, проходящая в жидкость в виде продольной волны 6 и отражающаяся в виде поперечной волны 7 обратно в образец. Дальнейший ход луча совершенно очевиден. Если удается опре¬ делить направление распространения в жидкости звуковых волн 1 и 6, 8 и 9 или 3 и 12, то, зная угол ё, можно узнать скорости сх и ct продоль¬ ной и поперечной волн и отсюда рассчитать упру¬ гие постоянные образца. Направления распространения для каждой из упомянутых пар волн отличаются на некото¬ рый угол. Как показал Релей [1690]1), при су¬ перпозиции таких волн возникает бегущая в на¬ правлении биссектрисы угла комбинированная волна, интенсивность которой модулируется по фронту волны с периодом D= Х/(2 sin 6/2} (X—длина волны, 0—угол между данными вол¬ нами). Применив, например, теневой метод (ср. фиг. 204,6), можно по расстоянию D между видимыми полосами вычислить величину угла 0, а по их положению—направление его биссек¬ трисы и тем самым направление самих волн. Таким образом, одной фотографии звукового- поля образца достаточно для определения всех величин, необходимых для расчета упругих по¬ стоянных тела. Фиг. 405. Ход лучей, соответст¬ вующих продольной (сплошная ли¬ ния)’ и поперечной (пунктирная ли¬ ния) волнам в твердом теле. Пусть 0О—угол между направлениями распро¬ странения звуковых волн 1 и 6, входящих в жидкость с задней грани кварцевой пластинки, 0Х—угол между направлениями распростране¬ ния волн 8 и 9 или 3 и 13, <р0—угол между бис¬ сектрисой угла (1, 6) и нормалью к АВ, а <рх— соответственно угол между биссектрисой угла (8, 9) или (3, 13) и нормалью к AD. Тогда, со¬ гласно Бэру [158], можно написать следующие соотношения: г) О. S с h m i d t, Zs. techn. Phys., 19, 554 (1938); Phys. Zs. 40, 289 (1938). x) См. также, например, G. J о о s, Lehrbuch der theoretischen Physik, 2 Aufl., Leipzig, 1934, S. 56.
368 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах где aj, и a{, a(—соответственно углы между лучами 7и6и5и9и нормалями к Л В и Л£). Отсюда скорость продольной волны в твердом теле выражается формулой а скорость поперечной волны — формулой где а сж—скорость звука в жидкости. За дальнейшими подробностями следует обратиться к оригиналь¬ ной работе. Фиг. 406. Прохождение звуко¬ вой волны сквозь эбонитовый клин. По предложению Гидемана Шефер [1839] (см. также [861]) применил следующий метод изме¬ рения скорости распространения продольных и поперечных волн в твердых непрозрачных те¬ лах. В качестве источника звука использовался кварцевый стержень, ориентированный согласно фиг. 89 и дающий острую характеристику на¬ правленности, допускающую при наблюдении звукового поля по теневому методу точное опре¬ деление направления лучей (см., например, фиг. 199). Если приклеить такой излучатель к одной из граней клинообразного образца из исследуемого материала и погрузить последний в жидкость, скорость звука в которой известна, то направление оси прошедшего через образец сконцентрированного пучка звуковых волн по¬ зволит найти скорость распространения про¬ дольной волны в твердом материале (фиг. 406). В табл. 75 приведены значения скорости ультразвука в некоторых материалах, измерен¬ ные Шефером при помощи этого метода. При Таблица 75 СКОРОСТЬ УЛЬТРАЗВУКА В ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛАХ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ШЕФЕРА Материал Температура, °с Скорость уль¬ тразвука, MjceK Материал Температура, °с Скорость уль¬ тразвука, м/сек Декорит F 24 2938 Игамид А 22 2660 Декорит L 20 2740 Игамид В 22 2693 Декорит V 24 2735 Базальт . . 23 6150 Диналь .• . 24 3310 Гранит . . 23 5570 Эбонит . . 18 2405 Свинец . . 22 2120 соответствующем подборе угла клина Шефер имел возможность измерить также угол входа в жидкость волн, вызванных поперечными вол¬ нами в твердом теле, и таким образом определить все упругие постоянные изотропного тела. Фиг. 407. Устройство для из¬ мерения скорости продольных и поперечных волн в .твердых телах. Бароне. [2389, 2390] применил аналогичный метод для определения скорости продольных и поперечных волн в прямоугольных образцах, имеющих на одной стороне шлиф под углом 45°. На фиг. 407 показан ход лучей внутри такого тела и в окружающей его жидкости, когда про¬ дольная волна, излучаемая кварцем, приклеен¬ ным к боковой поверхности образца, падает под углом а=45° на поверхность косого среза. В этом случае имеют место следующие соотношения:
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 369 где ст—скорость звука в жидкости. Углы (3 и р' можно измерить, воспользовавшись теневым ме¬ тодом; по найденным значениям углов можно определить cL. Простой расчет дает для величины ct выражение Для устранения помех при наблюдении теневым методом, обусловленных отражениями от поверх¬ ностей АВ или ВС, целесообразно сделать эти поверхности рифлеными. К сожалению, эти методы непригодны для исследования материалов с большим поглоще¬ нием; в этом случае в жидкости нельзя обнару¬ жить никаких признаков волн, обусловленных поперечными волнами в образце. Для таких ма¬ териалов Гидеман и Шефер [861, 1839] разра¬ ботали другой метод, позволяющий определять упругие постоянные при очень малой длине Фиг. 408. Ход лучей, соответствующих продольной и поперечной волнам, после прохождения через ультра¬ звуковую линзу. Сплошная линия—продольная волна, пунктирная линия—по¬ перечная волна. пути звуковых волн в твердом теле. Этот метод заключается в пропускании параллельного уль¬ тразвукового пучка через линзу, изготовленную из исследуемого материала и погруженную в жид¬ кость, скорость распространения в которой из¬ вестна. Волны, возбужденные в жидкости про¬ дольными, и поперечными волнами в материале линзы, фокусируются в разных точках (фиг. 408). На фиг. 409 показана фотография для случая алюминиевой линзы в ксилоле: ясно виден падаю¬ щий слева звуковой пучок и два фокуса справа от линзы. Зная форму линзы и измеряя фокус¬ ные расстояния, можно, пользуясь законами геометрической оптики, найти упругие постоян¬ ные материала линзы. Обозначим через г радиус кривизны плоско- вогнутой линзы и через fL и ft соответственно ее фокусные расстояния для продольных и по¬ перечных волн; тогда из формулы, приведенной 24 Л. Бергман в гл. II, § 5, п. 5, легко вывести следующее соот¬ ношение: Наконец, следует упомянуть еще об интерес- ном^оптическом методе определения скорости Фиг. 409. Звуковое поле за ультразвуковой линзой. продольных и поперечных волн в изотропных телах, для применения которого нет необходи¬ мости в прозрачности образца; этот метод был недавно описан Уиллардом [4420, 4421]. Пусть Фиг. 410. Оптическое устрой¬ ство для измерения скорости про¬ дольных волн в твердых телах. бегущая волна, выходящая из излучателя Q (фиг. 410), распространяется частью в жидкости, скорость сж звука в которой известна, и частью в теле К, которое пока будем считать прозрач¬ ным и для которого требуется найти скорость продольных волн cL. Поверхности исследуемого тела, через которые волна входит и выходит из него, должны быть параллельны волновым фрон¬ там. Согласно сказанному в гл. III, § 4, п. 2»
370 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Учтя оптическое увеличение, по системе полос на экране можно найти величину откуда искомая скорость звука найдется по формуле Для исследования непрозрачных тел Уиллард видоизменил свой метод следующим образом (фиг. 411). Образец берется в виде прямоуголь¬ ной призмы Р и располагается в жидкости перед излучателем Q таким образом, чтобы звуковой пучок частично проходил рядом с призмой (Л), Фиг. 411. Оптическое устройство для измерения скорости продольных волн в твердых телах. а, б—схема устройства, в—получающееся изображение. Здесь и /2—длины пробега светового пучка в звуковых] пучках, распространяющихся соот¬ ветственно в жидкости и твердом теле; при этом следует выбрать отношение 1г112 равным &п2/&п}. Формулу (306) можно переписать в следующем виде: Отсюда видно, что в определенных точках, для которых величина Л, определяющая интенсивность диф- фрагированного света, обращается в нуль, а в точках величина А достигает максимума(п1, 2, 3, >.,)* интенсивность света, диффрагированного на зву¬ ковой волне и обусловливающего возникнове¬ ние изображения на экране, зависит от вели¬ чины а=2ъ/±п1/&, которая для бегущей волны определяется формулой (150). При прохождении света последовательно через две звуковые волны, бегущие в направлении х, их модулирующее действие суммируется и результирующий эф¬ фект будет равен а частично входил в призму под прямым углом к плоскости, соответствующей катету (В). Бла¬ годаря преломлению при выходе через плоскость, соответствующую гипотенузе, образуются два звуковых пучка, наклоненные друг к другу под углом ср. При отображении их на экран при по¬ мощи теневого метода получается система свет¬ лых полос (фиг. 411, в), по которой при учете оптического увеличения можно определить посто¬ янную ультразвуковой диффракционной решетки Система полос является не чем иным, как ото¬ бражением комбинационной волны j образован¬ ной двумя наклоненными друг к другу звуко¬ выми пучками. Согласно фиг. 411, б, находим искомую скорость ct по формуле где принято, что <^>£ж; в противном случае знак минус в знаменателе нужно заменить на плюс.
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 371 Оба эти метода позволяют найти только ско¬ рость продольных волн в твердом теле; для нахо¬ ждения аналогичным способом также и скорости поперечных волн Уиллард пользуется тупоуголь¬ ной равнобедренной призмой Р (фиг. 412, а), в которой возбуждаются сдвиговые волны оди¬ наковой частоты при помощи двух кварцев Q (например, кварцев с У-срезом, согласно фиг. 75, а). Основание призмы погружено в жид- вдоль одной из осей кристалла определяется формулой а скорость распространения волны сдвига вдоль той же оси—формулой Фиг. 412. Оптическое устройство для измерения скорости поперечных волн в твердых телах. а—схема устройства, б—получающееся изображение кость. Продольные волны А и В создают при оптическом отображении на экран систему полос (фиг. 412,6), по которой можно определить по¬ стоянную s решетки комбинационной волны. Обозначая угол у основания призмы через 6, имеем и, используя формулу (309), находим Этот метод был применен Уиллардом для определения скорости звука в ряде пластмасс. Преимуществом данной методики по сравнению с описанной выше методикой Бэра является большая наглядность картины возникающих типов волн, В последнее время для измерения скорости звука в твердых телах успешно применялся опи¬ санный в гл. IV, § 1, п. 2 импульсный метод. Так, например, Хантингтон [950, 951] и Галт [685, 686], работая на частотах 10 и 30 мггц, определили с помощью этого метода упругие по¬ стоянные правильных кристаллов. Как известно, скорость распространения продольной волны Наконец, существует еще вторая сдвиговая волна в направлении [110], скорость которой равна Для получения продольной волны к соответ¬ ствующей плоскости кристалла приклеивают в качестве излучателя кварцевую пластинку Х-среза, колеблющуюся по толщине; для воз¬ буждения поперечных волн требуются кварце¬ вые пластинки, вырезанные по толщине в на¬ правлении оси У, а по длине—в направлении, параллельном оси X (У-срез). Поскольку такие пластинки колеблются в продольном направле¬ нии, в приклеенном к ним кристалле возбуждают¬ ся чистые волны сдвига. Чтобы отраженные от границ изучаемого кристалла волны возвраща¬ лись к излучателю, параллельные поверхности кристалла должны быть перпендикулярны к на¬ правлению распространения волн. Импульс¬ ный метод позволяет найти время пробега воле разных типов в образце; зная длину кристалла,, можно вычислить скорость звука и при ПОМОЩИ! приведенных выше уравнений определить упру¬ гие постоянные образца. В табл. 76 приведены измеренные Хантинг¬ тоном и Галтом значения упругих постоянных 24*'
372 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах для кристаллов некоторых галоидных соедине¬ ний щелочных металлов. Для сравнения приве¬ дены величины, полученные Бриджменом1) ста¬ тическим методом. Таблица 76 “УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ*КРИСТАЛЛОВ НЕКОТОРЫХ ГАЛОИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ ЛО ИЗМЕРЕНИЯМ ХАНТИНГТОНА [951] И ГАЛТА [686] (Все значения даны в единицах 1011 дин/см2) Кристалл с. 1К Измерения Хантингтона Галта Бриджмена NaCl Сц 4,85 4,87 4,70 ^12 1,23 1,24 1,23 С44 1,26 1,26 1,28 ХВг Сц 3,45 3,46 3,33 Cl2 0,54 0,58 0,58 С44 0,508 0,505 0,621 КС1 С11 3,98 С\2 0,62 С 44 0,625 L1F Сц 9,74 Cl2 4,04 см 5,54 KJ Сц 2,690 2,67 С44 0,362 0,421 Помимо этого, Хантингтон произвел еще изме¬ рение упругих постоянных сегнетовой соли, а Галт определил температурную зависимость упругих постоянных КВг в интервале 4,5— 300° К. При этих измерениях важную роль иг¬ рает правильный выбор клея для приклеивания кварца к исследуемому кристаллу, так как раз¬ личие коэффициентов расширения кристалла и кварца может привести к их растрескиванию, что искажает картину распространения волн. Галт частично разрешил проблему приклеива¬ ния, разбивая пьезоэлектрическую кварцевую пластинку на 5—6 кусков и наклеивая их затем на исследуемый кристалл. Как показывает график на фиг. 413, величина сп для КВг уменьшается при повышении температуры от абсолютного иуля. Аналогичные измерения были выполнены им¬ пульсным методом Овертоном и Свимом [3700] для кристаллов каменной соли в области темпе¬ ратур 60—300° К, Аренбергом [2339] для хлори¬ *) P. W. Bridgman, The elastic moduli of five alkali halides, Proc. Amer. Acad., 64, 1938 (1929). стого серебра, Овертоном [3698, 3699] для бе¬ риллия в диапазоне температур 3—300° К и в по¬ следнее время Мак-Скимином [4856] при помощи метода, описанного ниже в п. 3 настоящего пара¬ графа, для монокристаллов германия и кремния в области температур 78—300° К (см. также Голд [2903]). 4,3\ г Ф и г.^ 413.Температурная зависимость постоян¬ ной упругости с1г для бромистого калия. Лудлоф [1251, 1252] теоретически разработал вопрос о температурной зависимости упругих постоянных и показал, что для низких темпера¬ тур имеет место пропорциональность четвертой степени температуры, переходящая при более высоких температурах в линейную зависимость. Лазарус [3383] определил упругие постоянные монокристаллов р-латуни, а также нашел зави¬ симость от давления упругих постоянных КС1, NaCl, Си, А1 и латуни для давлений вплоть до 10 Ш^атм [3384, 3385]. Нейборс, Браттен и Смит [3633] аналогичным методом измерили упругие постоянные кристал¬ лов никеля (см. также [3508]). Мак-Скимин, Бонд, Бюлер, Тил, Мэзон и Ольсен [2490, 3470] определили упругие постоянные монокристаллов германия и кремния. В табл. 77 приведена сводка значений упру¬ гих постоянных монокристаллов металлов куби¬ ческой системы, измеренных ультразвуковыми методами; наряду с тремя значениямисц, с12иси приведены также значения с'г1 и с'44 для про¬ дольных и поперечных волн в поликристалли-
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 373 Таблица 77 УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ МЕТАЛЛОВ, ИЗМЕРЕННЫЕ ПРИ ПОМОЩИ УЛЬТРАЗВУКА (по Мэзону [2255]) (Все значения даны в единицах 1011 дин/см2) Металл С12 £44 <4 Алюминий . . 10,76 6,18 2,84 11,2 2,62 Золото .... 19,6 16,45 4,20 21,7 3,15 Серебро . . . 11,9 8,94 4,37 14,21 3,21 Медь 17,02 12,3 7,51 21,14 5,46 Свинец .... 4,85 4,09 1,44 5,67 1,02 Никель .... 25,0 16,0 11,85 30,85 8,9 Германий . . . 12,92 4,79 6,70 15,04 5,64 Железо .... 23,7 14,1 11,6 29,15 8,86 Натрий .... 0,615 0,469 0,592 1,03 0,384 Калий .... 0,416 0,333 0,263 0,593 0,175 Вольфрам . . . 50,2 19,9 15,15 50,2 15,15 ческих образцах (см. п. 2 настоящего параграфа). Аналогичная сводка приведена и у Голда [2902]. Прайс [1635, 3801] применил импульсный метод при частоте 10 мггц для исследования аномальных упругих свойств сегнетовой соли при температурах, близких к точке Кюри. При этом в кристаллах 45°Х-среза в направлении оси X была обнаружена зависимость скорости звука от направления приложенного электри¬ ческого поля. Это явление определяется двумя причинами: обычным насыщением, не зависящим от направления поля, и морфологическим эф¬ фектом, обусловленным наведенными моноклин¬ ными постоянными и создающим изменение ско¬ рости звука, зависящее от направления прило¬ женного электрического поля. Измерения импульсным методом упругих по¬ стоянных кристаллов дигидрофосфата аммония и дигидрофосфата калия были выполнены Прай¬ сом и Хантингтоном [3802], обнаружившими, между прочим, некоторый вид акустического двойного преломления в направлении 45° в кри¬ сталлах дигидрофосфата аммония 45°Х-среза. Недавно Мейер и Шустер [4870] дали теорию распространения звука в подобных пьезоэлектри¬ ческих кристаллах с учетом электромехани¬ ческой реакции, обусловленной пьезоэффектом. Фредерик [639] измерил импульсным мето¬ дом упругие постоянные некоторых чистых метал¬ лов, а также сплавов стали и алюминия при температурах от —195 до 850° С. При этом излу¬ чающий кристалл находился при комнатной температуре, а скорость распространения опре¬ делялась только в нагретых или охлажденных участках образца. Оказалось, между прочим,, что модули упругости немагнитных сплавов стали уменьшаются по линейному закону при повы¬ шении температуры, тогда как у магнитных спла¬ вов наблюдается более сильное уменьшение мо¬ дулей в температурном интервале, соответствую¬ щем переходу а—Во всех исследованных ме¬ таллах коэффициент поперечного сжатия уве¬ личивался при повышении температуры. Далее, Фредерик и Мартин [2816] применили импульс¬ ный метод для измерения скорости звука на по¬ верхности твердых тел и сравнили полученные результаты с теорией релеевских волн. Фиг. 414. Частотная и тем¬ пературная зависимости ско¬ рости звука (а) и поглощения звука (б) в каучуке. Нолл со своими сотрудниками Иви, Маури иМифсуд [1418, 1419, 3649] применили импульс¬ ный метод для определения скорости и поглоще¬ ния звука в высокополимерных материалах (каучуках, пластмассах) в температурном интер¬ вале от —60 до 100° С. Измерения производи¬ лись следующим образом. На пути ультразву¬ ковых импульсов, распространяющихся в жид¬ кости, помещался образец из испытуемого ма¬ териала. По времени запаздывания отраженного импульса можно определить скорость, а по ослаблению отраженного импульса—рассчитать поглощение звука в исследуемом материале. В качестве примера могут служить приведенные на фиг. 414 кривые частотной и температурной зависимости скоростей поглощения звука в;кау¬ чуке по данным измерений Иви, Мровки и Гута
374 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах [3121]. В то время как скорость звука растет при повышении частоты и понижении темпера¬ туры, поглощение имеет на каждой частоте ясно выраженный максимум при определенной температуре. Мельхор и Петраускас [3536, 4872] изучали импульсным методом упругие постоянные плек¬ сигласа и их температурную зависимость для частот 0,5—10 мггц (см. также [2860]). Читам и Дитц [4649] изучали влияние пластификатора на скорость звука в полиметилметакрилате. При увеличении содержания пластификатора (дибутилфталат) было обнаружено уменьшение скорости и рост поглощения звука. Наконец, Нортвуд [1432] использовал импульсный метод для измерения скорости звука во льду. Дальнейшие сведения о применении импульс¬ ного метода для исследования твердых тел см. у Джонса и Гетфилда [3159, 3160]. В этой связи следует еще упомянуть о весьма интересном методе Саммерса и Бродинга [5049], позволяющем производить в буровых скважинах различной глубины измерения скорости звука в окружающей горной породе. Для этого в бу¬ ровую скважину, заполненную водой, погру¬ жают зонд длиной около 2 ж, несущий на верх¬ нем конце радиальный ультразвуковой излуча¬ тель, а на нижнем—соответствующий приемник звука. Излучатель и приемник акустически изо¬ лируют друг от друга при помощи звукоизоли¬ рующего материала и кабели от них присоеди¬ няют к измерительной аппаратуре. Измеряется время пробега звукового импульса от излуча¬ теля по стенке скважины до приемника. Подоб¬ ные измерения позволяют делать заключения о геологических структурах на больших глу¬ бинах. 2. Исследования распространения ультразвука в пластинах Обратимся теперь к случаю распространения ультразвука в образцах, имеющих форму пла¬ стин. В гл. I, § 2 были приведены уравнения, позволяющие рассчитать энергию отраженной и проходящей волн для случая падения волн на пластину, находящуюся в другой среде. Максимальное пропускание достигается при толщине пластины, кратной Х/2, где X—длина звуковой волны в материале пластины. Таким образом, наблюдение максимумов пропускания позволяет рассчитать длину волны и при извест¬ ной частоте найти скорость звука в пластине. Как показали измерения Бойля и Фромана [328, 330], а также Бойля и Спроуля [342, 343], скорость звука, определенная этим методом, хо¬ рошо совпадает со значениями, полученными для неограниченной среды из формул (293) и (298). Чтобы при измерениях не приходилось ме¬ нять частоту, Кокран и Самсел [457], исследо¬ вавшие скорость и поглощение звука в пластмас¬ сах, применяемых для изготовления звукопро¬ ницаемых окошек, акустических линз - и т. п., пользовались клинообразным образцом, пере¬ двигаемым поперек звукового пучка, распростра¬ няющегося в жидкости. Аналогичным образом Баумгардт [190], а также Отпущенников [3695а, 4906, 4907] определили скорость про¬ дольных волн в различных металлах. Отпущен¬ ников применяет для этой цели клиновидную пластинку (угол клина 1—2°) длиной около 20 см, передвигаемую между двумя малыми квар¬ цевыми пластинками, служащими излучателем и приемником; при этом можно определить места наибольшего прохождения звука. Если k—число определенных таким способом максимумов, а и dk—толщина клина в месте 1-го и k-ro макси¬ мумов соответственно, то, зная частоту f, можно найти скорость звука по следующей простой формуле: Для нахождения модуля Юнга нужно еще знать коэффициент Пуассона или крутильный модуль упругости, который должен быть получен неза¬ висимым методом. Следующим шагом вперед является метод Бэра и Валти [162, 2113]; они обнаружили, что при наклонном падении волн на плоскопарал¬ лельную пластину наряду с условиями наиболь¬ шего пропускания для продольных волн суще¬ ствуют условия наибольшего пропускания для поперечных волн, что позволяет определить все упругие постоянные изотропного тела. Пусть распространяющаяся в жидкости уль¬ тразвуковая волна падает под некоторым углом на плоскопараллельную пластину из твердого изотропного материала. При этом в материале пластины, помимо продольной, возникает также и поперечная волна. В результате наряду с пер¬ вичной падающей волной возникают шесть вто¬ ричных волн: две продольные и две поперечные волны в пластине и, кроме того, одна волна, преломленная на передней поверхности пласти¬ ны, и одна—отраженная от ее задней поверхно¬ сти, соответственно каждому типу волн. Только в случае нормального падения звуковой волны на пластину возникают одни лишь продольные волны. Поскольку скорость распространения про¬ дольных волн превышает скорость распростра¬
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 375 нения поперечных волн, существует некоторая область углов падения, при которых продольные волны испытывают полное отражение от передней поверхности пластины и сквозь нее проходят только поперечные волны. Однако попытка опре¬ деления максимума пропускания для попереч¬ ных волн в зависимости от толщины пластины встречает серьезные затруднения, поскольку в пластине всегда есть волны обоих видов; дей¬ ствительно, падающая на заднюю поверхность пластины поперечная волна возбуждает при от¬ ражении продольную волну, которая в свою очередь при отражении от передней поверхности снова дает волну того же типа. Опираясь на опыты Бэра и Валти, Рейсснер [1701] разработал строгую теорию прохождения звука сквозь пластины при любом угле падения, решив уравнения для упругих волн внутри и вне пластины при учете граничных условий. При использовании приведенных ниже обозначений и сокращений получается следующая формула для коэффициента пропускания звука D, т. е. для отношения квадратов амплитуд волны, про¬ шедшей через пластину, и падающей волны (здесь она приводится в форме, данной Бэром [155]): 0—угол падения волны, <р4, Хг, —угол преломле¬ ния , длина волны и скорость продольной волны в пластине, ct—угол преломления, длина волны и скорость поперечной волны в пластине, Х0, с0—длина волны и скорость волн в жидкости, d—толщина пластины, р—плотность пластины, Р0—плотность жидкости. Легко убедиться, что для случая нормального падения звука (9=0, ^=^=0) эта формула приобретает вид (здесь для краткости положено т=р0с0/рс1) и совпадает с формулой Релея (29а). В выраже¬ ние для Dt входят исключительно величины, относящиеся к продольным волнам; величина Dt достигает максимума при d=n)4/2. Далее, для специального случая 9,=45°, f=0 и g*= (p^?/p0^o)sin2Q. Кроме того, из за¬ кона преломления волн sin6/sin9,=c0/cf следует соотношение Введя еще обозначение ^г = Росо/Рс*> полу¬ чим т Отсюда находим коэффициент пропускания зву¬ ка для <ft = 45°: (3126) В этом выражении, построенном совершенно аналогично выражению для Dt, участвуют исклю¬ чительно величины, относящиеся к поперечным волнам; величина Dt достигает максимума при d=n ]/~2Х,/2. Следовательно, при угле прелом¬ ления 9,=45° сквозь пластину проходят только поперечные волны, поскольку при соответствую¬ щем угле падения продольных волн они вызы¬ вают в твердом теле только поперечные волны, которые в свою очередь отражаются от задней поверхности пластины также в виде чистых по¬ перечных волн. Таким образом, определив эк¬ спериментально углы, при которых коэффициент пропускания Dt максимален, можно найти ct и определить все упругие постоянные твердого тела. В недавно появившейся работе Макинсон [3477] указывает на ошибку в теории Рейсснера, согласно которой в пластинах с толщиной, малой или сравнимой с длиной продольной волны, пол¬ ное отражение таких волн не наступает при кри¬ тическом угле. Мак-Скимин показал теоретически и экспериментально, что благодаря интерферен¬ ции между волнами сжатия и поперечными вол¬ нами полное отражение наступает и для тонких пластин при выполнении условия (2dcos(pl)/'kt = =2m+l (d—толщина пластины, <pt—угол прелом¬ ления поперечных волн в пластине, т=0, 1,2,...). Таким образом, для тонких пластин также воз¬ можно определение скорости продольных волн по наступлению полного отражения. Дальнейшие теоретические подробности мож¬ но найти в упомянутых выше работах Рейсснера [1701] и Бэра [155], атакже в работе Леви и Ната [160, 1199]; в последней работе дан другой вывод приведенной выше общей формулы для про¬ пускания, глубже освещающий происходящие Здесь и ниже
376 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах при этом физические процессы. Томсон [4272] теоретически рассмотрел особый случай прохож¬ дения продольных и сдвиговых волн через пла¬ стинку, разделяющую две жидкие среды с раз¬ личными акустическими свойствами. Экспериментальное решение поставленной выше задачи принадлежит Валти [2113]. На фиг. 415 схематически показана его эксперимен¬ тальная установка. Вертикальная щель S освеща¬ ется ртутной лампой L при['помощи конденсора К Фиг. 415. Схема установки для опреде¬ ления упругих постоянных твердых тел. и монохроматора F. Объектив О образует парал¬ лельный пучок света, проходящий через стеклян¬ ную кювету, в которой распространяются ультра¬ звуковые волны; отражаясь от зеркала М, све¬ товой пучок попадает в зрительную трубу R, сфокусированную на щель S. Цилиндрическая линза Z фокусирует пучок, создавая горизонталь¬ ную фокальную линию, лежащую точно в сере¬ дине кюветы. Две диафрагмы Вг и В2 с горизон¬ тальными щелями позволяют получить свето¬ вой пучок, поперечное сечение которого в месте пересечения со звуковой волной не превышает 1 мм. Между излучающим кварцем Q и световым пучком находится пластина Р из исследуемого материала, упругие постоянные которого под¬ лежат определению. Пластина изготовлена в виде клина в направлении, перпендикулярном к плоскости чертежа. Поворотом клина вокруг оси, перпендикулярной к этой плоскости, осу¬ ществляется изменение угла падения звуковой волны; перемещением вдоль этой оси достигается изменение эффективной толщины пластины. На¬ блюдение диффракционных явлений при помощи зрительной трубы позволяет находить положение клина, соответствующее максимуму и минимуму интенсивности прошедшего звука. При заменетрубыфотоэлементом, измеряющим интенсивность диффрагированного света, можно получить объективную регистрацию результатов. При нормальном падении звуковых волн на клин скорость продольных волн можно найти по максимумам и минимумам пропускания звука в зависимости от толщины клина (при смещении клина вдоль оси); максимумы пропускания соот¬ ветствуют толщинам d=nkj2 (п= 1,2,...). При повороте клина вокруг оси в нем возникают как продольные, так и поперечные волны и при неко¬ тором определенном угле падения первичной волны наступает полное отражение и минимум прохождения звука. Проводя такие измерения для разных толщин клина и пользуясь теорией Рейсснера и графическим методом расчета, можно найти скорость поперечных волн с точ¬ ностью до 0,4%. Бец-Бардили [254] также пытался аналогич¬ ным методом определять скорость обоих видов волн в твердых изотропных телах. Однако Валти [2113] показал ошибочность ряда использован¬ ных Бец-Бардили теоретических соотношений и сомнительность части полученных им результа¬ тов; поэтому эти опыты здесь не рассматриваются. Существенным преимуществом метода Бэра— Валти является возможность приспособить его для исследования непрозрачных материалов; кроме того, метод требует сравнительно неболь¬ ших интенсивностей звука, позволяющих избе¬ жать нежелательного нагревания образца. Недо¬ статком метода является необходимость прида¬ вать образцу форму клинообразной пластины. Для плоскопараллельных пластин угол полного отражения, по которому определяется скорость ct, зависит от толщины пластины и достигает интересующего нас значения только при толщи¬ нах, больших по сравнению с длиной волны, т. е. при условиях, приближающихся к идеаль¬ ному случаю распространения в безграничной среде. С учетом этого обстоятельства Бахэру [138, 2368] удалось, применяя метод Валти, но пользуясь плоскопараллельной пластинкой, вырезанной из исследуемого материала, опреде¬ лить упругие постоянные горных пород, соот¬ ветствующих различным геологическим эпохам. Целью этой работы являлось выяснение вопро¬ сов распространения сейсмических волн в таких породах. В табл. 78 приведены некоторые резуль¬ таты его измерений. Шнейдер и Бэртон [4006] аналогичным спо¬ собом определили упругие постоянные алюминия, меди, стали, а также полистирола, плексигласа и некоторых смол (см. также Кришнан [3331]). Сривастава [4159—4165а] определил подобным методом при использовании импульсной мето¬ дики упругие постоянные различных типов гелей (см. также [2359] и [2906]).
§ I, Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 377 Таблица 78 МОДУЛЬ ЮНГА Е, МОДУЛЬ СДВИГА у., КОЭФФИЦИЕНТ ПОПЕРЕЧНОГО СЖАТИЯ о, скорость ПРОДОЛЬНЫХ волн Cl СКОРОСТЬ ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН ct И ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ 9с ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ГОРНЫХ ПОРОД (по Бахэру) Материал р, г/см^ с/, м/сек Cf, м/сек Е, кг/ммЯ |X, KBJmmZ Q рс/ • 1 0 4, г/см2 • сек Базальт . . 2,72 5930 3140 6990 2680 0,306 161 Гипс . . . 2,26 4790 2370 3600 1270 0,338 108 Слюда. - . 2,81 7760 2160 3820 1310 0,458 219 Гнейс . . . 2,66 7870 ЗОЮ 6810 2410 0,414 209 Известняк . 2,70 6130 3200 7240 2760 0,313 166 Мрамор . . 2,66 6150 3260 7360 2820 0,305 164 Шифер || . . 2,74 6500 3610 9110 3570 0,277 178 Шифер JL . Брикетиро¬ ванный 2,74 5870 2800 5780 2140 0,352 161 уголь . . 1,40 3700 2000 1450 560 0,294 54 Сандерс [1793] произвел определение про¬ пускания звука тонкими никелевыми и латун¬ ными пластинами толщиной 0,1—0,6 мм на часто¬ те 1,9—5,6 мггц при углах падения 0—70°. Толщина пластин изменялась от 0,05 X до X; при обычных условиях пропускание этих пла¬ стин весьма мало, за исключением определен¬ ных критических углов падения, величина кото¬ рых определяется по наблюдению максимальной диффракции света на звуковых волнах, прохо¬ дящих сквозь пластину. Нанеся значения угла максимальной звукопроницаемости в зависимости от произведения частоты звука на толщину пла¬ стины, Сандерс обнаружил, что эксперименталь¬ ные точки лежат на ряде кривых, которые можно отнести к трем областям изменения угла падения. Первая область включает углы между 0° и кри¬ тическим углом для продольных волн; вторая область содержит углы, лежащие между крити¬ ческими углами для продольных и поперечных волн, и третья область—все остальные углы. Для первой и второй областей экспериментально по¬ лученные значения пропускания хорошо совпа¬ дают со значениями, рассчитанными по приве¬ денной выше теории Рейсснера, и позволяют определить упругие постоянные материалов. Мак¬ симумы пропускания для третьей области Сан¬ дерс пытается объяснить изгибными волнами, рас¬ пространяющимися вдоль пластины, основываясь при этом на теории изгибных колебаний Лэмба1). l) Н. L a m b, Dynamical Theory of Sound, 2 ed., London, 1925, p. 122.' Позднее Гётц [717] дал объяснение особым областям пропускания, обнаруженным Сандер¬ сом. С целью создания установки для обнаруже¬ ния межслоевых дефектов в двухслойной жести Гётц изучал экспериментально и теоретически пропускание звука тонкими листами при раз¬ личных углах падения. Применяя теорию Кре- мера [468] о звукоизоляции тонких перегородок при наклонном падении волн и звуковых часто¬ тах, Гётц пришел к выводам, которые можно из¬ ложить следующим образом. На фиг. 416 изображены фронты плоской волны, падающей под углом 0Х на тонкую пере¬ городку, а также фронты отраженной и прошед¬ шей волн, причем максимумы давления обозна¬ чены сплошными, а минимумы—пунктирными Фиг. 416. Возникновение волны изгиба при- прохождении звука через тонкую перегородку. линиями. Чередующиеся вдоль перегородки сжа¬ тия и разрежения возбуждают в ней изгибные колебания. Из фиг. 416 следует, что вызванное падающей волной возмущение распространяется вдоль стенки с так называемой «кажущейся» скоростью cs, определяемой выражением = = c1/sin91, где сг—скорость падающей волны. При совпадении этой скорости со скоростью распро¬ странения Св свободной изгибной волны коэф¬ фициент пропускания перегородки доходит до 100%, если не учитывать поглощения в самом ма- терйале. При этом резонанс по толщине не воз¬ никает, поскольку толщина перегородки мала по сравнению с длиной волны. Скорость изгиб- ных волн в бесконечно протяженной пластине толщиной d определяется выражением Поскольку эта скорость растет пропорционально квадратному корню из частоты, то при достаточно
378 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах высокой частоте всегда возникает указанное выше совпадение скоростей cs и св- Некоторое осложнение вносит тот факт, что для наиболее тонких из исследованных Сан¬ дерсом образцов металлической фольги предпо¬ ложение о точном совпадении фаз колебаний передней и задней поверхностей фольги не оправ¬ дывается. Однако, как показал Гётц, это явле¬ ние также может быть учтено в теории, что по¬ зволяет полностью подтвердить расчетом описан¬ ные выше экспериментальные результаты Сан¬ дерса. Установление факта максимального прохож- дения звука через пластинку при условии сов¬ падения скорости следа падающей волны на пластинке со скоростью свободных волн в ней позволило Шоху [4011, 4012] разработать теорию, связывающую пропускание звука со свободными волнами в пластинке. Пользуясь теневым мето¬ дом, Шох проверил свою теорию на алюминие¬ вых пластинках различной толщины, погружен¬ ных в воду. При этих опытах Шоху [4013] удалось, кроме того, продемонстрировать еще одно явление, исследованное в последние годы теоретически и экспериментально в оптике. Речь идет о сме¬ щении светового пучка при полном отражении на границе двух сред. Этот эффект, связанный с вопросом о возникновении в среде с большей скоростью распространения волн потока энер¬ гии, параллельного граничной плоскости, и объ¬ ясняемый именно наличием этого потока1), об¬ наруживается в оптическом случае лишь с боль¬ шим трудом2). Для звуковых пучков в жидкости или газе его особенно отчетливо можно наблю¬ дать с помощью теневого метода на границе с твер¬ дым телом для углов падения, при которых ско¬ рость следа падающей волны вдоль пластинки равна скорости релеевской поверхностной волны в твердом теле. В работах Шоха [4010, 4013] приведена фор¬ мула для бокового смещения Д луча. Для ксилола и алюминия смещение оказывается рав¬ ным А =33,4 X, где X—длина звуковой волны в жидкости. Критический угол падения 0д, при котором смещение достигает максимума, опре¬ деляется из соотношения sin 0^ =сж/сц (с%—ско¬ рость релеевской волны в твердом теле). Для ксилола и алюминия этот угол равен 27°. На *) С. F г a g s t е i n, Zur Seitenversetzung des total reflektierten Lichtstrahles, Ann. d. Phys. (6), 4, 271 (1949). 2) F. Goos, H. H. Hahnchen, Ein neuer funda¬ mental Versuch zur Totalreflexion, Ann. d. Phys. (6), 1, 333 (1947). фиг. 417,6 приведена фотография, снятая для угла падения, соответствующего максимальному смещению; видно, что оно достигает почти пол¬ ной ширины пучка. На фиг. 417, а ив смещение не обнаруживается, хотя угол падения лишь не¬ много больше или меньше 0^. При медленном из¬ менении угла падения можно наблюдать почти полное исчезновение смещения, так что крити¬ ческий угол может быть определен весьма точно, а вместе с тем может быть измерена и скорость релеевских волн. Фиг. 417. Смещение ультразвукового пучка при пол¬ ном отражении. а—угол падения меньше критического, б—угол падения равен критическому, в—угол падения больше критического; f= = 5,5 мггц. В работе Шоха и Феера [4014а] приводятся опыты по определению пропускания звука стен¬ ками при помощи ультразвука на моделях. В этой связи следует упомянуть еще работу Финни [601], показавшего, что при наклонном падении звуковой волны под водой на квадрат¬ ную стальную пластину может наблюдаться аномальное отражение в направлении падающего луча, если угол падения а выражается эмпири¬ ческой формулой sin a=2,16/(d/)1/3, в которой произведение толщины пластины d (в дюймах) на частоту f (в кгц) должно лежать между 20 и 60. Теоретическое рассмотрение этого вопроса принадлежит Фею и Фортье [587, 2782], указав¬ шим, что причину этого явления следует искать в возникновении изгибных волн и их отражении от краев пластины. Недавно Вайнштейн [4373] указал на то, что используемый при таких опытах звуковой луч нельзя рассматривать как участок плоской волны. Ввиду конечности угла расхождения даже самых узких пучков в отраженном луче наблюдаются значительные отклонения от теоретических зна¬ чений (см. также Фей [4703, 4704] и Торикаи [5061]). Недавно Леви и Филипп [1200] измерили скорость звука в образцах каучука (в чистом
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 379 латексе, а также в некоторых вулканизатах), пользуясь тем же методом определения макси¬ мального пропускания образцов. Поскольку вол¬ новые сопротивления каучука и воды почти оди¬ наковы, а все другие жидкости разрушают кау¬ чук, обычный метод пришлось видоизменить следующим образом: либо слой каучука помещал¬ ся между двумя тонкими стеклянными пластин¬ ками и измерялось пропускание этой составной лластины в воде, либо пропускание пластины каучука исследовалось при погружении образца в ртуть. Для обеспечения возможности оптиче¬ ского определения условий наибольшего про¬ пускания образца кювета с ртутью помещалась в стеклянный сосуд, наполненный ксилолом. Толщина исследованных резиновых пластин ко¬ лебалась от 0,7 до 2 мм; исследования велись на частотах 2—10 мггц. Так как волновое сопротивление резино¬ подобных материалов имеет тот же порядок, что и волновое сопротивление воды, то скорость продольных волн высокой частоты можно изме¬ рять при помощи обычного ультразвукового .интерферометра. Для этого пластинку из иссле¬ дуемого материала толщиной d помещают в зву¬ ковой пучок интерферометра, заполненного водой, и измеряют возникающие при этом сме¬ щения s интерференционных максимумов или минимумов. Скорость звука в резине находится тогда из формулы Формула имеет такой вид в случае, когда ско¬ рость сж звука в воде меньше скорости звука в резине; в противном случае вместо знака минус следует взять знак плюс. Уже в 1939 г. Баумгардт [193] пытался опре¬ делить упругие постоянные кристаллов камен¬ ной соли по пропусканию звука пластинами, вы¬ резанными из кристалла. Недавно Бхагавантаму и его сотрудникам удалось усовершенствовать этот метод и определить упругие постоянные большого числа кристаллов. Поскольку такие измерения основаны на определении пропуска¬ ния звука пластинами заданной толщины, не¬ обходим излучатель, допускающий плавное изме¬ нение частоты в определенном диапазоне. Бхагавантам и Бхимасенахар [256, 257] при¬ менили для этой цели описанный в гл. II, § 5, п. 2 пьезоэлектрический клинообразный излуча¬ тель. При использовании кварцевого клина уда¬ валось, например, возбудить звуковые волны в диапазоне частот 1,4—5 мггц, а при помощи турмалинового клина — даже в диапазоне 3—16 мггц. Такой излучатель притирается при помощи капли масла к исследуемой пластине кристалла, лежащей на металлической рамке, служащей передним электродом. Вторым электро¬ дом является небольшая латунная пластинка, прижатая пружиной ко второй поверхности кри¬ сталлического клина. Вся установка опускается в кювету с четыреххлористым углеродом, так что нижняя поверхность исследуемой пластины кристалла погружена в жидкость. Звуковые волны, проходящие сквозь пластину в жидкость, можно наблюдать оптическим методом по диф- фракционным явлениям Дебая—Сирса. Такой метод допускает весьма точную регистрацию мак¬ симального пропускания и позволяет определять частоту с точностью до 1—2%. По интенсивности диффракционных спектров можно судить о типе волн, возникающих в кри¬ сталлической пластине, и установить, возбужда¬ ются ли продольные или поперечные волны. В качестве примера могут служить результа¬ ты измерений для пластинки свинцового блеска, вырезанной в плоскости (110), которые приве¬ дены втабл. 79. Скорость продольной волны в пла- Таблица 79 ПРОПУСКАНИЕ ЗВУКА ПЛАСТИНКОЙ СВИНЦОВОГО БЛЕСКА, ВЫРЕЗАННОЙ В ПЛОСКОСТИ (110). ТОЛЩИНА ПЛАСТИНКИ </=1,56 мм, р=7,56 г/смЗ (по Бхагавантаму [255]) Частота, соответ¬ ствующая максималь¬ ному про¬ пусканию, мггц Интенсивность наблюдаемых спектров Тип колебаний пластинки (частота, мггц) продоль¬ ные попереч¬ ные I попереч¬ ные II 2,82 Малая .... 0,564-5 3,10 » .... — 0,775-4 — 3,39 » .... — — 0,565-6 3,64 Очень большая 1,213-3 — — 3,90 Малая .... — 0,780-5 (0,557-7) 4,46 » .... — — 0,558-8 4,64 Средняя . . . — 0,773-6 — 4,86 Большая . . . 1,215-4 — —: 5,18 Малая .... — — 0,576-9 5,49 » .... — 0,784-7 — 5,64 Очень малая — — 0,565-10 6,00 Большая . . . 1,200-5 — — 6,18 Малая .... — 0,773-8 — 6,86 » .... — • 0,762-9 — 7,26 Большая . . . 1; 210.(5 — — Среднее значение часто¬ ты основного колеба¬ ния пластинки, мггц 1,210 0,775 0,564
380 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах стинке кристалла оказывается равной а скорости обеих поперечных волн равны Отсюда можно рассчитать упругие постоянные свинцового блеска: и Описанным методом, которому его авторы дали название «метод клина», Бхагавантам и Бхимасенахар определили упругие постоянные свинцового блеска и пирита [256, 2465], а также алмаза [258]. Бхимасенахар определил постоян¬ ные известкового шпата и азотнокислого натрия [268], а также апатита [269] и корунда [2470]. Бхимасенахар и Рао [2472] определили постоян¬ ные азотнокислых бария, стронция и свинца (см. также [2468]). Дорайзвами [524]—постоян¬ ные магнетита, пирита и окиси хрома, Рао [1683]—постоянные гранатов различного состава, Рао—постоянные аммониевых квасцов и калие¬ вых и хромонатриевых квасцов [1685], азотно¬ кислого бария и берилла [3824], тартрата нат¬ рия и сегнетовой соли [3826], хлората нат¬ рия и бромата натрия [3823], фтористого лития [3825], тиосульфата натрия [4967], Рао и Балак- ришнан [3829]—постоянные хлорида аммония и бромида аммония, магниевого и цинкового суль- фатгептагидрата [3828], орторомбической серы [3827], Рао [3833]—постоянные барита и целе- стита и, наконец, Бхагавантам и Суриянарайяна [267]—постоянные кристаллов хлората натрия. Некоторые из результатов этих измерений при¬ ведены в табл. 80 и 81. Впервые произведенное измерение упругих постоянных алмаза позволило подтвердить вы¬ двинутую Борном1) теорию упругости кристаллов. Как известно, согласно Борну, упругие постоян¬ ные кристалла могут быть выражены через мо¬ лекулярные или атомные силы. Оказалось, что рассчитанные таким образом постоянные для алмаза дают хорошее совпадение с эксперимен¬ тальными величинами. Пользуясь аналогичным методом, Рао [1677, 1678] измерил скорость звука в целом ряде оса¬ дочных и вулканических пород различного гео- l) М. В о г п, Zur Raumgittertheorie des Diamanten Ann. d. Phys., 44, 605 (1914). Таблица 80 УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ КРИСТАЛЛОВ КУБИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ (в 1011 дин/см*) Кристалл сц С12 С44 Литература Свинцовый блеск . . 12,70 2,98 2,48 [2465] Окись хрома .... 32,25 14,37 11,67 [524] Алмаз 95,00 39,0 43,0 [258] Железный колчедан 36,2 —4,64 10,52 [524] Плавиковый шпат . . 16,44 5,02 3,47 [255] Магнетит 27,25 10,6 9,71 [524] Хлорат натрия . . . 5,09 1,55 1,18 [267, 3825]. Каменная соль . . . 4,97 1,27 1,27 [255] Цинковая обманка 10,79 7,22 4,12 [265] Аммониевые квасцы 2,50 1,06 0,88 ) Калиевые » 2,56 1,07 0,86 [1685 Хромовые » 2,37 0,93 0,77 J Азотнокислый барий 5,93 1,89 1,21 \ » свинец » строн¬ 4,56 3,09 1,37 1 [2472] ций 4,73 2,18 1,46 ) Фтористый литий . . 11,9 4,58 5,42 [3825] Бромат натрия . . . 5,31 1,91 1,49 [3823] Таблица 81 УПРУГИЕ ПОСТОЯННЫЕ КРИСТАЛЛОВ ГЕКСАГОНАЛЬНОЙ И ТРИГОНАЛЬНОЙ СИСТЕМ (в 1011 дин/см2) Кристалл сп с33 <?44 С12 С13 си Лите¬ ратура Апатит . . 16,67 13,96 6,63 1,31 6,55 _ [269] Бериллий 30,8 35,7 11,0 5,8 8,7 — [2903] Кварц . . . Известко¬ 8,69 10,86 5,76 0,69 1,56 1,74 [1684} вый шпат Азотнокис¬ 13,74 8,01 3,42 4,40 4,50 —2,03 [268] лый натрий 8,67 3,74 2,13 1,63 1,6 0,82 [268] Корунд . . 46,5 56,3 23,3 12,4 11,7 Ю,1 [2470} логического происхождения. Измерения произ¬ водились в трех взаимно перпендикулярных на¬ правлениях, причем основной плоскостью счи¬ талась плоскость наилучшей спайности. При этом отмечены интересные особенности анизо¬ тропии упругих свойств, частично зависящие от давления, испытанного горной породой, и существенные для изучения сейсмических *волк (см. также Балакришна [4588]). Бхагавантам, Рамаватарам и Рао [260, 261, 2461, 2463] измерили методом клина упруг»
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 381 постоянные целого ряда изотропных материалов (стекло, сталь, латунь, алюминий, платина). Бхагавантам и Рао [2466, 2467] измерили также методом клина упругие постоянные с[г и с4' для продольных и поперечных волн в поли¬ кристаллах, образованных прессованием под вы¬ соким давлением пластинок из порошков кри¬ сталлов кубической системы КС1, KBr, KJ и NaCl. В предположении произвольного слу¬ чайного распределения микрокристаллов имеют место следующие соотношения1): где сп, с12 и си—упругие постоянные кубических кристаллов. Для кристаллов, для которых вы¬ полнено условие Коши с12=сш приведенные выше соотношения перестают быть независимы¬ ми и сводятся к следующему: Напротив, при с12 Ф с44 получаем Измерение величин и с44 позволяет, таким образом, установить, выполняется ли условие Коши для исследуемого кристалла; становится возможным и нахождение модуля сжатия Q согласно формуле В табл. 82 приведены результаты измерений, выполненных Бхагавантамом и Рао [2466, 2467] для КС1, KBr, KJ и NaCl; здесь же приведены результаты прямого измерения величины Q ста¬ тическим методом, выполненные Бриджменом2). Во всех случаях оказывается, что <?п=3с44, так что условие Коши выполняется; значение моду¬ ля сжатия, рассчитанное по величине схорошо согласуется с результатами прямого измерения. Упругие постоянные пьезоэлектрических кри¬ сталлов также могут быть определены по ча¬ стоте собственных колебаний определенным обра¬ зом вырезанных из кристалла пластин. Часть приведенных в табл. 80 и 81 данных для цинко¬ вой обманки и кварца была определена этим ме- 1) См., например, W. В о a s, An Introduction to the Physics of Metals and Alloys (1949), p. 94 или [2255], стр. 415. 2) Bridgman, Phys. Rev. (2), 38, 182 (1931); Proc. Amer. Acad. Sci., 67, 345 (1932). Таблица 82 СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ УПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ ПОЛИКРИСТАЛЛОВ ДЛЯ ПРОДОЛЬНЫХ И ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН (Все значения даны в единицах 1011 дин/см2) Вещество си С44 Значе¬ ние Q, получен¬ ное ста¬ тическим методом КС1 3,16 1,07 1,76 1,77 КВг 2,71 0,91 1,51 1,5 KJ 2,19 0,76 1,22 1,17 NaCl 4,37 1,47 2,43 2,4 тодом Бхагавантамом и Суриянарайяна [265], а также Рао [1684, 3818]. Формулы для расчета упругих постоянных кварца по колебаниям пла¬ стин различных срезов даны, например, у Ата¬ насова и Харта [123]; им же принадлежат изме¬ рения постоянных кварца при температурах до 580° С (см. также [124]). Мэзон [1310, 1311] измерил упругие постоян¬ ные пьезоэлектрических кристаллов дигидро¬ фосфата калия (КН2Р04) и дигидрофосфата ам¬ мония (NH4H2P04), принадлежащих к тетраго¬ нальной кристаллографической системе, а также кристаллов этилендиаминтартрата (C6H14N206) и дикалийтартрата (К2С4Н40в+уН20), принад¬ лежащих к моноклинной системе. В этих рабо¬ тах приведены также формулы для собственных частот таких кристаллов при различных срезах в зависимости от упругих постоянных. В заключение следует еще упомянуть не¬ сколько работ, касающихся возбуждения в пла¬ стинках высокочастотных колебаний изгиба. Как уже упоминалось в начале этого пара¬ графа, для появления чистых изгибных коле¬ баний толщина пластинки должна быть мала по сравнению с длиной волны в материале пластинки. Скорость распространения чистых изгибных волн пропорциональна квадратному корню из частоты. Как показали опыты Дорффлера [518] с пьезоэлектрическим возбуж¬ дением стоячих изгибных волн в кварцевых пластинках, вырезанных в виде полос, скорость изгибных волн изменяется сначала по закону CB^J^f, а при повышении номера гармоники, т. е. при уменьшении отношения X/d, стремится к постоянному значению, равному скорости по¬ перечных волн ct
382 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах На фиг. 418 показана частотная зависимость скорости изгибных волн для трех кварцевых пластинок различной толщины. Стоячие изгиб- ные волны легко обнаруживаются при посыпании Фиг. 418. Частотная зависимость скорости распространения изгибных волн в кварцевых пластинках различной толщины. пластинки песком или порошком ликоподия, так как порошок сосредоточивается на узловых линиях колебаний (фигуры Хладни). На фиг. 419 показана картина высокочастот¬ ных изгибных колебаний круглой стеклянной Фиг. 419. Круглая стеклян¬ ная пластинка, совершающая изгибные колебания. пластинки диаметром 8 см и толщиной 3 мм. Пластинка колебалась на десятой гармонике; возбуждение осуществлялось латунным стерж¬ нем толщиной 5 мм, приклеенным к центру пластинки; нижний конец стержня был связан через слой масла с пьезоэлектрическим излуча¬ телем. Собственная частота колебаний такой пластинки определяется формулой где k—число узловых линий. Если коэффициент поперечного сжатия а известен, то при помощи этой формулы можно по размерам пластинки и по частоте колебания определить модуль Юнга Е. Другие работы в этом направлении см. [459—461, 2170]. 3. Распространение звука вдоль стержней и труб Стержень или труба определяются двумя раз¬ мерами: длиной и радиусом. В них могут возни¬ кать как осевые, так и радиальные упругие коле¬ бания, которые взаимодействуют между собой. Особенно сильное взаимодействие наблюдается при распространении звука вдоль оси, так как изменение поперечных размеров, обусловлен¬ ное сжатием и растяжением, вызывает радиаль¬ ные колебания. Поскольку деформация в ради¬ альном направлении происходит свободно, вдоль стержня распространяется так называемая вол¬ на растяжения, схематически изображенная на фиг. 376, г. При этом расширение в поперечном направлении вызывает уменьшение упругих сил, действующих в осевом направлении, что обу¬ словливает уменьшение скорости распростране¬ ния звуковых волн в стержнях по сравнению с распространением в неограниченной среде [см. формулу (298)]. Скорость распространения вол¬ ны растяжения вдоль тонкого стержня опреде¬ ляется формулой Расширение в поперечном направлений в неограниченной среде невозможно, так как оно приводило бы к ее разрыву. Поскольку реальные упругие вещества обладают пределом прочности, можно было бы ожидать, что при распростране-- нии очень интенсивных продольных волн в не¬ ограниченной среде будут образовываться раз¬ рывы, параллельные направлению распростране¬ ния; однако такие явления до сих пор не наблю¬ дались. Строго говоря, формула (318) применима,толь¬ ко когда длина волны велика по сравнению с диаметром 2г стержня. Для более толстых стерж¬ ней сказывается еще один эффект поперечного сжатия, а именно увеличение инерции в резуль¬ тате влияния радиальных колебаний. Это кажу¬ щееся увеличение массы обусловливает увелнче-
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 383 ние периода собственных колебаний стержня длиной I и уменьшает скорость распространения продольной волны вдоль стержня. Как показал Релей1), с учетом соответствующей поправки дение теоретических и экспериментальных дан¬ ных только на низких частотах; на более высо¬ ких частотах наблюдалось значительное расхо¬ ждение результатов. Фиг. 420. Спектр собственных колебаний никелевого стержня с размерами 100X10X10 мм. а—рассчитанный спектр, б и в—результаты измерений. скорость звука в цилиндрических стержнях определяется формулой Если поправка мала, то эту формулу можно переписать в виде Здесь k обозначает порядковый номер возбужден¬ ной гармоники. Помимо осевых колебаний, стержень может также совершать крутильные колебания; ско¬ рость возникающих при этом поперечных волн равна скорости таких же волн в безграничной среде: На частотах, для которых длина волны в стержне оказывается одного порядка с его диа¬ метром, устанавливаются поперечные колебания, которые вследствие обусловленной поперечным сжатием связи с осевыми колебаниями могут существенно изменить скорость распространения продольных волн. Действительно, Бойль и Спро- уль [344] обнаружили, что на высоких часто¬ тах скорость звука в дюралюминиевых стержнях более не подчиняется формуле Релея (319). Филд [593, 595], применивший к рассматривае¬ мой проблеме теорию распространения звука в стержнях Похгаммера1), также получил совпа- *) Rayleigh, Theory of Sound, 2 ed., v. I, London, 1926, p. 252. (См. перевод: Релей, Теория звука, т. I, М.—JL, 1940, стр. 288.) Влияние радиальных колебаний на продоль¬ ные колебания теоретически исследовано Руди [1763, 1765—1768], также исходившим из полу¬ ченного Похгаммером решения соответствующего дифференциального уравнения. Как показал Ру¬ ди, для данного стержня наблюдается уменьше¬ ние скорости продольных волн при повышении частоты; вблизи области резонанса, т. е. при совпадении собственных частот одного из про¬ дольных и одного из радиальных колебаний, обнаруживается аномальная дисперсия. Ско* рость звука падает до нуля при повышении часто- ты и справа от точки резонанса возвращается из бесконечности, стремясь при дальнейшем по¬ вышении частоты к постоянному значению, рав¬ ному скорости звука в неограниченной среде. К аналогичному результату пришел Сканке [1942] и Холден [3037]. Гибе и Блехшмидт [709] разработали теорию продольных колебаний труб и стержней кругло¬ го и прямоугольного сечения, основанную на известных соотношениях теории связанных коле¬ баний, а также проверили ее экспериментально. Согласно этой теории, каждой гармонике номера k для осевых колебаний соответствуют две ча¬ стоты, образующие совместно две серии собствен¬ ных колебаний I и II (фиг. 420, а). Эти серии отделены друг от друга «мертвой зоной»; соглас¬ но теории, при заданном радиусе в этой зоне невозможно возникновение осевых колебаний ни при какой длине стержней или труб. Собствен¬ ные частоты сосредоточиваются по обе стороны «мертвой зоны»,^ ограниченной частотами f/макс. 1) L. Pochhammer, Crelles Journ. Math. 81, 324 (1876).
384 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах и ///макс. и образующей область аномальной дис¬ персии, в которой происходит скачкообразное изменение скорости звука. Для экспериментального подтверждения тео¬ рии Гибе и Блехшмидт произвели точные изме¬ рения собственных частот при магнитострикцион- ном возбуждении никелевых труб и стержней на высоких частотах. Для труб наблюдалось хорошее совпадение теоретических и эксперимен¬ тальных результатов. Для стержней также было найдено большое число частот, совпадающих с теоретическими значениями собственных частот, однако и в «мертвой зоне» и вблизи нее наблюда¬ лись добавочные резонансы (фиг. 420, бив). К аналогичным результатам пришли уже раньше Гибе и Шейбе [712] при исследовании упругих колебаний в кварцевых стержнях. Однако в этих экспериментах анизотропия кварца значи¬ тельно усложняла картину. При исследовании возбужденных магнито- стрйкционным способом стальных стержней и труб длиной 3—24 см Маззи [1391] в противо¬ положность Гибе и Блехшмидту не обнаружил никаких расхождений с теорией в приближении, соответствующем формуле (319). £ Фиг. 421. Ультразвуковой излучатель для возбуждения стержней. А—пьезокварц, В—возбуждаемый стержень, С—резиновые уплотнения, D—масло, Е—под¬ водка напряжения, F—эбонитовая пластинка, G—пертинаксовые шайбы, Н—крепления кварца, /—железная пластинка, К—болты с гайками, L—тонкая пертинаксовая пла¬ стинка. Весьма точные измерения скорости распро¬ странения ультразвуковых-колебаний в цилинд¬ рических стержнях из различных металлов вы¬ полнил Рёрих [1744]. Излучатель, примененный в его опытах, изображен на фиг. 421. Для пере¬ дачи колебаний от излучателя к концу стержня наиболее выгодным оказалось применять жидкое масло. Ртуть, несмотря на значительно более благоприятное значение волнового сопротивле¬ ния, дает слишком сильное затухание, обуслов¬ ленное поглощением звука. Для непосредствен¬ ного наблюдения собственных колебаний стерж¬ ни посыпались порошком ликоподия. . Фиг. 422. Частотная зависимость ско¬ рости упругих волн в медном стержне длиной 351,5 мм и диаметром 6 мм. Л—скорость поперечных волн (измеренная), В—скорость продольных волн (измеренная), С—скорость продольных волн (рассчитанная). Результаты измерений Рёриха для медного стержня длиной 351,5 мм и диаметром 6 мм при¬ ведены на фиг. 422. Наряду с продольными вол¬ нами (кривая В) на высоких частотах появляют¬ ся и изгибные волны (кривая Л), скорость кото¬ рых при увеличении частоты приближается к скорости поперечных волн. Сплошная кривая С на фиг. 422 соответствует скорости продольных волн, рассчитанной с учетом релеевской поправ¬ ки на толщину, согласно формуле (319), а также с учетом внутреннего трения и теплопроводности (см. ниже в следующем параграфе). О совпадении теории с экспериментом можно говорить только в области низких частот при 2г/Ч<0,5. Продолжая исследования Рёриха, Шонек [1880] аналогичным методом исследовал собствен¬ ные колебания цилиндрических монокристаллов цинка, кадмия и олова. При этом снова была обна¬ ружена дисперсия скорости, возникающая вслед¬ ствие искажения чистых продольных колебаний колебаниями другого типа. Филд [594, 598] считает, что результаты Рёриха могут быть объяснены сдвиговыми силами. В то время как при частотах ниже резонанса между осевыми и радиальными колебаниями сдвиговые напряже-
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 385- ния в волне растяжения распространяются со скоростью этой последней, при частотах выше резонанса растяжения, вызванные сдвиговой волной, распространяются со скоростью волны сдвига. Опыты Шира и Фокке [1923] с поликристалли- ческими стержнями из серебра, никеля и магния полностью подтвердили измерения Рёриха и Шонека; однако им не удалось наблюдать «мерт¬ вой зоны», ожидаемой по теории Гибе и Блех- шмидта. В связи с опытами Шира и Фокке Банк¬ рофт [170] снова показал своими опытами приме¬ нимость теории Похгаммера для продольных волн в длинных цилиндрических стержнях. Банкрофт указывает, что с математической точки зрения существуют и другие решения характеристиче¬ ского уравнения для определения частоты. Черлинский [475] также дает решение харак¬ теристического уравнения для бесконечно длин¬ ных цилиндров, полученное из общего уравнения колебаний. Для области длин волн порядка диаметра цилиндра (проволоки) Черлинский ус¬ тановил, что с повышением частоты скорость распространения должна уменьшаться. Он экс¬ периментально измерил ход дисперсии для тон¬ ких проволок из различных материалов, не об¬ наружив при этом наличия «мертвой зоны». Частотную зависимость скорости распростране¬ ния продольных волн для металлических стерж¬ ней прямоугольного сечения исследовал Морз [1370]. Адольф, Кнезер и Шульц [2286] выполнили измерения крутильных, продольных и изгибных колебаний цилиндрических стальных стержней вплоть до частот, при которых длина волны становится почти равной диаметру стержня. Отклонения от гармоничности, наблюдаемые при продольных колебаниях, находятся в согласии с расчетами Банкрофта [170]. Гатто [2868] ис¬ следовал теоретически и экспериментально во¬ прос об изменении собственных частот продоль¬ ных колебаний стержня при наличии двух или многих отверстий, расположенных симметрично относительно середины стержня. Недавно Хютер [943] снова рассмотрел тео¬ ретически и экспериментально вопрос о распро¬ странении звука вдоль длинных стержней с целью выяснения возможности передачи больших уль¬ тразвуковых энергий. Ему удалось найти допол¬ нительные решения характеристического урав¬ нения Похгаммера для больших значений 2г/\, соответствующиедо сих пор еще не наблюдавшим¬ ся типам волн высших порядков. Подробный разбор этих довольно сложных расчетов выходит за рамки данной книги. На фиг. 423 приведены 25 Л. Бергман графики отношений фазовой скорости сф и скоро¬ сти обычной Продольной ВОЛНЫ Со в зависимости от 2r/\D для алюминиевого стержня (£,=67-1010 дин/см2] а =0,34). Графики показывают наличие целого ряда дисперсионных областей, соответ¬ ствующих кривым S0, S10, Sn и т. д. Эти кривые одновременно являются графиками зависимости фазовой скорости Сф от частоты f для алюминие¬ вого стержня диаметром 2г=1,5 см. Хютеру удалось экспериментально подтвер¬ дить существование этих дисперсионных кривых. Для этого вертикально расположенные стержни возбуждались снизу через слой масла ультра¬ звуком частотой 150—1100 кгц; при помощи пьезоэлектрического приемника, помещенного на верхнем конце стержня, регистрировались амплитуда и фаза создаваемых колебаний. Ин¬ дикатором служил катодный осциллограф. Скорость распространения определялась по порядковому номеру k гармоники, длине стержня I и частоте /, согласно формуле c=2kl/f. Однако такое определение оказалось возможным лишь для порядковых номеров, не превышающих &=40. Для более высоких порядков сближение резонансных частот не позволяет пользоваться этим методом, и резонанс стержней определялся путем измерения узловых радиусов радиальных колебаний на торце стержня. В качестве зонда применялся кварцевый приемник с высокой соб¬ ственной частотой (f= 2 мггц), на который осевые колебания торца стержня в разных точках диа¬ метра передавались при помощи ртутного шарика диаметром около 1 мм, помещенного в отверстии тонкой диафрагмы. На фиг. 424 приведены экспериментальные значения фазовых скоростей для двух алюминиевых стержней; сплошные кривые соответствуют теоретическому ходу изме¬ нения величины Сф/Со. Можно считать, что рабо¬ ты Хютера решили вопрос о распространении звука вдоль цилиндрических стержней. Исследования стеклянных цилиндров, выпол¬ ненные Бергманом [240], показали все разно¬ образие типов колебаний, возникающих в ци¬ линдрических стержнях. Как известно, упругие напряжения в колеблющемся прозрачном теле могут быть сделаны видимыми при наблюдении тела в поляризованном свете между двумя скре¬ щенными николями. При этом области двойного лучепреломления, обусловленного упругими на¬ пряжениями, видны как освещенные области на темном фоне. На фиг. 425 приведены получен¬ ные таким способом картины колебаний стеклян¬ ных цилиндров. Для возбуждения колебаний цилиндры с матированной боковой поверхностью ставились на пьезоэлектрический излучатель
386 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах с нанесенным на него тонким слоем масла. При¬ менялись стеклянные цилиндры диаметром 10— 45 мм и длиной 30—50 мм из оптического стекла с известными упругими постоянными. В табл. 83 приведены данные о сортах стекла, радиусе цилиндров и частоте их возбуждения, соответ¬ ствующие фотографиям на фиг. 425. При рассмотрении приведенных фотографий, напоминающих фигуры Хладни для круглых дисков, можно заметить систематическое повто¬ рение некоторых конфигураций колебаний. Так, например, конфигурация 9, соответствующая очень низкой частоте, вновь появляется при высоких частотах в центральных частях фото¬ графий 10—12 (фиг. 425). То же явление можно отметить для конфигурации 5, повторяющейся на фотографиях 6—8. Чрезвычайно своеобразная форма колебаний, при которой колеблется лишь внешняя область цилиндра, также часто встре¬ чается при различных частотах (фиг. 425, фото¬ графии 15 и 16). Зачастую создается впечатле¬ ние, что тип колебаний внешней части цилиндра существенно отличается от типа колебаний его Таблица 83 ДАННЫЕ ДЛЯ СТЕКЛЯННЫХ ЦИЛИНДРОВ И ЧАСТОТА ИХ ВОЗБУЖДЕНИЯ (К фиг. 425) Номер фотографии на фиг. 425 Диаметр стеклян¬ ного цилиндра, мм Сорт стекла Частота возбужде¬ ния, кгц Номер фотографии на фиг. 425 Диаметр стеклян¬ ного цилиндра, мм Сорт стекла Частота возбужде¬ ния, кгц 1 17 ВК7 700 11 44 BaF4 1070 2 30 ВК7 495 12 44 BaF4 1625 3 30 ВК7 751 13 30 ВК7 1920 4 30 ВК7 1560 14 44 BaF4 1670 5 44 BaF4 585 15 30 ВК7 650 6 44 BaF4 810 16 44 BaF4 815 7 44 BaF4 980 17 30 BK7 1550 8 44 BaF4 1330 18 30 BK7 1680 9 30 BK7 665 19 44 BaF4 1580 10 30 BK7 1540 20 44 BaF4 1540 Фиг. 423. Дисперсионные кривые для звуковых волн в алю¬ миниевом стержне диаметром 1,5 см. Фиг. 424. Определенные эксперименталь¬ но фазовые скорости в алюминиевых стержнях.
25* Фиг. 425. Фотографии стеклянных цилиндров, совершающих ультразвуковые коле¬ бания, в линейно поляризованном свете между скрещенными николями.
388 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах средней части (фиг. 425, фотографии 17—20). Ввиду большого разнообразия собственных ко¬ лебаний цилиндра было бы безнадежно пытаться рассчитать полученные конфигурации колебаний по известным упругим параметрам и размерам цилиндра. Ценность таких фотографий заключает¬ ся в демонстрации многообразия возможных типов колебаний. Наряду с подобного рода сложными типами колебаний наблюдаются также чисто радиальные колебания, при которых между осью цилиндра и его поверхностью возникает радиальная стоя¬ чая продольная волна. На фиг. 426 даны изобра¬ жения нескольких колебаний такого типа, а именно колебания на 1—6, 12 и 14 гармониках. Число светлых и темных колец на фотографиях зависит от порядкового номера гармоники. Свет¬ лые кольца соответствуют областям максимума двойного лучепреломления, обусловленного уп¬ ругими напряжениями, темные—участкам, где двойное лучепреломление отсутствует. Види¬ мый на всех фотографиях темный крест обуслов¬ лен взаимным расположением поляризатора и анализатора в оптической системе и исчезает при фотографировании в свете, поляризованном по кругу, т. е. при введении на пути светового луча впереди или позади цилиндра четвертьвол¬ новой слюдяной пластинки. Тогда получаются картины, приведенные на фиг. 427, фотографии 1—-6 на которой соответствуют фотографиям 3—8 фиг. 426, а фотографии 8—12—картинам, полу¬ ченным в линейно поляризованном свете (4, 10, 19, 20 и 8 па фиг. 425). Эйри1) впервые рассчитал чистые радиальные колебания бесконечно длинных цилиндров и по¬ лучил для собственных частот цилиндра радиуса R выражение (321) где х — корень уравнения* (322) (/0 и —бесселевы функции нулевого и первого порядка). В табл. 84 приведены частоты 20 первых ра¬ диальных собственных колебаний цилиндра из стекла BaF4 радиусом r=1 см. Поскольку ча¬ стота обратно пропорциональна радиусу цилинд- l) J. R. A i г е у, The vibration of Cylinders and Cylindrical Shells. Arch. Math. u. Phys. (3), 20, 289 (1913). pa, легко рассчитать собственные частоты и для цилиндров других радиусов. Рассчитанные таким образом собственные частоты хорошо совпадают с точностью до ошибок эксперимента с экспери¬ ментально полученными данными. Таблица 84 ЧАСТОТЫ 20 ПЕРВЫХ РАДИАЛЬНЫХ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ЦИЛИНДРА ИЗ СТЕКЛА BaF4 РАДИУСОМ 1 см Номер колебания f, кгц Номер колебания | f, кгц 1 1 155,4 11 2531 2 404,7 12 2766 3 643 13 3003 4 879,5 14 3238 5 1115 15 3474 6 1344 16 3716 7 1588 17 3945 8 1824 18 4180 9 2060 19 4416 10 2296 20 4667 Диффракционный спектр цилиндра, в кото¬ ром возбуждены радиальные продольные колеба¬ ния, также представляет собой вплоть до выс¬ ших гармоник серию светлых концентрических колец; однако диффракционное кольцо, обуслов¬ ленное поперечными волнами, здесь не по¬ является. Относительно фотографий на фиг. 426 и 427 нужно добавить еще следующее. Светлые кольца на фотографиях не соответствуют областям, в ко¬ торых смещение равно нулю, а давление прини¬ мает максимальное или минимальное значение. Действительно, в противном случае центру основания цилиндра соответствовала бы светлая область, поскольку ось цилиндра при радиаль¬ ных колебаниях всегда является пучностью дав¬ ления. Такая картина получается при наблюде¬ нии явления теневым методом (см. гл. III, § 4, п. 1). Здесь (фиг. 428) светлые кольца соответ¬ ствуют областям наибольшего давления, в кото¬ рых показатель преломления наибольший. На¬ против, на фотографиях, полученных в поляри¬ зованном свете, светлые места соответствуют областям различных радиальной и тангенциаль¬ ной деформаций стекла. Промежуточные темные кольца, которые можно назвать узловыми линия¬ ми двойного лучепреломления, появляются в областях одинаковой радиальной и тангенци¬ альной деформаций стекла. Как показал
Фиг. 426. Фотографии стеклянных цилиндров, совершающих ультразвуковые чисто радиальные колебания различных порядков, в линейно поляризован¬ ном свете между скрещенными николями. Фиг. 427. Фотографии стеклянных цилиндров, совершающих ультразвуковые колебания, в свете, поляризованном по кругу, между скрещенными николями. 1—6—чисто радиальные колебания различных порядков.
390 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Бергман [240], радиусы этих узловых линий определяются уравнением т. е. нулевыми точками бесселевой функции вто¬ рого порядка. Собственные колебания цилиндрических стер¬ жней неоднократно использовались для опреде¬ ления упругих постоянных изотропных и кри¬ сталлических материалов. Так, Баламут [166] исполь¬ зовал собственнйе колебания цилиндрических стержней для нахождения температурной зависимости постоянной сп> а Розе [1753]—для нахожде¬ ния температурной зависи¬ мости остальных постоянных каменной соли. Сигел [1930] получил этим методом следу¬ ющие значения для упругих постоянных монокристалла натрия: с1г = 3,26-1010, с12= = 1,79-1010 и с44=12,3-1010 дин!см2. Сигел [1931] дает также обзор различных ме¬ тодов возбуждения колебаний в таких стерж¬ нях и связанных с этим вопросов. Вслед за Бойлем и Спроулем [344] Нортвуд [1432] из¬ мерил скорость продольных волн во льду, оп¬ ределяя резонансную частоту длинных ледяных стержней. Для обнаружения узлов стоячих колебаний в стержнях с неполированной или негладкой поверхностью Бакановский и Линдсей [165, 2374] применяли щуп с кристаллом из сегнетовой соли, перемещая его при помощи калиброванного хо¬ дового винта по поверхности колеблющегося стержня. Нолл [1416, 1417, 3646] также вос¬ пользовался кристаллическим щупом при ис¬ следовании акустических свойств резиноподоб¬ ных материалов. В его установке узкая ленточка из испытуемого материала прикреплялась одним концом к пьезоэлектрическому вибратору и на¬ тягивалась в горизонтальном направлении; вдоль ленточки, в которой этим способом возбуждались продольные колебания, перемещался пьезоэлек¬ трический приемник; напряжение, снимаемое с приемника, усиливалось и регистрировалось осциллографом. По спадению амплитуды вдоль образца определялось поглощение звука, а по изменению фазы—длина волны;' затем из этих данных определялись скорость звука и модуль Юнга (см. также [2378, 2974, 3019—3021, 3120, 3121, 4134, 4135, 4439]). т ■ v ЯГ »-Л IV о ■ у// Vi, ' Фиг. 428. Фото¬ графия радиаль¬ ных колебаний ци¬ линдра (шестая гармоника), полу¬ ченная теневым методом. Флориссон [613] разработал несложную ап¬ паратуру для определения модуля упругоста твердых материалов по собственным колебаниям образца в виде стержня длиной около 6 см. Образец закрепляется в середине, т. е. в узле колебаний, и возбуждается ударом. Затухающие собственные колебания принимаются пьезоэлек¬ трическим или магнитострикционным щупом, соединенным с нижним концом стержня, и ча¬ стота их после усиления измеряется волномером. Модуль Юнга определяется по измеренной часто¬ те по формуле Е =4l2f2p=l6lf2G/d2n, где I— длина, d—диаметр и G—вес стержня. Измерения можно производить и при помещении образца в электропечь; в этом случае колебания передают¬ ся к пьезоэлектрическому щупу при помощи тон¬ кой стальной проволоки, слегка прижатой к ниж¬ нему концу стержня. Станфорд [4168] определил температурную зависимость модуля Юнга по измерениям соб¬ ственных частот колебаний алюминиевых стерж¬ ней. При повышении температуры от 0 до 650° С модуль Юнга уменьшается примерно на 45%. В опытах с предварительно растянутым образ¬ цом было обнаружено уменьшение модуля при Фиг. 429. Схема распространения звука в цилиндрическом теле. одной определенной температуре, которое объ¬ ясняется рекристаллизацией образца. При охла¬ ждении образца значения модуля Юнга ока¬ зались повышенными, что также объясняется рекристаллизацией, обусловленной нагреванием. Для определения скорости продольных и по¬ перечных волн в стержнях можно применять также импульсный метод. Поскольку излучаю¬ щий кварц, прижатый или приклеенный к концу стержня, имеет ограниченную поверхность, про¬ дольные волны L (фиг. 429) распространяются в виде несколько расходящегося пучка [см. фор¬ мулу (37)], т. е. не параллельно боковым стенкам стержня, и падают на них под некоторым углом падения а. Это приводит к тому, что, помимо продольной волны, отраженной подтем же углом а, возникает еще и поперечная волна /, составляю¬ щая с нормалью меньший угол р и распростра¬ няющаяся со скоростью ct поперек стержня. Отражаясь от противоположной грани, она
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 391 расщепляется снова на продольную и попереч¬ ную волны (последняя на фиг. 429 не показана). Продольная волна, испытав отражение от про¬ тивоположного конца стержня, снова попадает на излучатель. Таким образом, кроме главного отражения от задней стенки стержня, возникают и побочные отражения. Как показал Лутш [3455], измеряя при помо¬ щи рефлектоскопа (см. гл. VI, § 4, п. 2) ^ (время пробега продольной волны вдоль стержня туда и обратно) и t2 (временной интервал между глав¬ ным отражением и следующим за ним побочным отражением), можно найти скорости с, и ct. А именно, (323) Поскольку обычно диаметр d излучателя велик по сравнению с длиной звуковой волны, звуковой пучок почти параллелен оси стержня; таким образом, а^90° nsina^l. Согласно закону пре¬ ломления, (325) Если производится измерение скорости волн сдвига при помощи излучателя, в котором воз¬ буждаются сдвиговые колебания, то упомянутые выше побочные отражения не наблюдаются, поскольку при скользящем падении сдвиговых волн на боковую поверхность стержня угол падения оказывается значительно большим кри¬ тического угла для продольных волн и последние вообще не возбуждаются (см. п. 1 настоящего параграфа). Аналогичные соображения приводят Хьюз, Пондром и Мимс [3085] относительно измерения времени пробега импульса по стержню при распо¬ ложении излучателя на одном конце стержйя и приемника—на другом. Пользуясь такой уста¬ новкой, Xbto3, Бланкеншир и Мимс [3084] опре¬ делили упругие постоянные стержней из поли¬ стирола, плексигласа и полиэтилена. В последние годы метод определения времени пробега широко использовался для определения скорости упругих волн в образцах горных пород и особенно в пробах из буровых скважин. Значе¬ ния скорости существенны в сейсмологии для решения вопросов о давлении горных пород при подземных работах и т. д. Хьюз и Кросс [4777], а также Хьюз и Джонс [4778] применили импульс¬ ный метод для определения скорости продоль¬ ных и поперечных упругих волн в осадочных горных породах при давлениях 0—500 атм и тем¬ пературах 25—300° С. Бауле [4594] применил магнитострикцион¬ ный излучатель с частотой 22 кгц для определе¬ ния скорости продольных и поперечных волн в образцах из буровых скважин; длина образцов составляла 30—115 см, диаметр—3—9 см. В табл. 84а приведены некоторые из полученных им результатов для различных горных пород. Интересно, что для двух образцов, взятых на глубинах 8 и 23 м из одного и того же массива песчаника толщиной 25 м и имеющих примерно одинаковую плотность, значения скорости про¬ дольных волн, а следовательно, и модуля упру¬ гости оказываются совершенно различными; это обстоятельство существенно, например, для гор¬ ного инженера, изучающего давление горных пород. Таблица 84а скорость продольных волн с, модуль ЮНГА Е И ПЛОТНОСТЬ Р РАЗЛИЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД Образец р, г/см3 с, м/сек Е, кг/мм* Песчаник с глубины 8 м 2,62 3720 3690 Песчаник с глубины 23 м 2,61 4900 6370 Ангидрит 2,93 5000 7450 2,79 4970 7010 Бурый железняк .... 2,45 1830 840 Брадфилд [2527] дал обзор существенных пунктов данной методики; особенно важны выбор соответствующих размеров и обеспечение акусти¬ ческого контакта излучателя и приемника с об¬ разцом. Брадфилд описывает импульсную уста¬ новку, позволяющую производить измерения времен пробега в 0,01 мксек, что дает возмож¬ ность исследовать даже очень короткие образцы (см. также Рейнольд [4975]). где I—длина стержня. Далее, из фиг. 429 сле¬ дует, что и, следовательно, sin^ ^ ct/c,; значит, согласно (323), V 1 -г и где a = t2cJD. Пользуясь формулой (196), найдем для коэф¬ фициента Пуассона выражение
392 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Весьма интересный способ измерения скоро¬ сти упругих волн в очень малых образцах тол¬ щиной всего в несколько миллиметров предло¬ жил Мак-Скимин [3463, 3464]. Образец Р в форме тонкой пластинки (фиг. 430, а) помещается между двумя стержнями Л и В из плавленого кварца; Фиг. 430. Устройство для измерения импульсным методом упругих постоян¬ ных малых образцов. приклеенный с левого конца излучатель Q посы¬ лает звуковые импульсы, принимаемые на пра¬ вом конце пьезокварцевым приемником Е. В об¬ разце происходит многократное отражение зву¬ ка, как это показано на фиг. 430, б. Изменяя частоту, можно достигнуть такого положения, при котором все лучи будут выходить из образца в одной и той же фазе. Это обстоятельство может быть проконтролировано, например, при помо¬ щи электроннолучевой трубки; для этого следует посылать достаточно длинные импульсы, чтобы они перекрывались. При совпадении фаз на экра¬ не получается изображение в виде поднимающей¬ ся лестницы. Для случаев совпадения фаз выходящих лучей 1 и 2 где f—частота, d—толщина образца, с—скорость звука, 9—фазовый угол отражения звука на гра¬ нице образец—кварц и п—целое число. Из уравнения (326) следует Изменяя частоту вплоть до наступления нового совпадения фаз, получаем далее Обычно скорость звука в образце не изменяется в малом диапазоне частот Af =f—f. Поэтому мож¬ но исключить с из уравнений (326) и (326а) и получить формулу для величины п: Так как вообще можно добиться того, чтобы ср и <р' были малы, то величина п определяется пер¬ вым членом формулы (328); при этом значение т определяется подсчетом числа совпадений фаз. при изменении частоты. Для такого измерения сдвига фаз <р, возника¬ ющего на границе образец—кварц, можно, напри¬ мер, применить схему фиг. 431. Отражение, воз¬ никающее на границе, может быть заменено либо* скомпенсировано импульсом, проходящим через* фазовращатель S', аттенюатор Т и регулируемую* линию задержки V. Тогда искомая величина f может быть определена по отсчету фазовращателя. Для устранения ошибки при измерении фазы’ полезно помещать между образцом и кварцевы¬ ми стержнями переходные слои толщиной Х/4* например, из полистирола, приплавленного к стержню или приклеенного к нему весьма вяз¬ кой жидкостью, например поли-а-метилстиро- лом. В дальнейшем Мак-Скимин [3466, 3467] применил данную методику для измерения упру¬ гих постоянных пластмасс. (328) Фиг. 431. Блок-схема устройства для измерения сдвига фаз при отражении упру¬ гих волн. Нолл, Мифсуд, Зик и Вестер вел ьт [3648,. 3650, 3651, 4898, 4899] выполнили при помощи* аналогичной установки измерения скорости упру¬ гих волн в резиновых образцах при различной температуре. Они измеряли для каждого из. стержней А и В (фиг. 430, а) время пробега им¬ пульса от излучателя до границы стержень— образец и обратно, а затем измеряли полное время пробега от Q до Е. Тогда разность между этим последним промежутком времени и средним арифметическим временем пробега по отдельным: стержням давала время пробега по образцу, а для известной толщины образца—скорость волн в нем. Преимуществом этого метода, требующего,, правда, довольно сложной аппаратуры, по срав¬ нению с более простым импульсным методом,, описанным в п. 1 этого параграфа, заключается в возможности измерения скорости не только* продольных, но и поперечных волн. Кроме того* этим методом можно пользоваться при очень низких температурах, когда применение других
§ U Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 393 методов затруднено вследствие повышения вяз¬ кости исследуемых жидкостей. При распространении звука в заполненных жидкостью трубах сказывается искажающее вли¬ яние радиальных колебаний стенок. В области слышимого звука заметное уменьшение скорости распространения звука в заполненных водой трубах по сравнению со скоростью в свободной воде было обнаружено уже давно. Еще Гельм¬ гольц показал, что этот эффект вызван радиаль¬ ными колебаниями жидкости и стенок, увеличи¬ вающими эффективную сжимаемость жидкости и, следовательно, уменьшающими скорость звука. Теоретическое рассмотрение этого вопроса принадлежит Кортевегу [1115], Грину [737] и Гронволлу [747]. Предложенная Кортевегом и, пожалуй, наиболее употребительная форму¬ ла для скорости звука с% в жидкости, заполняю¬ щей трубу, имеет вид где D—диаметр трубы, d—толщина ее стенок, Е—модуль Юнга материала трубы, р—плотность жидкости и си—скорость звука в свободной жидкости. Формула (329) была экспериментально про¬ верена Дёрзингом [517]. Она применима только для тех частот, для которых диаметр D трубы мал по сравнению с длиной волны или, другими словами, для частот, много меньших резонансной частоты радиальных колебаний трубы. Поэтому в формулу (329) не входит частота. В ультразву¬ ковой области это условие не выполнено и, как уже упоминалось выше в этом пункте, возможно возникновение радиальных резонансов, оказы¬ вающих сильное влияние на распространение звука вдоль трубы. Действительно, при иссле¬ довании распространения ультразвука по трубе, заполненной жидкостью, Бойлю, Фроману и Филду [329, 331, 332, 599] удалось эксперимен¬ тально обнаружить дисперсию звука и селектив¬ ное поглощение. В качестве примера на фиг. 432 дан график частотной зависимости скорости зву¬ ка в заполненной керосином стеклянной трубке (внутренний диаметр 3,1 см, толщина стенок 1,4 мм). Из расположения экспериментальных точек видно, что скорость звука уменьшается при приближении к частоте радиального резо¬ нанса, затем возрастает скачком и при дальней¬ шем повышении частоты снова уменьшается, приближаясь к значению скорости в неограни¬ ченной среде. Сплошные кривые рассчитаны по теории Филда [592, 594, 597]. Рассматривая жидкость в трубе, совершаю¬ щую осевые колебания, как возбуждающую систему, а стенки трубы как связанную с ней возбуждаемую систему, можно объяснить появ¬ ление области дисперсии скачкообразным измене¬ нием фазы; в точке резонанса разность фаз меж¬ ду системами быстро изменяется от очень малога Фиг. 432. Частотная зависимость скорости! звука в стеклянной трубке, заполненной ке¬ росином. Внутренний диаметр трубки 3,1 см, толщина стенок 1,4 мм. Кривые А и В соответствуют частотному/ диапазону второй радиальной гармоники. значения до значения, близкого к 180°. Это зна¬ чит, что ниже резонансной частоты радиальные колебания происходят в фазе с изменениями давления при осевых колебаниях; в результате наблюдается увеличение эффективной сжимае¬ мости и соответственно понижение скорости зву¬ ка. Этот эффект выражен тем сильнее, чем интенсивнее делаются радиальные колебания при приближении к резонансу. После скачко¬ образного изменения фазы наблюдается обратное явление, поскольку радиальные колебания те¬ перь противодействуют осевым; в результате происходит уменьшение эффективной сжимае¬ мости и увеличение скорости звука. На фиг. 432 показано также увеличение ско¬ рости для первой гармоники радиальных коле¬ баний. Появление в резонансной области силь¬ ных радиальных колебаний приводит к большо¬ му поглощению звука; как показали Филд и Бойль [599], при изменении частоты звукопро¬ водность трубы, заполненной водой, проходит периодически чередующиеся максимумы и мини¬ мумы. Влияние стенок исчезает при такой их толщине, когда можно считать трубу абсолют¬ но жесткой.
394 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах Согласно теории Кирхгофа [1047] и Гельм¬ гольца1), при распространении звука в газах, заключенных в узкие трубки, увеличение по¬ терь на трение и теплопередачу обусловливает уменьшение скорости звука по сравнению со скоростью в свободном пространстве. Напротив, влиянием радиальных колебаний трубки в этом случае можно пренебречь. Теория Гельмгольца— Кирхгофа дает для скорости звука ст в трубе радиуса г при частоте / следующую формулу: где т]—коэффициент вязкости, —коэффициент теплопроводности, ^—отношение удельных теп¬ лоемкостей, Cv—удельная теплоемкость при по¬ стоянном объеме и р—плотность газа. Таким -образом, уменьшение скорости звука тем больше, чем выше значения т] и К> и чем меньше величина г. Экспериментальное измерение скорости звука в трубках диаметром 5 мм и больше при частотах .до 50 кгц выполнил Нортон [1433, 1434], в труб¬ ках диаметром 1 мм при частотах до 200 кгц— Ванс [2094], в капиллярных трубках диаметром 0,6—1,5 мм при частотах 40—115 кгц—Мей „[1333], а в последнее время в еще более узких трубках (0,15—1,17 мм) при частотах 60—150 кгц ,в воздухе, кислороде и водороде — Лоули [3382]. В качестве источника звука в этих юпытах применялся магнитострикционный излу¬ чатель (см. Вестон [4400]); измерение производи¬ лось интерференционным методом. Найденное уменьшение скорости хорошо совпадает с рас¬ считанным по формуле Гельмгольца—Кирхгофа, -если принять, что у на 5% меньше теоретическо¬ го значения. При нанесении на график зависи¬ мости величины сот (1 /г) Y1 получается прямая, пересекающая ось ординат в точке, соответствую¬ щей скорости звука в свободном пространстве (г=оо). Кроме уменьшения скорости в таких трубках, наблюдается повышенное поглощение звука. К величине коэффициента поглощения а, определяемой формулой (231), добавляется еще член, обусловленный влиянием стенок трубки, *) Н. Helmholtz, Theorie der Luftschwingun- /16я*о\П Rohren mit offenem Ende, Crelles Journ., 57, 1 Это соотношение было также подтверждено Лоули. Джэкоби [3126] рассчитал распространение звука в трубах, заполненных жидкостью, для случаев абсолютно жестких стенок трубы, абсо¬ лютно податливых стенок и для «стенок», обра¬ зованных жидкостью с другим волновым сопро¬ тивлением, т. е. для случая цилиндрического столба жидкости, находящегося внутри безгра¬ нично простирающегося объема другой жидкости. Теоретические результаты можно найти в ори¬ гинальной работе (см. также [2781]). В дополне¬ ние к упомянутой работе Джэкоби Керран [2658] недавно исследовал теоретически и эксперимен¬ тально распространение звука в пространстве между двумя концентрическими цилиндрами. В заключение этого параграфа в табл. 85 приведены значения модуля Юнга и модуля сдвига для наиболее часто встречающихся твер¬ дых материалов, а также значения коэффициента поперечного сжатия и скорости продольных и поперечных звуковых волн; скорость продоль¬ ных волн дана как для стержней, так и для неограниченной среды. Поскольку значения этих величин зависят от предварительной обработки испытываемого материала, приведенные данные следует рассматривать лишь как средние. В по¬ следнем столбце таблицы приведены значения вол¬ нового сопротивления для продольных волн, поскольку, как было показано в гл. I, § 2, оно играет существенную роль в вопросах отражения и пропускания звука. Скорость звука и упругие постоянные льда были измерены Нортвудом [1432] (см. также выше-в этом параграфе). Венцель [4393] и Веше [5086] сообщают об измерениях скорости звука и упругих постоян¬ ных бетона. Измеренные значения сильно зави¬ сят от состава смеси, в частности от содержания цемента; поэтому укажем только, что с может изменяться от 3700 до 4600 м!сек. Скорость звука в бинарных металлических сплавах исследовал Аллан [95]. В сплавах Sn— Pb, как и в сплавах Zn—Sn, скорость звука равномерно увеличивалась от 1200 до 2400 м!сек (округленно) по мере увеличения содержания Sn от 0 до 100%. Напротив, в сплавах Си—Zn аналогично сплавам Fe—Ni в области хрупкого состояния (от 0 до примерно 50% Си) сначала наблюдалось уменьшение скорости звука от 3700 м!сек (0% Си) до 3200 м/сек (50% Си), а затем увеличение до 3800 м/сек при 100% Си (см. также [5032]). Доброцветов [2698] попытался сопоставить скорость звука в чистых металлах с их атомной Здесь у определяется выражением
§ 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 395 .Таблица 85 -МОДУЛЬ ЮНГА Е, МОДУЛЬ СДВИГА ц, КОЭФФИЦИЕНТ ПОПЕРЕЧНОГО СЖАТИЯ а, СКОРОСТЬ ПРОДОЛЬНЫХ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В СТЕРЖНЯХ с, ИВ НЕОГРАНИЧЕННОЙ СРЕДЕ с, . СКОРОСТЬ ПОПЕРЕЧНЫХ ЗВУКОВЫХ ВОЛН с I стер. Leo t И ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ рс РАЗЛИЧНЫХ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ 20° С Материал р, г/см3 Е, кг/мм^ \х, кг/мм% а С1 стер, м/сек С1оо, MjjceK ct, м/сек ос *10-4 ‘ loo , г / см2 • сек 2,7 7 100 2 640 0,34 5 080 6 260 3 080 169 9,8 3 200 1200 0,33 1 790 2 180 1 100 214 Вольфрам 19,1 36 200 13 400 0,35 4 310 5 460 2 620 1042 7,8 21 000 8 200 0,28 5 170 5 850 3 230 456 Золото 19,3 8 120 2 850 0,42 2 030 3 240 1200 626 22,4 52 500 4 790 Кадмий 8,6 5 090 1960 0,30 2 400 2 780 1 500 240 8,8 16 600 6 250 0,33 4 300 5 240 2 640 460 8,1 10 050 3 720 0,35 3 490 4 430 2 123 361 8,4 12 600 4 730 0,33 3 830 4 660 2 350 390 8,9 12 500 4 640 0,35 3710 4 700 2 260 418 Нейзильбер 8,4 11 000 4 000 0,37 3 580 4 760 2 160 400 8,8 20 540 7 850 0,31 4 785 5 630 2 960 495 7,3 5 540 2 080 0,33 2 730 3 320 1 670 242 21,4 17 000 6 100 0,39 2 800 3 960 1 670 846 11,4 1 600 580 0,44 1 200 2 160 700 246 Серебро 10,5 7 500 2 720 0,38 2 640 3 600 1590 380 Сурьма 6,7 7 950 3 400 Тантал 16,6 19 000 3 350 Цинк 7,1 10 500 4 200 0,25 3810 4 170 2410 296 2,5 7 200 2 950 0,22 5 300 5 660 3 420 141 Самый тяжелый кронглас 3,6 8 180 3 220 0,27 4 710 5 260 2 960 190 Двойной легкий флинтглас 3,0 6 350 2 640 0,20 4 550 4 800 2 950 144 3,6 5 850 2 390 0,22 4 000 4 260 2 560 154 Тяжелый флинтглас 4,6 5 730 2 320 0,24 3 490 3 760 2 220 173 Стекло типа курцфлинт 3,2 5 725 2 250 0,28 4 160 4 650 2 605 149 2,6 7 630 3 260 0,17 5 370 5 570 3 515 145 Дегуссит* 3,8 35 700 9 600 Слоновая кость 1,8 900 2 200 Плексиглас 1,18 535 151 0,35 2 670 1 121 32 Полистирол 1,06 426 136 0,32 2 350 1 120 23 Каучук 0,9 1 479 14 Збонит 1,2 1 570 2 405 29 Пробка 0,2 500 Лед 1 988 372 0,33 3 280 3 980 1 990 32 Фарфор 2,41 5 860 2 381 0,23 4 884 5 340 3 120 129 * Окись алюминия производства фабрики Дегусса (Франкфурт-на-Майне).
396 Глава У. Исследование звуковых колебаний в твердых телах структурой. Он нашел соотношение cS2A42= =const (А—атомный вес, S—расстояние между атомами). Для металлов постоянная должна иметь значение 2,3* 105; для некоторых рассчитанных случаев значения постоянной колебались от 2,08 -105 до 2,88 • 105. Альтенбург [2311] вос¬ пользовался формулой (212), выведенной для жидкостей, для расчета скорости звука в тонких металлических стержнях, т. е. для чисто про¬ дольных волн в отсутствие сдвиговых напряже¬ ний. В расчете используются значения плотно¬ сти, молекулярного веса и парахора. Результаты расчета хорошо согласуются с опытом1). и поперечных волн в никелевом стержне от величины намагничивающего поля. При слабых полях изменение скорости велико; при больших полях скорость перестает зависеть от величины поля. Эффект для поперечных волн в 2—3 раза превосходит эффект для продольных волн, и на¬ сыщение для них наступает при, больших зна¬ чениях поля. При увеличении частоты эффект снижается для обоих типов волн. На фиг. 434 показана зависимость величины Дс/с для по¬ перечной волны при намагничивающем поле, перпендикулярном к оси стержня, от угла между плоскостью колебаний а и вектором иоляДЯ. Фиг. 433. Зависимость скорости распространения упругих волн в ни¬ келе от намагничивающего поля в продольном направлении. Как было показано в гл. И, § 4, п. 4, так называемый Af-эффект приводит к увеличению модуля Юнга при намагничивании ферромагнит¬ ных материалов. Так как скорость звука про¬ порциональна У~Ё, то она также должна возра¬ стать при намагничивании ферромагнетика. В последние годы этот эффект был неоднократно подтвержден экспериментально [3149, 3150, 3274]. Особенно подробно была исследована скорость упругих волн в поликристаллическом никеле в диапазоне частот 1—10 мггц (Джонсон и Род¬ жерс [3149, 3150]). На фиг. 433 приведены зависимости относи¬ тельного изменения А с/с скорости продольных х) Как видно, например, из табл. 67а, скорость звука в тонких стержнях (т. е. скорость волн растяже¬ ния, или юнговских) отличается от скорости распро¬ странения в неограниченной среде и зависит от сдвиго¬ вого модуля упругости. Поэтому сделанное предполо¬ жение несправедливо, и вопрос о причине совпадения результатов расчета с экспериментальными данными остается открытым.—Прим. ред. Фиг. 434. Зависимость скорости поперечных волн в намагничен¬ ном в поперечном направлении никелевом стержне от угла между направлением намагничи¬ вания и плоскостью колебаний. Бозорт, Мэзон и Мак-Скимин [4609] измерили зависимость скорости от направления поля в монокристаллах никеля; результаты этих изме¬ рений приведены в табл. 86. Таблица 86 ЗАВИСИМОСТЬ изменения скорости УПРУГИХ волн в МОНОКРИСТАЛЛАХ НИКЕЛЯ ОТ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (по Бозорту, Мэзону и Мак-Скимину) Тип волн Напр колеба¬ ний авление намагни¬ чиваю¬ щего поля кс/с Поперечные [110] [110] 0,0224, » [110] [001] 0,0260 » [001] [110] 0,0130 [001] [001] 0,0140 Продольные [110] [110] 0,0061 [110] [0011 0,0063
§ 2. Поглощение звука в твердых телах 397 § 2. ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ Распространение звука в твердом теле можно представить себе в виде упругой колебательной деформации отдельных участков тела. Очевидно, такие упругие колебания сопровождаются по¬ терями энергии. Как известно, свободные коле¬ бания твердого тела, например стержня, камерто¬ на, колокола и т. д., затухают, даже если принять все меры к устранению передачи энергии в окру¬ жающую среду или в держатель. Колеблющееся тело обладает внутренним затуханием, благо¬ даря которому происходит постепенное превра¬ щение колебательной энергии в теплоту. Это поглощение энергии обусловливается, во- первых, как и поглощение в жидкостях, внутрен¬ ним трением и теплопроводностью; кроме того, играют роль упругий гистерезис, пластическое течение, термические или упругие релакса¬ ционные процессы. Поперечные волны погло¬ щаются, как правило, в меньшей степени, чем продольные, так как они не связаны с адиабати¬ ческими изменениями объема, при которых по¬ являются потери, обусловленные теплопровод¬ ностью (см. также Скудржик [4104]). Согласно теоретической работе Шапошникова [1922], если электропроводность пьезоэлектри¬ ческого кристалла отлична от нуля и имеются диэлектрические потери, то в кристалле происхо¬ дит как поглощение, так и дисперсия звука; впрочем, в кварце этот эффект не играет роли. Еще в 1845 г. Стокс [2005] теоретически по¬ казал, что затухание звуковых волн в твердом теле должно вызывать уменьшение скорости зву¬ ка. Стокс получил для скорости звука в стерж¬ нях формулу где т] —обычный коэффициент вязкости (т]/р—ки¬ нематический коэффициент вязкости). Формула {331) справедлива в предположении о независи¬ мости т] от частоты. По измеренной скорости звука в алюминие¬ вых, медных и стеклянных стержнях, в которых пьезоэлектрическим излучателем возбуждались собственные колебания, Куимби [1651] определял коэффициент вязкости т] в этих материалах. По¬ лученные им значения имеют порядок 103 и зна¬ чительно отличаются от полученных ранее при помощи крутильных колебаний значений поряд¬ ка 108. Свифт и Ричардсон [4209], а также Верт и Тиндаль [4394, 4395] измерили тем же спосо¬ бом декремент затухания в монокристаллах цин¬ ка. Бордони и Нуово [2501], работая с чистым оловом на частотах 10 и 25 кгц, показали, что внутреннее трение растет с температурой линей¬ но и что в точке перехода от [3-олова к уолову (при температуре 160° С) наступает разрыв не¬ прерывности. Прибавление свинца приводит к увеличению внутреннего трения при комнатной температуре. На высоких частотах коэффициент вязкости, входящий в формулу (331), оказывается обратно пропорциональным частоте. Физически это зна¬ чит, что силы трения, обусловливающие потери энергии и изменяющиеся в фазе со скоростью деформации, пропорциональны амплитуде самой деформации. Формально это обстоятельство можно учесть, вводя комплексный модуль Юнга Е—\Е' (или, соответственно, модуль сдвига). Величина Е'/Е=а называется коэффициентом потерь и связана с логарифмическим декрементом 6 материала соотношением 0=tus. Коэффициент потерь г—величина, чрезвычайно существенная для акустики вообще и особенно для акустики помещений. Обратное значение коэффициента потерь служит, например, мерой «звонкости» материала. Определив коэффициент трения т] по формуле (331), коэффициент потерь можно запи¬ сать следующим образом В табл. 87 приведены коэффициенты потерь для некоторых материалов частично по данным Куимби. Таблица 87 КОЭФФИЦИЕНТ ПОТЕРЬ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ Материал Коэффициент потерь е • 103 Алюминий, 99,9%, отожженный . . 0,015 Магний, 99,9%, отожженный .... 0,067 0,18 0,8 Медь, отожженная 1,1 2 130 200 Значения е сильно зависят от частоты и пред¬ варительной обработки материала (см. также работы [229] и [1898, 2120, 2121]). Как показы¬ вает формула (331), влияние £ на скорость звука
398 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах при высоких частотах очень мало и практически им можно пренебречь. Коэффициент потерь г связан с коэффициентом поглощения а соотноше¬ нием а=тсе/Х. Следовательно, 1/тиг есть число длин волн, которое проходит звуковая волна в твердом теле, прежде чем ее амплитуда умень¬ шается до 37% первоначальной величины. В литературе затухание в материале часто характеризуется остротой резонанса или доб¬ ротностью Q для продольных колебаний стер¬ жней, выполненных из данного материала (см. гл. II, § 4, п. 4). Эта величина связана с коэффи¬ циентом поглощения звука а соотношениями В табл. 88 приведены значения Q, полученные Мэзоном [2255] для продольных колебаний стержней на частотах 2—100 кгц; там же при¬ ведены рассчитанные значения a/f. Таблица 88 ДОБРОТНОСТЬ Q И КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ a/f для ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН В РАЗЛИЧНЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ Материал г/смЗ с, м/сек Q a/f.109, сек/см Алюминий 2,68 5 130 10 000 0,61 Магний 1,705 5 100 5 700 1,08 Вольфрамоуглеродистая сталь 8,52 4 720 8 100 0,38 Молибденовая сталь . . 8,39 4 700 4 700 1,42 Плавленый кварц . . . 2,2 5110 5 000 1,23 Стекло пирекс 2,32 5 350 1 200 4,89 Оконное стекло .... 2,42 5 440 910 6,35 Свинцовое стекло . . . 2,48 5 130 1 910 3,21 Микалекс 3,34 5 350 2 890 2,03 Многократно упоминавшийся выше импульс¬ ный метод (см. § 1, п. 1 этой главы) позволяет измерять поглощение продольных и попереч¬ ных волн также и в твердых веществах. Изме¬ рение производится путем определения уменьше¬ ния амплитуды импульса после единичного или многократного прохождения определенного рас¬ стояния в твердом теле. Галт [685] произвел, на¬ пример, подобного рода измерения поглощения обоих типов волн в кристаллах NaCl, КВг и КС1. Значения коэффициента поглощения а при час¬ тоте 10 мггц ^ имеют величину порядка 0,001 и 0,004 см'1. Соколов [4127] предпринял измерения в NaCl, кварце и различных металлах. Поглоще¬ ние звука в монокристаллах германия на час¬ тотах 15—100 мггц измеряли Труелл и -Бронзо- [5064]; в зависимости от термической обработки кристалла и от наличия примесей поглощение может сильно изменяться. Мэзон и Мак-Скимин [1315, 3509] также вос¬ пользовались импульсным методом для измерения поглощения в алюминии и в различных сортах стекла в диапазоне частот 2—36 мггц. На фиг. 435 Фиг. 435. Частотная зависимость поглоще¬ ния сдвиговых волн в различных сортах стекла. А—стекло С-1-1720, В—стекло 0,12, С—стекло Викор 790, D—плавленый кварц. показана частотная зависимость поглощения для некоторых стекол и для плавленого кварца. В исследованном частотном диапазоне поглоще¬ ние растет линейно с частотой. В табл. 89 даны значения величин a/f и Q для различных сортов стекла; наименьшее поглощение наблюдается в- плавленом кварце. Сравнение со значениями,. Таблица 89 ДОБРОТНОСТЬ • Q и КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ a/f ДЛЯ СДВИГОВЫХ ВОЛН в РАЗЛИЧНЫХ СОРТАХ СТЕКЛА (по Мэзону) Вещество с, м/сек Q a/f • 109, сек/см Стекло С-1-1720 .... 3 740 1970 4,37 Стекло 0,12 2 800 4 200 2,67 Стекло Викор 790 . . . 3 580 8 520 1,03 Плавленый кварц . . . 3 760 44 500 0,19
§ 2. Поглощение звука в твердых телах 399 приведенными в табл. 88, показывает, что значе¬ ния величины a/f для сдвиговых волн меньше, чем для продольных волн, на что указывалось уже в начале данного параграфа. Поглощение в металлах имеет существенно иной характер частотной зависимости. На гра¬ фиках фиг. 436 видно, что уже при сравнительно низких частотах наблюдается резкое увеличение Ф и г. 436. Частотная зависимость затухания упругих волн в алюминии при различных раз¬ мерах зерна и в плавленом кварце. Л—сдвиговые волны в алюминии: размер зерна 0,23 мм, а=0,51*10-9 f+50,2 • 10-30 f4. в—продольные волны в алюминии: размер зерна 0,23 мм, а=0,85* 10-9 f-f"3,74X ХЮ-зо f4. с—сдвиговые волны в плавленом кварце. Стрелки указывают точки, отвечающие длине волны, равной утроенному размеру зерна. затухания, которое Мэзон и Мак-Скимин [1315] объясняют рядом различных причин. На линей¬ ное повышение поглощения, обусловленное, как и для стекол, внутренним трением, теплопровод¬ ностью ит. п., налагается эффект релеевского рассеяния волн на микрокристаллитах металла, приводящий к ослаблению волн при распростра¬ нении. Это ослабление волн, вызванное рассея¬ нием, не является в действительности поглоще¬ нием, т. е. не связано с переходом звуковой энер¬ гии в тепловую. Согласно Мэзону и Мак-Скими- ну, ход суммарного затухания в зависимости от частоты определяется формулой (334) Эксперименты показали, что эффект рассея¬ ния, определяемый членом а2/4, делается за¬ метным, когда размер зерна d материала меньше длины волны звука. Коэффициент рассеяния за¬ висит при этом от анизотропии упругих постоян¬ ных и различен для продольных и поперечных волн. Так, например, в алюминии при размере зерен около 0,23 мм получаются следующие зна¬ чения постоянных: для продольных волн и для поперечных волн На фиг. 436 сплошными линиями показаны тео¬ ретические кривые а, согласно формуле (334); в области X < 3d измеренные значения хорошо совпадают с теоретическими кривыми. Мэзон и Мак-Скимин [1315] рассчитали зна¬ чения а2 следующим образом. Они использовали формулы Релея для расчета рассеяния упругих волн на отдельных частицах, отличающихся от окружающей среды своей плотностью и упруго¬ стью. Тогда для постоянных а2 получаются сле¬ дующие значения: для продольных волн для поперечных волн Здесь V—объем рассеивающей частицы, т. е. объем зерна, с—скорость звука, Е и р.—средние значения модуля Юнга и модуля сдвига в поли- кристаллическом материале, Д£—и Др.—разности между значениями модулей для отдельных кри¬ сталлов в направлении, отвечающем направле¬ нию волны, и этими средними значениями. Расчет определяющих рассеяние величин А Е/Е и Др./р. производится путем интегрирования по полному телесному углу (см. [1315, 2255]); для куби¬ ческих металлов этот расчет выполняется без затруднений. В подобном расчете не учитывает¬ ся влияние границ зерен, а также расщепление при рассеянии падающей волны одного типа на оба типа волн; например, при падении на грани¬ цу раздела продольной волны появляются как продольная, так и поперечная волны. При длинах волн, меньших d, релеевское рас¬ сеяние заменяется, согласно Мэзону и Мак-Ски- мину, диффузным отражением на границах кристаллитов, которые в этом диапазоне частот велики по сравнению с длиной волны. Вместо второго члена в формуле (334) появляется член вида2^?/й, где R—средний коэффициент отраже¬
400 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах ния, a d—поперечник кристаллита. На фиг. 437 показаны кривые зависимости поглощения от частоты для двух алюминиевых образцов с раз¬ мерами зерен 0,13 и 0,23 мм; видно влияние величины зерна. К несколько отличным результатам приходит Рот [3901], измеривший поглощение в алюминии и магнии при различных размерах зерен для частот Здесь K(d)—величина, не зависящая от частоты и определяемая только значением d; ее можно получить, если положить в формуле (335) /=0 или <2=оо. Мэзон [3502] указывает на то обстоя¬ тельство, что при высоких частотах распростра¬ нение ультразвукового импульса в поликристал¬ ле приобретает характер, близкий к распростра¬ нению тепловых волн. Вышесказанного достаточно, чтобы показать необходимость дальнейшего исследования вопро¬ са о поглощении упругих волн в твердом теле. Зееман [4048] указывает, что для теоретического расчета значения а задания средней величины зе¬ рен, строго говоря, недостаточно и что желатель¬ но^ исходить из кривой распределения величины зерен. Поскольку рассеяние ультразвука в поли¬ кристаллах обусловлено упругой анизотропией микрокристаллов, затухание доЛжно уменьшать¬ ся, если беспорядочное расположение отдельных кристаллов заменяется расположением с преиму¬ щественным направлением ориентировки, как это имеет место для текстур. Таким образом, возникает принципиальная возможность ис¬ пользования измерений поглощения ультразву¬ ка для установления наличия и степени образо¬ вания текстуры в том или ином материале. Балакришна [4588] показал, что подобные изме¬ рения поглощения звука могут применяться и в геологии, позволяя делать ценные заключения о микроструктуре образцов горных пород. Даль¬ нейшие теоретические соображения о поглоще¬ нии звука в твердых телах содержатся в работах Бордони [2500] и Исаковича [3104]. Родерик и Труелл [3874] выполнили измере¬ ния поглощения звука в хромо-молибденовых сталях, подвергавшихся различной термической обработке, в диапазоне частот 5—50 мггц; ре¬ зультаты сопоставлялись с микроскопическими данными о микроструктуре сталей. Эти измере¬ ния также указывают на ультразвуковые иссле¬ дования как на ценное вспомогательное средство для решения металлургических задач (см. также гл. VI, § 8). В § 1, п. 3 этой главы мы уже упоминали, что скорость звука в ферромагнитных материалах может изменяться при воздействии магнитного поля. Вопрос о влиянии магнитного поля на поглощение звука в ферромагнитных материалах исследовался в работах Клерка [3274], Лесли [3424], Петралья [3746], а также Леви и Труелла [3427, 4840]. Для продольных волн поглощение убывает при увеличении намагничивающего поля, причем эффект имеет наибольшее значение при магнитном поле, направленном перпендикулярно к звуковому лучу. Петралья, производивший такие измерения с железным стержнем на частоте 805 кгц,указывает в качестве причины на умень¬ шение логарифмического декремента затухания. Леви и Труелл исследовали данное явление в монокристалле никеля на частотах 5—50 мггц. При увеличении поля, направленного перпен¬ дикулярно к звуковому лучу, от нуля до насы¬ щения поглощение звука на частоте 50 мггц уменьшалось на Vo- В области насыщения погло¬ щение оказалось независимым от частоты; при более слабых полях поглощение росло с частотой. Аналогичный, хотя и менее резко выраженный эффект наблюдался и для монокристаллов же¬ лезо—кремний (3,6% Si). При магнитном поле, параллельном направлению звука, появлялся ка¬ чественно тот же эффект. Авторы объясняют указанный эффект уменьшением рассеяния зву¬ ковых волн вледствие увеличения ферромагнит¬ ных областей (доменов) под действием магнитно¬ го поля (см. также гл. II, § 4, п. 1). В этой связи следует указать еще на две рабо¬ ты Альтшулера [4581] и Кастл ер а [3227], в ко¬ торых указывается, что большое время магнитной Фиг. 437. Частотная зависимость поглощения продольных волн в алюминии при различных размерах зерна. А—размер зерна 0,13 мм, В—размер зерна 0,23 мм. в диапазоне 5—100 мггц. Для коэффициента по¬ глощения продольных волн он получил формулу
§ 2. Поглощение звука в твердых телах 401 релаксации парамагнитных веществ должно вес¬ ти к наблюдаемому поглощению звука вблизи частот порядка 109 гцу а также, что магнитный резонанс в кристаллах при низкой температуре может привести к возникновению ультразвука высоких частот. Эксперименты в этих направле¬ ниях пока отсутствуют. Измерения поглощения звука в высокополи¬ мерных веществах—резине, плексигласе и т. п.— были выполнены в работах Смита и Баллу [1958], Нолла с сотрудниками [1416—1419, 3646], Сака и Олдрича [3934], а также Михай¬ лова и Соловьева [3565]. В этих работах приме¬ нялась методика измерения, описанная в § 1, п. 1 этой главы. На фиг. 414, б виден характерный ход поглощения, имеющего для каждой частоты вы¬ раженный максимум при определенной темпе¬ ратуре. Характер поглощения звука в высокополи¬ мерных веществах интересен не только с точки зрения применения подобных материалов в уль¬ тразвуковой технике, но и с точки зрения теории. Ряд вопросов об упруго-вязких потерях и свя¬ занных с ними релаксационных процессах удает¬ ся лучше понять, пользуясь результатами иссле¬ дования механических свойств этих веществ в определенных температурных и частотных ин¬ тервалах. Наконец, следует еще упомянуть об оптиче¬ ском методе Хютера и Польмана [3082], предна¬ значенном для измерения поглощения звука в непрозрачных веществах с малым волновым со¬ противлением, в особенности в пластмассах и тканях животных. Из исследуемого материала из¬ готовляются два образца в виде плоскопараллель¬ ных пластинок различной толщины; пластинки помещаются в жидкость с волновым сопротивле¬ нием, возможно более близким к волновому со¬ противлению исследуемого материала, и просве¬ чиваются ультразвуковым пучком. Интенсивность прошедшего звука определяется либо по диффрак¬ ции света, проходящего через звуковой пучок, либо по расширению тонкого светового пучка (см. гл. III, § 4, п. 2). Путем сравнения интенсивно¬ стей звука, прошедшего через образцы разной толщины, при одинаковой интенсивности падаю¬ щего звука, можнб определить коэффициент поглощения в образцах. Этот коэффициент может быть также получен путем нахождения интен¬ сивностей звука, обеспечивающих равные интен¬ сивности в проходящем пучке. Отношение интен¬ сивностей может быть определено как отношение квадратов напряжения на кварце. На фиг. 438 даны в качестве примера результаты измере¬ ния Хютером и Польманом [3082] частотной за- 26 Л. Бергман висимости коэффициента поглощения в тканях животных; следует обратить внимание на линей¬ ное возрастание поглощения с частотой. Мерсье и Бандере [1347] возражают против метода определения поглощения звука в твердом теле при помощи импульсов, проходящих через пластинку из исследуемого материала, погружен¬ ную в жидкость, так как, по их мнению, отраже¬ ние на границе жидкость—пластинка неконтро¬ лируемым образом искажает эффект поглощения. Поэтому авторы предлагают устанавливать ци¬ линдрический образец непосредственно на излу¬ чателе и измерять максимальное излучение в жидкость на свободном торце образца, пользуясь интерферометрической установкой с перемещае¬ мым отражателем. Результаты таких измерений для цилиндров различной длины позволят определить поглощение звука в данном материале. Наконец, следует упомянуть еще о двух явле¬ ниях, наблюдающихся при ультразвуковых ко¬ лебаниях в твердых телах. Фокс и Кар [636], а позднее Клауер [1050] экспериментально об¬ наружили значительное усиление интенсивности отдельных диффракционных точек на лауэграм- мах, полученных при просвечивании рентгенов¬ скими лучами колеблющихся на высокой час¬ тоте кристаллов кварца (см. также [2023]). Максимум интенсивности собственных колебаний просвечиваемой кварцевой пластинки устанавли¬ вался Клауером по диффракционным явлениям в жидкости, соприкасавшейся с пластинкой. Аналогичный эффект наблюдался для кристаллов турмалина, сегнетовой соли и возбуждаемого извне известкового шпата; замечательно, что для плавикового' шпата это явление не наблюда¬ Фиг. 438. Частотная зависимость погло¬ щения звука в тканях животных.
402 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах лось [1050]. В то время как Фокс и Корк [637] обнаружили, что при брегговском отражении от колеблющихся кристаллов это явление не возни¬ кает, недавно Уайт [4406, 4407] показал, что изгибные колебания кристаллических пластинок можно обнаружить при помощи рентгеновского луча, падающего на поверхность пластинки под скользящим углом. После безуспешных попыток ряда авторов [173, 1185, 2116, 3570] найти объ¬ яснение этих чрезвычайно интересных явлений Вейглу и Блойлеру [2122, 2123] удалось теорети¬ чески рассчитать этот эффект. Мэзон, Мак-Скимин и Шокли [1317] следую¬ щим образом исследовали влияние механического давления на процесс двойникования оловянного образца. Между заостренными концами двух стеклянных стержней зажимался через проклад¬ ку из пьезоэлектрического кристалла толщиной 0,5 мм небольшой конический образец из олова высокой чистоты; нажатие изменялось при помо¬ щи винта. Напряжение с электродов кварцевой пластинки подавалось через усилитель на катод¬ ный осциллограф. При сжатии образца в нем возникают процессы скольжения, при которых отдельные атомы периодически переходят в по¬ ложения с наименьшей энергией. При помощи описанного выше устройства возникающие при этих локальных смещениях ультразвуковые вол¬ ны воспринимались кварцем, регистрировались и измерялись. Согласно предварительным опы¬ там, смещения, повторяющиеся с периодом по¬ рядка 3 мксек., имеют величину от г/2 до 2 А, что совпадает с величиной шага кристалличе¬ ской решетки. § 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОТОУПРУГИХ ПОСТОЯННЫХ ПРИ ПОМОЩИ УЛЬТРАЗВУКА Как уже неоднократно упоминалось в пре¬ дыдущих параграфах, распределение интенсив¬ ности света в диффракционных картинах, по¬ лучаемых по методу Бергмана—Шефера, опре¬ деляется в первую очередь фотоупругими постоянными тела. Эти постоянные характеризу¬ ют двойное лучепреломление, обусловленное деформациями тела. В наиболее общем случае триклинной кристал¬ лографической системы имеется 36 таких посто¬ янных. Они обычно обозначаются буквами ры (h, 1=1, 2, 3,..., 6); для правильных кристаллов число постоянных сводится к трем (рп, р12 и ри), а для изотропных тел—всего к двум (рп и р12). Для изотропных тел часто пользуются фотоупру¬ гими постоянными Неймана р и р', связанными с ри и р12 соотношениями p=n/2pl2, р'=п12рп, где п—показатель преломления. Пусть п—показатель преломления первона¬ чально изотропного тела, ставшего двояко- преломляющим под действием давления, взятый для монохроматической линейно поляризованной световой волны, распространяющейся перпен¬ дикулярно к направлению сжатия, причем элек¬ трический вектор этой волны также колеблется перпендикулярно к направлению сжатия. Пусть, далее, пр—показатель преломления для линейно поляризованной световой волны, распространяю¬ щейся в том же направлении, но электрический вектор которой колеблется параллельно направ¬ лению сжатия. Тогда, как известно1) , *■) О двойном лучепреломлении, обусловленном механическим воздействием на тело, см., например, где Р—давление, Е—модуль Юнга, а—коэффи¬ циент поперечного сжатия. До последнего времени определение фотоуп- ругих постоянных производилось чисто опти¬ ческим методом на точно обработанных образцах, подвергающихся внешнему давлению. Однако звуковые волны, распространяющиеся, напри¬ мер, в стеклянном теле, также вызывают в нем напряжения, что дает возможность использовать диффракцию света на звуковых волнах для определения упругих постоянных при помощи ультразвука; основными преимуществами такого метода являются малые размеры необходимых образцов и простота эксперимента. Бергман и Фюс [241] первыми указали на возможность такого применения ультразвуковых волн. Пусть в стеклянном кубе возбуждается чистая волна сжатия (продольная ультразвуко¬ вая волна); тогда, как теоретически показал Фюс, при пропускании через образец светового пучка интенсивность диффракционных спектров первого порядка будет равна /ц или/jl в зависимости от того, колеблется ли световой вектор параллельно или перпендикулярно к фазовой поверхности уп- ругой волны; приэтом 1±/1ц =(///р)2=(р12/РцТ■ Для экспериментального определения /j_ и /ц изображение щели фокусируется сквозь колеб¬ лющийся куб на фотопластинку и на пути опти¬ ческого луча вводится соответствующим образом ориентированная призма Волластона. На фо¬ топластинке получаются непосредственно друг соответствующий раздел в Handbuch der Physik, Bd. 21, Berlin, 1929, S. 832. (См. также Э. К о к е р, Л. Ф а й- л о н, Оптический метод исследования напряжений, М.— JL, 1936.)—Прим. ред.
§ 3. Определение фотоупругих постоянных при помощи ультразвука 403 над другом два изображения щели, причем свет в них поляризован соответственно параллельно и перпендикулярно к направлению щели и тем самым к плоскости фронта упругой волны. Пусть теперь колебания стеклянного куба вызывают возникновение только диффракционных спектров первого порядка. Тогда в зависимости от сорта стекла интенсивность диффрагированного света в спектрах обоих изображений щели будет раз¬ лична и ее можно профометрировать. В табл. 90 даны экспериментально получен¬ ные значения отношения 1±/1\\ для пяти различ¬ ных сортов оптического стекла фирмы «Шотт»1). Таблица 90 ЗНАЧЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ Jj_/7 ц и р ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ СТЕКЛА (по Бергману) BK7 BLF1 BaSF2 SF4 SFS1 'л/'н 0,64 0,72 0,86 1,02 1,06 р, г/см3 2,52 3,10 3,97 4,79 5,96 Приведена также плотность стекла р. Ход измене¬ ния отношения в зависимости от р тождест¬ венен полученной Покельсом зависимости для р'/р тех же сортов стекла. Для очень тяжелых сте¬ кол р'1, т. е. двойное лучепреломление, обу¬ словленное механическими напряжениями, очень мало. В диффракционных исследованиях Шефе¬ ра и Бергмана этому соответствует малая интен¬ сивность внешнего кольца диффракционной кар¬ тины для тяжелых стекол. Аналогичное заклю¬ чение можно сделать из приведенных в § 1, п. 1 этой главы формул для распределения интенсив¬ ности света в диффракционных кольцах, в которых величина С пропорциональна (р'—р). При использовании метода Бергмана и Фюса важно, чтобы интенсивность звуковых волн была малой; при этом интенсивность спектров высших порядков, которые могли бы искажать резуль¬ таты, практически будет равна нулю. Поэтому целесообразно определять зависимость 1±/1\\ от амплитуды и экстраполировать эту зависимость на г) Согласно новейшим измерениям Шефера и Нас- сенштейна [4992], определявших фотоупругие постоян¬ ные оптических стекол, приведенных в табл. 68, стати¬ ческим методом Покельса, неожиданно оказалось, что величина 7^/7 ц равна не (р'/р)2, а р'/р. Для стекол, приведенных в табл. 90, измерения Шефера и Нассенш- тейнадают для величины р'/р значения 0,62, 0,63, 0,83, 0,98 и 1,12. нулевое значение силы звука. Как показал Мюл¬ лер [1381], данный метод нетрудно распрост¬ ранить и на исследование любых кристаллов, в которых могут распространяться продольные волны; сюда относятся, например, направления [001] и [011] для правильных кристаллов и направления X и Z для кварца и известкового шпата. В первом случае получаются отношения1) а во втором Таким образом, из опыта всегда получаются отношения двух постоянных или комбинаций постоянных. Определение абсолютных величин отдельных постоянных было бы возможно, если бы была известна или измерена сила звука в испытуемом теле, но этого, к сожалению, до сих пор не удается осуществить. Таким об¬ разом, для определения фотоупругих постоянных можно применять ультразвуковой метод лишь в сочетании с оптическим измерением двойного лучепреломления при внешнем давлении, что все же является упрощением по сравнению с при¬ менявшимся ранее чисто оптическим методом. К аналогичным результатам пришел и Мюллер [1381] в своей обстоятельной теоретической работе о возможности определения фотоупругих постоянных при помощи ультразвука. Помимо метода Бергмана и Фюса для изотропных ма¬ териалов, Мюллер предлагает еще два метода, позволяющие судить о фотоупругих постоянных не только изотропных тел, но и правильных кристаллов. Как уже упоминалось выше в§ 1, п. 1 настоя¬ щей главы фотоупругие постоянные существен¬ но влияют на распределение интенсивности све¬ та в диффракционных картинах, полученные в поляризованном свете по методу Шефера и Бергмана. Свет в отдельных точках диффракцион¬ ных картин характеризуется совершенно опре^ деленным состоянием поляризации. Пусть, на¬ пример, через правильный кристалл в направле¬ нии одной из осей куба проходит линейно поля¬ ризованный пучок света и пусть электрический световой вектор колеблется параллельно одной из осей куба. При рассмотрении диффракционных 1) Еще в 1934 г. Бергман [233] обнаружил, что при пропускании света в направлении оси У кварца, совер¬ шающего упругие колебания в направлении оси X. в диффракционном спектре наблюдается эффект поля¬ ризации в том смысле, в каком о нем говорится выше. 26*
404 Глава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах картин, получаемых при возбуждении в кристал¬ ле ультразвуковых колебаний (см., например, фиг. 391), через николь,. ориентированный под прямым углом к плоскости поляризации, погасают интерференционные пятна, расположенные во внутренней части фигуры на вертикальной и го¬ ризонтальной осях, а во внешней части фигуры— на прямых, наклоненных под углом ±45и ±135°. Согласно теории Мюллера, при повороте анали¬ затора относительно неподвижного поляризатора должны погасать другие интерференционные пят¬ на. Перемещение областей погасания во вну¬ тренней и внешней частях фигуры зависит от фотоупругих постоянных материала и, например, совершенно различно для каменной соли и пла¬ викового шпата. Фиг. 439. Зависимость азимута ср интерференцион¬ ных пятен, исчезающих в диаграммах Шефера—Берг¬ мана, от угла поворота j анализатора для правильных кристаллов и для стекол (yL—для внутренней, —для внешней интерференционных фигур). Пусть у—угол поворота анализатора в напра¬ влении, противоположном часовой стрелке, от¬ считываемый от первоначального положения, а 9—азимут исчезнувшего интерференционного пятна в первом квадранте. Зависимость между Y и 9 для правильных кристаллов NaCl, КС1 и CaF2 показана на фиг. 439. Там же приведен со¬ ответствующий график для внешнего диффрак¬ ционного кольца стекла, полностью подтвер¬ ждающий соображения, приведенные в § 1, п. 1 этой главы, и фотографии на фиг. 383. Из графиков фиг. 439 следует, что для CaF2 и КС1 изменение 9 и у для внешнего кольца совер¬ шается в противоположных направлениях; на¬ оборот, для NaCl увеличение у сопровождается ростом 9. Это различие определяется знаком от¬ ношения p44/(pu+p 12), положительным для NaCl и отрицательным для КС1 и CaF2. Во внутренней части диффракционной фигуры наблюдается дру¬ гая зависимость. При скрещенных николях ис¬ чезающие пятна лежат на осях кристалла, т. е. под углами 0, 180и ±90°; при повороте анализа¬ тора они сближаются, причем для NaCl, КС1 и для большинства стекол это сближение происхо¬ дит во втором и четвертом квадрантах, а для CaF2—в первом и третьем квадрантах. Первый случай соответствует отрицательному р44, вто¬ рой—положительному р44. Тем самым определя¬ ется также знак (ри—р12). Таким образом, при помощи ультразвуковых волн удается устано¬ вить, к какому классу по классификации Покель- са1) принадлежит соответствующий правильный кристалл. Согласно Мюллеру, можно определить также отношения фотоупругих постоянных правиль¬ ных кристаллов р12/ри, р44/р12 и р41/р1Г Для этого нужно определить угол а19 на который следует повернуть анализатор, чтобы добиться погасания интерференционного пятна, лежащего под углом ср=45° на внутренней части диффрак¬ ционной фигуры. Тогда при достаточно малой силе звука Затем, располагая поляризатор под углом 45° к оси кристалла и вращая анализатор на угол а2, добиваются исчезновения интерференцион¬ ных точек на внутренней части фигур в направ¬ лении оси кристалла; при этом откуда получаем Используя предыдущие соотношения, можно найти р44/рг2 и р44/ри. Галт [685] определил этим методом отноше¬ ния фотоупругих постоянных для кристаллов NaCl, КС1 и КВг. Полученные им результаты приведены в табл. 91; для сравнения даны также значения, полученные Покельсом. Для стекол соотношения более просты. Рас¬ пределение интенсивности света в диффракцион- ныт кольцах на диаграмме Шефера—Бергмана подчиняется уравнению Мюллера, приведенному в § 1, п. 1 этой главы. В данном случае также наблюдаются определенные поляризационные эф¬ фекты диффрагированного света как для попереч¬ ных, так и для продольных волн (см. также рабо¬ ты Шефера, Бергмана и Гёлиха [1838] и Ната и *) См., например, F. Р о с k е 1 s, Lehrbuch der Kristalloptik, Leipzig, Berlin, 1906, S. 469.
§ 3. Определение фотоупругих постоянных при помощи ультразвука 405 Таблица 91 отношения фотоупругих постоянных для НЕКОТОРЫХ ПРАВИЛЬНЫХ КРИСТАЛЛОВ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ГАЛТА (В скобках даны значения, полученные Покельсом) Кристалл Pl2fPll Ра/ (P11+P12) PiilPll NaCl 1,35+0,03 —0,042+0,004 —0,099 (1,30) (—0,0343) (—0,079) КС1 0,76+0,01 —0,069+0,04 —0,12 (0,74) (-0,069) (-0,12) КВг 0,77+0,01 —0,067+0,005 —0,12 Мюллера [1404]). Так, например, при отоб¬ ражении щели сквозь плоскую продольную волну, распространяющуюся в стеклянном кубе, получается ряд диффракционных изображений щели; если падающий свет линейно поляризован под углом 45° к направлению распространения звука, то свет в каждом изображении оказывается линейно поляризованным, причем направление поляризации для спектра каждого порядка будет составлять различные углы с направлением поля¬ ризации падающего света. Для бегущей звуковой волны можно, вращая анализатор, добиться по¬ следовательного исчезновения спектров разных порядков; в стоячей волне различные компоненты диффракционной картины различно поляризованы (см. фиг. 227), поэтому интенсивность спектра соответствующего порядка не исчезает, а только проходит через минимум. Угол поворота анали¬ затора ут, обусловливающий исчезновение спек¬ тра порядка т, зависит как от силы звука, так и от отношения R фотоупругих постоянных Нейма¬ на. На фиг. 440 даны графики величины угла ут для различных значений R для спектров от первого до четвертого порядка в зависимости от параметра С/, зависящего при неизменной опти¬ ческой установке в основном от силы звука Такой способ указывает путь определения отно¬ шения рп/р12 Для стекол. Гидеману [858] удалось опытным путем каче¬ ственно подтвердить описанные выше соотно¬ шения между Ym, ci и m. Шефер и Дрансфельд Фиг. 440. Зависимость угла поворота ана¬ лизатора обусловливающего исчезновение m-го диффракционного спектра, от величины с1у пропорциональной амплитуде звука, для стекол. [4991] недавно определили этим методом отно¬ шение р /р фотоупругих постоянных для опти¬ ческих стекол, приведенных в табл. 68. Найден¬ ные ими значения колеблются между 0,9 (стек¬ ло SFS1) и 2,16 (стекло 2К7) и хорошо согла¬ суются со значениями, определенными Шефером и Нассенштейном [4992] статическим методом (см. также работу Ведама [4324], производив¬ шего такие же измерения). Мюллер [1381] указывает в своей работе на важное значение описанного здесь метода опре¬ деления всех упругих и фотоупругих постоянных на одном и том же образце.
Глава VI РАЗЛИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА § 1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СТРОБОСКОП. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ФЛУОРОМЕТР При диффракции света на стоячей ультра¬ звуковой волне имеет место пульсация интен¬ сивности света во всех спектрах, включая и спектр нулевого порядка; пульсация эта проис¬ ходит с удвоенной звуковой частотой, ибо обу¬ словливающая диффракцию волновая решетка возникает и исчезает 2f раз в секунду (ср. гл. III, § 4, п. 2). При этом, следовательно, возни¬ кает модуляция света с частотой 2f, на что впер¬ вые указал Бахэм. Таким образом, при помощи стоячей ультразвуковой волны можно осущест¬ вить высокочастотную модуляцию света и, ис¬ пользуя только диффрагированные световые лучи и экранируя центральное пятно или, наоборот, пропуская только центральный луч и экранируя диффрагированные лучи, обеспечить стробоско¬ пическое освещение. Конструкции таких ультразвуковых стробо¬ скопов и их действие были с различных точек зрения исследованы Беккером, Ханле и Мэрк- сом [216, 217, 777, 1272—1274], Бэром [150, 151], Гуде [727, 729] и Гидеманом и Хёшем [874] (см. также относящиеся к этому вопросу патенты Бикара [279], Фэра [2765], Джефри [1001], Каролуса [1019] и Уилларда [4417]). Схематическое изображение подобного уст¬ ройства представлено на фиг. 441. Изображение щели Sv освещаемой источником света В, при помощи линз L±, Ь2 проектируется на щель S2, которая может быть закрыта непрозрачным экраном. Между линзами L и L2, где световые лучи распространяются параллельно друг другу, помещается наполненный жидкостью сосуд F\ кварц О излучает в жидкости звуковые волны, отражающиеся от отражателя R, расстояние до которого может регулироваться достаточно точ¬ но. Модулированный свет воздействует на фото¬ элемент Р. Если этот фотоэлемент включен па¬ раллельно колебательному контуру приемника с обратной связью, настроенного приблизитель¬ но на частоту 2f и хорошо экранированного от генератора, питающего кварц, то переменное напряжение, поступающее от фотоэлемента, на¬ кладывается на напряжение собственных колеба¬ ний гетеродина и возникает отчетливо слышимый разностный тон, исчезающий при экранировке света. Фиг. 441. Устройство для наблюдения модуляции света стоячей звуковой волной. Существенным является вопрос о коэффициен¬ те модуляции. Этому посвящены измерения Мэркса [1272], согласно которым наиболее глу¬ бокая модуляция имеет место при использовании диффрагированного света, в то время как свет нулевого порядка оказывается промодулирован- ным в меньшей степени. Последнее обстоятельство обусловлено главным образом тем, что свет нуле¬ вого порядка никогда не исчезает вовсе; кроме того, при большой силе звука часть диффрагиро¬ ванного света благодаря многократной диффрак¬ ции вновь попадает в область света нулевого порядка. С другой стороны, при использовании света нулевого порядка промежутки большой освещенности кратковременны, тогда как в диф- фрагированном свете они более длительны. На фиг. 442 изображена описанная Мэрксом [1272] установка, позволяющая производить измерения коэффициента модуляции. Свет, ис¬ ходящий от ярко освещенной щели Sl9 преобра¬ зуется линзой Lj в параллельный пучок, про¬ ходит через сосуд Г, в котором возбуждается стоячая звуковая волна, направленная перпен¬
§ 1. Ультразвуковой стробоскоп. Ультразвуковой флуорометр 407 дикулярно к плоскости фигуры, и далее при помощи линзы Ь2 проектируется на экран S2. Здесь либо пропускается только центральная часть пучка, либо, наоборот, только она экра¬ нируется. Далее свет, вновь преобразованный линзой L3 в параллельный пучок, проходит г. 442. Установка для измерения коэффициента модуляции. через призмы Рг и Р2 и снова пересекает звуко¬ вую волну в сосуде. Расстояние до призмы Рх может регулироваться. Если установить его таким, чтобы при вторичном пересечении светом звуковой волны последняя оказывалась в той же фазе, что и при первом пересечении, то при использовании света нулевого порядка интен¬ сивность диффракционных спектров, возникаю¬ щих при втором пересечении, будет минимальна; если же расстояние до призмы Рг подобрать так, чтобы имел место сдвиг фаз на 90°, то интенсив¬ ность этих спектров окажется максимальной. При использовании спектров высших порядков (в точке S2 экранируется центральное пятно) со¬ отношения оказываются обратными. Измеряя при помощи фотоэлемента интен¬ сивность выходящего из сосуда света, можно непо¬ средственно определить коэффициент модуляции. Мэркс нашел, что диффрагированный свет оказы¬ вается промодулированным с частотой 2f поч¬ ти на 100% , в то время как центральное пятно модулируется лишь на 20—30% . Совершенно таким же образом измерял коэффициент модуля¬ ции в ультразвуковых стробоскопах и Гуде [727]. Метод определения длительности промежут¬ ков освещенности предложили Гидеман и Хёш [874]. Если при помощи теневого метода наблю¬ дать звуковое поле перед отражателем, ориенти¬ рованным под углом 45° к направлению распро¬ странения звука, то при непрерывном освещении видны светлые линии, параллельные отражателю (см. фиг. 204, б) и соответствующие максимумам амплитуды комбинационной волны, распростра¬ няющейся параллельно отражателю. При стро¬ боскопическом освещении эти светлые линии распадаются на отдельные точки при малой дли¬ тельности промежутков освещенности или на более или менее длинные черточки—при боль¬ шей длительности промежутков освещенности. Для получения неискаженной модуляции нужно обращать особое внимание на получение действительно стоячей волны, что достигается точной установкой отражателя. Диффракция света имеет место и при наличии бегущей волны, однако пульсация света с частотой 2f в этом случае отсутствует (см. гл. III, §4, п. 2). Образо¬ вание стоячей волны зависит далее от однород¬ ности излучаемого кварцем звукового поля. Эту однородность можно контролировать тене¬ вым методом и, как показал Мэркс, ее можно корректировать в широких пределах установ¬ кой отражателя и напряжением на кварце. Целесообразно возбуждать кварц на частоте, несколько меньшей его собственной частоты. При желании изменять частоту стробоскопиро- вания 2f путем изменения настройки излучателя возникает необходимость перемещения отражате¬ ля, обеспечивающего получение стоячей волны. Поэтому такую перестройку нельзя осуществить очень быстро. Это, однако, оказывается возмож¬ ным, если, согласно Джакомини [703, 704], при¬ менять для диффакции света не стоячую звуко¬ вую волну, а две бегущие волны, распростра¬ няющиеся в противоположных направлениях и последовательно пронизываемые световым пучком. Для этой цели можно использовать, например, ультразвуковую ячейку, изображен¬ ную на фиг. 290. Что касается жидкости в ультразвуковой ячейке, то желательно использовать жидкости с возможно меньшей скоростью распространения звука, ибо при заданном оптическом устройстве в этом случае увеличиваются расстояния от диф¬ фракционных картин до центрального пятна и облегчается возможность экранировки цент¬ рального пятна. Неоднородность диффракцион¬ ной картины можно ликвидировать, перемеши¬ вая жидкость при помощи мешалки. Мэркс [1272] указывает, что для модуляции света можно также использовать стоячую уль¬ тразвуковую волну, визуализированную мето¬ дом вторичной интерференции или теневым мето¬ дом (см. фиг. 241, а), так как и в этом случае видимая картина пульсирует с удвоенной звуко¬ вой частотой. Поскольку картина стоячей зву¬ ковой волны периодически смещается с частотой f на величину Х/2, то при рассматривании каждой светлой полоски в отдельности яркость про¬ шедшего через экран света пульсирует с частотой
408 Глава VI. Различные применения ультразвука звука. Если пропустить бегущую звуковую волну мимо щели, то яркость проходящего через щель света также будет пульсировать со звуко¬ вой частотой. В этом случае, перемещая щель, можно управлять сдвигом фаз между яркостью света и напряжением на излучающем кварце. При конструировании ультразвуковых стро¬ боскопов можно, конечно, возбуждать стоячую звуковую волну не только в жидкостях, но и в прозрачных твердых телах. Это практически показали Гидеман и Хёш [874], которые возбуждали стоячую звуковую волну в стеклянном бруске при помощи при¬ клеенного к бруску кварца. Если, кроме того, поместить стеклянный брусок между двумя призмами Николя, то можно в соответствии с углом между плоскостью поляризации анализа¬ тора и фронтом звуковой волны использовать для стробоскопии как продольную или попереч¬ ную составляющие звуковой волны, так и обе эти составляющие вместе. При использовании диффракции света на продольных упругих вол¬ нах можно для освещения исследуемого периоди¬ ческого процесса использовать либо только центральное пятно, либо только свет диффраги- рованных спектров, экранируя центральное пят¬ но. В последнем случае опять-таки можно обеспе¬ чить почти 100-процентную модуляцию яркости. Само собой разумеется, что вместо стеклянного бруска с посторонним возбуждением можно при¬ менять кварцевый кристалл, в котором пьезо¬ электрическим путем возбуждаются собственные колебания высшего порядка. Наконец, для получения стробоскопического эффекта можно использовать двойное лучепре¬ ломление, возникающее при механических на¬ пряжениях в твердых телах, колеблющихся на высокой частоте, так как оно также пульсирует с удвоенной частотой ультразвуковых колебаний. Такой метод использовали Тавиль [2045], Грант [735] и Мак-Кинли 11265, 1266] (см. также [455]), возбуждая колебания в кварцевых пластинках, помещенных между скрещенными призмами Николя и освещаемых, следовательно, поляризованным светом. Гидеман и Хёш [874] применяли вместо кварца стеклянный брусок, возбуждаемый на высокой частоте при помощи кварцевой пластинки. Особенно эффективным такое устройство оказывается, если, согласно Бергману [240], в качестве искусственной среды с двойным преломлением использовать колеблю¬ щийся на высокой частоте стеклянный цилиндр. В этом случае, как видно из фотографий 2 или 9 на фиг. 425, а также из фотографий 3, 5 и II на фиг. 427, в процессе колебаний просветляется почти все поперечное сечение цилиндра, что приводит к особенно высокому оптическому к.п.д. при сравнительно малой мощности высо¬ кой частоты (см. также патент Райнса [4977]). Преимуществом ультразвуковых стробоско¬ пов перед применявшимися раньше для тех же целей ячейками Керра является простота оп¬ тического устройства и, как следствие, возмож¬ ность получения большой яркости света. Вместо высоких напряжений, необходимых для ячеек Керра, ультразвуковые стробоскопы требуют существенно меньших напряжений. Напряжение, необходимое для возбуждения излучающего квар¬ ца, составляет приблизительно 20 в. Расходуемая при этом мощность лежит в пределах от 0,05 до 0,2 вт, в то время как для работы ячейки Керра такой же эффективности требуется мощность порядка 100 вт. Ультразвуковые стробоскопы особенно вы¬ годны в области высоких частот, где потери в ячейках Керра очень велики. Дальнейшим преимуществом ультразвуковых стробоскопов перед ячейками Керра является тот факт, что при использовании в качестве звукопроводящей среды соответствующих жидкостей или самого кварца ультразвуковые стробоскопы позволяют работать и в ультрафиолетовом свете, в то время как применяемый для заполнения ячеек Керра нитробензол не пропускает ультрафиолетовые лучи. Ячейки Керра позволяют, применяя элек¬ тронную лампу с отрицательным смещением, по¬ лучать кратковременные вспышки яркости (см. гл. III, § 4, п. 3). Аналогичную возможность предоставляют и ультразвуковые стробоскопы; для этого нужно лишь использовать диффракцию высоких порядков, для образования которой нужна большая интенсивность звука, а следо¬ вательно, и определенное время. Известным не¬ достатком ультразвуковых стробоскопов являет¬ ся тот факт, что они способны работать лишь на фиксированных частотах, а именно на частотах собственных колебаний возбуждающего квар¬ ца; непрерывное изменение частоты стробоско¬ пического освещения в сколько-нибудь широких пределах здесь невозможно. Ультразвуковые стробоскопы различным об¬ разом использовались для измерений скорости света. Если, например, в устройстве, изображен¬ ном на фиг. 442, передвигать призму Рг в направ¬ лении падающего на нее света, то изменяется длина пути, проходимого световым лучом между первым и вторым пересечениями звуковой ячейки. Если наблюдать выходящий из ячейки свет, то, передвигая призму, можно обнаружить периоди¬ чески чередующиеся максимумы и минимумы.
§ U Ультразвуковой стробоскоп. Ультразвуковой флуорометр 409 Пусть I—перемещение призмы, соответствующее двум соседним максимумам или минимумам, а f—частота звуковой волны, тогда, как нетрудно, видеть, имеет место соотношение 2l/c=l/2f, от¬ куда искомая скорость света равна c=4lf. На¬ пример, при f, равном 50 мггц, /= 150 см, такие измерения можно производить в пределах ла¬ бораторного помещения. Хаустаун 1916, 918, 919, 3065] измерял таким способом скорость света в воздухе и в воде. В качестве среды, вызы- выходе из первого сосуда является функцией координаты х и времени t и мы можем написать где X—длина звуковой волны, т—период звуко¬ вых колебаний. Для второй звуковой волны аналогично имеем Фиг. 443. Установка Бэра для исследования модуляции света бегущей звуковой волной. вающей диффракцию, он применял кварцевую пластинку, возбужденную на высших гармони¬ ческих составляющих. Аналогичным образом измеряли скорость света с точностью до 2% Тумерман и Шимановский [2083] (см. также работу Мак-Кинли [3460]). Бэр [150, 151] показал, что стробоскопиче¬ ский эффект можно получить также при помощи бегущих звуковых волн. Чтобы понять проис¬ ходящие при этом процессы, рассмотрим фиг. 443. Свет, исходящий от источника В, проектируется при помощи конденсорной линзы К на щель S и далее при помощи линзы Ьг фиксируется в точ¬ ке S'. Получаемое здесь изображение щели S проектируется оптикой L2, Ls в точку S". На участке между Ь2 и Ls, где свет распространяет¬ ся в виде параллельного пучка, помещается сосуд Т2, в котором возбуждается бегущая вол¬ на w2. Расстояние между линзой L3h сосудом Т2 выбрано так, что на экране Р получается слегка увеличенное изображение звуковой волны в Т2. Второй сосуд Тг, в котором также распростра¬ няется бегущая звуковая волна wl9 может быть помещен как между линзами Ь2 и L3, так и меж¬ ду линзами Ьг и L2. Рассмотрим сначала случай, когда оба сосуда помещены между линзами L2 и L3; в них обоих распространяются звуковые волны одной частоты и оба они просвечиваются одним и тем же па¬ раллельным пучком света. Пусть звуковая вол¬ на в сосуде Тг распространяется в направлении х9 а в сосуде Т2—в противоположном направле¬ нии—я.Тогда интенсивность светового луча i по Результирующая интенсивность света, наблю¬ даемая на экране Р, очевидно, равна иными словами, мы наблюдаем на экране перио¬ дическое распределение интенсивности света, причем расстояние между соседними максимума¬ ми или минимумами составляет Х/2. Картина получается совершенно такой же, как если бы свет проходил через стоячую волну (которую, впрочем, можно представлять себе как сумму двух волн одной частоты, распространяющихся в противоположных направлениях). Нетрудно вычислить, что если волны w1 и w2 распростра¬ няются в одном направлении, то расстояние между соседними полосами на экране, Р обра¬ щается в бесконечность и звуковая волна стано¬ вится невидимой. Эти опыты были недавно повто¬ рены и результаты их подтверждены Джакомини [700, 701], причем он использовал ультразвуко¬ вую ячейку, изображенную на фиг. 290. Если, не меняя направления распростране¬ ния звуковой волны в сосуде 7\, повернуть его на малый угол ф вокруг оси, перпендикулярной к плоскости фиг. 443, так, чтобы волна тг рас¬ пространялась не строго в направлении х, то она будет воздействовать на проходящий сквозь сосуд свет, как если бы длина волны составляла X'=X/cos ф, а скорость ее распространения с'— с/cos с{). Для распределения интенсивности по¬ лучим в этом случае, аналогично предыдущему У
410 Глава VI. Различные применения ультразвука выражения Следовательно, результирующая интенсивность света на экране Р составит Иными словами, расстояние между соседними полосами на экране будет велико и равно Л = =/,(1—соэф). Для ф= 180°, т. е. в случае волн, распространяющихся в строго противополож¬ ных направлениях, мы вновь придем к ранее найденным выражениям. Этим объясняется и опыт, поставленный Тавилем и описанный в гл. III, § 4, п. 1. Если сосуд Т19 в котором распространяется звуковая волна w19 помещается между S' и L29 то мы можем (пренебрегая тем, что более или менее параллельно звуковую волну пересекают лишь лучи, близкие к оси) для распределения интенсивности света за волной написать вы¬ ражение Пусть диаметр светового пучка, пронизывающего волну w19 равен d9 а диаметр пучка за линзой Ь2 равен kd\ тогда период изменения интенсивности света, обусловленного волной w19 т. е. X, оказы¬ вается за линзой Ь2 равным Х' = &Х и мы при¬ ходим к выражению В согласии с вышеприведенными рассуждениями мы получим на экране Р картину, расстояние между полосами в которой составит Л = Х/[1— —(l/k)] при распространении еолн wl и w2 в од¬ ном направлении и Л' = X/ [ 1 +(1/&)] при рас¬ пространении этих волн в противоположных направлениях. Поместим теперь сосуд Тг со звуковой вол¬ ной w1 в точку S'; тогда d^O и, следовательно, &^ос, так что i[ = \—sm^hzth). Иными словами, яркость не зависит теперь от х и во всей пло¬ скости изменяется периодически с периодом т, т. е. с частотой f. Мы получаем, таким образом, стробоскопическое устройство, работающее с ча¬ стотой f, действие которого не зависит от направ¬ ления звуковой волны и которое, следователь¬ но, не требует совершенно однородной звуковой волны. Распределение интенсивности света на экране Р описывается при этом выражением (337) Эти выводы были экспериментально подтверж¬ дены Бэром [150,151]. Преимуществом такого стробоскопа с бегущей звуковой волной (в от¬ личие от описанных выше стробоскопов со стоя¬ чей волной) является, во-первых, то, что он работает на основной частоте звуковой волны, а не на второй гармонической составляющей и, во-вторых, исключительная простота всего устройства. Ф и г. 444. Установка для стробоскопиче¬ ского наблюдения бегущих звуковых волн. Фокс и Рок [632] в целях простого измерения длины волны звуковых волн в жидкостях упро¬ стили устройство Бэра; они пропускали свето¬ вой луч дважды через одну и ту же звуковую волну. Свет, промодулированный при первом прохождении через звуковую волну, освещает ее при втором прохождении с пульсирующей ин¬ тенсивностью, так что наблюдатель, смотрящий в направлении распространения светового пучка, видит неподвижную систему параллельных полос. Соответствующее устройство схематически изображено на фиг. 444. Свет, выходящий в виде слабо расходящегося пучка из источника L, отражается наклоненной под углом 45° стеклян¬ ной пластинкой G, пересекает звуковую волну, излучаемую кварцем Q, и нормально падает на зеркало S. Отразившись от зеркала, он во второй раз пересекает звуковую волну и далее воздей¬ ствует на фотопластинку Р. Для устранения стоя¬ чих звуковых волн служит камера К, полностью поглощающая звук. Если X—длина звуковой волны, а, b и с—соответственно длины путей, пробегаемых светом от источника L до звукового луча, от него до зеркала S и от звукового луча до пластинки Р, то расстояние D между смежны¬
§ 1. Ультразвуковой стробоскоп. Ультразвуковой флуорометр 411 ми полосами на пластинке равно Таким образом, зная D, можно определить X. Преимуществом такого метода является то, что для его осуществления не требуется никаких оптических устройств, кроме зеркала и стеклян¬ ной пластинки. сих пор флуорометры с ячейками Керра1). На фиг. 445 показана общая схема подобного прибора. В сосуде Тг кварц возбуждает стоя¬ чую звуковую волну частоты f, которая модули¬ рует с частотой 2f световой поток, исходящий от источника В. Исследуемая жидкость поме¬ щается в сосуде F и освещается модулированным светом. Свет, исходящий от жидкости за счет люминесценции, преобразуется линзой L4 в па- Ф и г. 445. Схема ультразвукового флуорометра. ?Ультразвуковые стробоскопы нашли прак¬ тическое применение в так называемых флуоро- метрах—приборах для измерения длительности послесвечения люминофоров, составляющей по порядку величины 10“9 сек. Измерения основаны на следующем принципе: люминесцирующее ве¬ щество периодически возбуждается прерывистым светом и измеряется увеличение длительности импульсов света, излучаемого люминофором, по сравнению с длительностью импульсов воз¬ буждающего люминофор света; отсюда вычис¬ ляется время послесвечения. Мэркс [1275] разработал различные ультра¬ звуковые флуорометры, обеспечивающие точ¬ ность измерения 10-10 сек. и значительно более простые в обращении, чем применявшиеся до раллельный пучок и проходит через сосуд Т2, в котором кварц Q2 возбуждает бегущую волну той же частоты f. Эта бегущая звуковая волна при помощи микрооптики М проектируется на пластинку в фотокамере К. Оба кварца пи¬ таются от общего лампового генератора G. Цилиндрическая линза Е, ориентирующая свето¬ вой луч в плоскости, перпендикулярной к рас¬ пространению звуковой волны, служит лишь х) Относительно конструкций флуореметров с ячей¬ ками Керра см. работы Гавьолы [Е. G a v i о 1 a, Ein Fluorometer. Apparat zur Messung von Fluoreszenzabkl- ingzeiten, Zs. Phys., 42, 853, (1927)] и Шимановского [W. Szymanowsky, Verbesserte Fluorometer- methode zur Messung der Abklingzeiten der Fluoreszenz- strahlung, Zs. Phys., 95, 440 (1935)].
412 Глава VI. Различные применения ультразвука для увеличения интенсивности света, воздей¬ ствующего на фотопластинку. В силу модулиро¬ ванного освещения звуковая волна, бегущая в со¬ суде Т2, проектируется на фотопластинке как стоячая. Для определения времени послесвечения нуж¬ но произвести два эксперимента. Сначала на од¬ ной половине пластинки бегущая волна фотогра¬ фируется в свете люминесценции исследуемого люминофора. Далее открывается вторая поло¬ вина пластинки, первая закрывается, а люмино¬ фор заменяется зеркалом или белым экраном. По смещению полос AL в обеих полученных таким Для измерения времени возбуждения и по¬ слесвечения люминофоров в электроннолучевых трубках Бриггс [365] построил ультразвуковой флуорометр, схематически изображенный на фиг. 446. Генератор коротких прямоугольных импульсов J через усилитель V модулирует по яркости электроннолучевую трубку R и управ¬ ляет генератором ультразвука G. Свет от люми¬ нофора трубки проходит через щель S, преобра¬ зуется в параллельный пучок линзой Ь19 про¬ низывает ультразвуковую ячейку Z и линзой Ь2 фокусируется на экране В. В ячейке возбуждает¬ ся бегущая звуковая волна частоты 8,5 мггцш Фиг. 446. Ультразвуковой флуорометр для измерения времени возбуждения и после¬ свечения люминофоров в электроннолучевых трубках. образом фотографиях друг относительно друга можно, зная частоту модуляции f, вычислить время свечения люминофора т. Легко показать, что имеет место простое соотношение где L—расстояние между двумя соседними макси¬ мумами почернения на фотопластинке. Такого рода измерения с растворами различных люмино¬ форов выполнили Кирхгоф [3263а] и Рау [3837]. Аналогичные флуорометры описаны Гуде [728], а также Тумерманом и Шимановским [2083]. Последний из них отличается от прибора Мэркса главным образом тем, что вместо запол¬ ненных жидкостью ультразвуковых ячеек колебания высокой частоты возбуждаются в про¬ низываемых светом кварцах1). х) См. также более поздние работы [2083а, 20836].— Прим. ред. Свет, диффрагированный в звуковой ячейке, огибает экран В слева и справа, попадает на фотоэлемент Р и измеряется при помощи элек¬ трометра Е. Передвигая ультразвуковую ячейку в направ¬ лении распространения звуковой волны, можно добиться того, чтобы звуковой импульс, излу¬ чаемый кварцем в момент возбуждения люмино¬ фора, пересекал световой поток спустя время, равное d/c, где d—расстояние от кварца до оси светового пучка, а с— скорость звука в ячейке. При использовании воды, которая особенно при¬ годна в силу малого поглощения звука в ней, смещение ячейки на 1 см соответствует разности времени 6,67 • 10_6 сек. Таким образом, ячейка длиной 22 см позволяет измерять промежутки времени от 1 до 150 мксек. Ханле, Кочак и Шар- ман [2963] измерили при помощи такого устрой¬ ства время послесвечения серии органических веществ, возбуждаемых ультрафиолетовым светом и электронным облучением; эти измерения имели
§ 2. Применение ультразвука в световой телефонии и в телевидении 413 своей целью исследование веществ с точки зре¬ ния применения их в счетчиках сцинтилляций. В качестве дальнейшего примера применения ультразвуковых стробоскопов следует указать на измерение с их помощью инерционности эффекта Керра, описанное Мэрксом и Ханле система тонких полос. После фиксации поло¬ жения полос на пластинке ячейка Керра за¬ меняется другой ячейкой Керра /С2, в которой содержится жидкость с известной инерцион¬ ностью. Если обе системы полос на пластинке Р оказываются смещенными относительно друг дру- Ф и г. 447. Устройство для измерения инерционности эффекта Керра. 11276]. Схема соответствующей эксперименталь¬ ной установки показана на фиг. 447. Свет от дуго¬ вой лампы В через линзу Lx направляется в ячей¬ ку Керра Кх, которая, как обычно, установлена между двумя поляризационными фильтрами F таким образом, что плоскость поляризации света, проходящего через ячейку, образует угол 45° с направлением поля в ней. Далее, свет при по¬ мощи линзы Ь2 собирается на щели Sv преобра¬ зуется линзой L3 в параллельный пучок и про¬ низывает сосуд Т параллельно поверхности кварца Qv Линза L4 проектирует проходящий через сосуд пучок в сильно увеличенном виде на фотопластинку Р. При подаче напряжения высокой частоты на ячейку Керра и на кварц прошедший через ячейку Керра свет освещает звуковую волну в сосуде стробоскопически и последняя фиксируется на фотопластинке как га, то значит свет проходит через ячейку /С2 позднее или раньше, чем через Кг Зная часто¬ ту, по величине смещения можно рассчитать искомую задержку. Помимо таких относительных измерений, возможны и абсолютные измерения; для этого звуковая волна в сосуде Т освещается еще и светом, модулированным второй звуковой волной той же частоты. С этой целью на пути светового луча можно поместить призму R (фиг. 447) и при помощи ее отбрасывать на щель Sj свет, приходящий от щели S2 и про¬ шедший, например, в кварце Q2, через вторую звуковую волну. Аналогичным образом Ханле [776] исследовал также вызывавшую много спо¬ ров инерционность эффекта Фарадея в различ¬ ных жидкостях. § 2. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В СВЕТОВОЙ ТЕЛЕФОНИИ И В ТЕЛЕВИДЕНИИ Из содержания предыдущего параграфа сле¬ дует, что ультразвуковая ячейка —под ней мы будем понимать сосуд с жидкостью, в которой распространяется бегущая ультразвуковая вол¬ на,—заменяет ячейку Керра; поэтому ультразву¬ ковая ячейка может быть использована в све¬ товой телефонии и телевидении. Такой способ модуляции света при помощи ультразвуковых волн был предложен Бикаром [279], Харизомено- вым [434], Джефри [1001—1003], Беккером, Ханле и Мэрксом [216, 217, 777, 1272, 1274] и Джакомини [699]1). х) В своей первой работе Харизоменов [434а] указы¬ вает, что идея способа была предложена ему в начале 1934 г. Мандельштамом, Папалекси и Ландсбергом. В 1935 г. была опубликована работа Соколова [1968], относящаяся к этому же вопросу; в том же году им было получено авторское свидетельство [5217].—Прим. ред.
414 Глава VI. Различные применения ультразвука Кварц, излучающий ультразвук, питается напряжением высокой частоты, промодулирован- ным звуковой или видеочастотой, и интенсив¬ ность диффрагирующего на модулированной ультразвуковой волне света изменяется с часто¬ той модуляции, причем изменение это происходит безинерционно. Инерционность такой системы Фиг. 448. Применение ультразвуковой ячейки для управления световым потоком. определяется только временем установления колебаний кварца, т. е. его декрементом зату¬ хания1). Декремент затухания работающего в жидкости и излучающего в одну сторону кварца в первом приближении определяется выражением (105а) где р0с0 и рс—акустическое сопротивление жидко¬ сти и кварца соответственно. В безинерционной ходящей жидкостью является четыреххлористый углерод, в котором, помимо прочего, мала ско¬ рость распространения звука, что обеспечивает большую по величине диффракцию света. Ре¬ комендуются также [1932] вода, гептан и бутил- бромид. Более подробные описания ультразву¬ ковых ячеек можно найти в работах Фэра [2765], Габийара [2855], Паглиаруоло [3712] и Уилларда [4417]. Применяя ультразвуковые ячейки в качестве модуляторов света в оптических телефонах, где световой луч пробегает значительные расстояния, используют спектр нулевого порядка. Ячейка, согласно фиг. 448, помещается на пути парал¬ лельного светового пучка. Особой экранировки диффрагированных лучей в этом случае не тре¬ буется, так как на приемник эти лучи не попа¬ дают. Такого рода установка описана Хамфрисом, Ватсоном и Уернли [946]. При работе днем с ше¬ стивольтовой лампой накаливания и лучом диа¬ метром 6 см была достигнута дальность действия до 3 км, а ночью и при инфракрасном фильтре— даже до 5 км. При этом для раскачки ультразву¬ ковой ячейки на частоте 7 мггц затрачивалась мощность 0,7 вт. Характеристика ультразвуко¬ вой ячейки показана на фиг. 449, а, где по оси ординат отложен коэффициент модуляции света, а по оси абсцисс—корень из подводимой к квар¬ цу мощности при 25-процентной модуляции низкой частотой. Кривая вначале возрастает Фиг. 449. Характеристики ультразвуковой ячейки, предназначенной для управ¬ ления световым потоком. ультразвуковой ячейке целесообразно, следо¬ вательно, применять жидкости с большим акусти¬ ческим сопротивлением. Кроме того, внутреннее трение в жидкости, т. е. коэффициент затухания звука в ней, должен быть возможно меньшим, так чтобы звуковая волна затухала не слишком быстро. Согласно Беккеру [216], наиболее под- *) Это утверждение не совсем точно: инерционность такой системы определяется еще и конечной скоростью распространения звуковых волн в жидкостях (см. ниже в этом параграфе).—Прим. ред. по линейному закону; при дальнейшем увеличе¬ нии силы звука наступает насыщение, обуслов¬ ленное обратной диффракцией света в область нулевого порядка. На фиг. 449,6 показана зависимость напряжения на выходе приемника от коэффициента модуляции в передатчике при мощности 0,7 вт. Устройство работает линейно при коэффициентах модуляции до 70%. Джакомини [699] предложил в качестве мо¬ дулятора света ультразвуковую ячейку очень большого поперечного сечения. Внешний вид
§ 2. Применение ультразвука в световой телефонии и в телевиденш 415 такой ячейки, диаметр которой достигает 27 см, показан на фиг. 450. Для озвучивания всего по¬ перечного сечения ячейки по ее диаметру раз¬ мещена линейная мозаика из девяти кварцев, Фиг. 450. Ультразвуковая ячейка для модуляции света, имеющая большое поперечное сечение. имеющих размеры 3x1 см, в которых возбуж¬ даются собственные колебания на частоте 8 мггщ излученные кварцами звуковые волны пронизы¬ вают обе половины ячейки. Во избежание обра- а по оси ординат—отношение Iv/I0, где Iv—сила света, пропускаемая в области нулевого порядка при напряжении V, а /0—сила света, падающего на ячейку. Ход кривой совпадает с измеренным Сандерсом и изображенным на фиг. 222 распреде¬ лением силы света в картине нулевого порядка при диффракции на бегущей звуковой волне. Сетт исследовал, далее, искажения, вносимые такой ультразвуковой ячейкой. Линейные иска¬ жения малы и на высоких модулирующих ча¬ стотах; нелинейные искажения, напротив, силь¬ но зависят от коэффициента модуляции. На фиг. 451,6 показана зависимость коэффициента моду¬ ляции света М и коэффициента гармоник К от коэффициента модуляции звуковой волны т при двух значениях напряжения высокой частоты. Из¬ менению коэффициента модуляции т от 0,8 до 0,5 соответствует изменение коэффициента гармоник К от 12 до 3%. Такая ячейка превосходит все из¬ вестные модуляторы света в отношении величины нелинейных искажений и возможности получения больших коэффициентов модуляции (см. также [176]). В этой связи нужно упомянуть патент Айе и Буффе [2292], согласно которому фазовая мо- Фиг. 451. Характеристики ультразвуковой ячейки, изображенной на фиг. 450. а—зависимость отношения Iv/Iq от приложенного к кварцу переменного напряжения (/^—прошедший сквозь ячейку световой поток нулевого порядка, Iq—общий световой поток, падающий на ячейку), б—зависимость коэффициента модуляции света М (пунктир¬ ные кривые) и коэффициента гармоник К (сплошные кривые) от коэффициента модуля¬ ции звуковой волны т при двух значениях напряжения высокой частоты. зования стоячих волн края ячейки с внутренней стороны оклеены 10-миллиметровым слоем проб¬ ки. Работа такой ячейки была подробно иссле¬ дована Сеттом [1914]. Ее характеристика при использовании в качестве звукопроводящей жидкости керосина показана на фиг. 451,а. По оси абсцисс отложено эффективное значение подводимого к кварцевой мозаике напряжения, дуляция ультразвуковой волны в жидкости до¬ стигается за счет изменения с модулирующей частотой давления в замкнутом сосуде, содержа¬ щем жидкость. Излучатель и приемник ультра¬ звука установлены в этом сосуде на некотором расстоянии друг от друга, причем один из этих приборов может смещаться относительно поло¬ жения покоя. Таким образом, при изменении
416 Глава VI. Различные применения ультразвука давления в сосуде меняется набег фазы между излучателем и приемником и соответственно воз¬ никает фазовая модуляция ультразвуковой вол¬ ны. Преимуществом такого устройства является то, что здесь не требуется модулировать по ча¬ стоте напряжение, развиваемое генератором вы¬ сокой частоты и, следовательно, генератор этот может быть выполнен весьма стабильным. Не¬ достатком устройства являются ограничения, налагаемые на верхнюю границу диапазона моду¬ лирующих частот. Несколько сложнее оказываются соотноше¬ ния при использовании такого рода ультразвуко¬ вых ячеек в качестве модуляторов света при приеме телевидения. Так, например, передавая изображения, состоящие из 250х 250 элементов при частоте в 25 кадров в секунду, нужно пере¬ давать примерно 1,6-106 сигналов в секунду. Следовательно, собственная частота кварца долж¬ на быть не ниже 107 гц. Кроме того, в этом слу¬ чае нужно обеспечить значительное затухание, которое, как говорилось выше, достигается при¬ менением жидкостей с большим акустическим сопротивлением. Увеличение поперечного сече¬ ния ячейки позволяет удлинить путь звуковых волн и, таким образом, выиграть в силе света, однако при этом за счет конечной скорости звука появляется некоторая инерционность. Так, на¬ пример, короткий видеоимпульс при ширине просвечиваемой звуковой волны 5 см и при ско¬ рости звука 1000 м/сек дает вспышку света дли¬ тельностью 5-10"5 сек. Такая инерция (расши¬ рение импульса) определяется не частотой зву¬ ка, а скоростью его распространения в приме¬ ненной жидкости. Вырезывание узкого участка звуковой волны не улучшает' дела в силу свя¬ занных с этим потерь света. Согласно исследованиям Джефри [1001— 1003] и Беккера [216], этот эффект инерции при приеме телевидения удается существенно умень¬ шить следующим образом. Пучок света, прохо¬ дящий через значительный отрезок звуковой волны, распространяющейся в сосуде Т (фиг. 452), при помощи вращающегося зеркального колеса 5 и объектива Lx проектируется на эк¬ ран Р. Если подобрать размеры оптической си¬ стемы и скорость и направление движения коле¬ са так, чтобы скорости распространения звуковой волны и движения зайчика на экране были равны друг другу и направлены в противоположные стороны, то достигаются два эффекта: во-первых, на экране в нужной точке видно большее число элементов изображения, поданных в форме им¬ пульсов на бегущую звуковую волну, и, во-вто- рых, каждый из этих элементов пребывает в данной точке все то время, пока соответствую¬ щий импульс в звуковой волне пересекает про¬ низывающий ее световой поток. Другими сло¬ вами, вышеупомянутый эффект инерции исполь¬ зуется здесь для своеобразного накопления света, что приводит к увеличению визуальной яркости изображения. Принимая на большой экран теле¬ визионные изображения с четкостью в 240 строк, что соответствует 70 000 элементам разло¬ жения, и применяя мощную дуговую лампу, фирма «Скофони» (Лондон) обеспечила указан¬ ным методом яркость, превосходящую 5 люксов. Фиг. 452. Устройство для компенсации инерционности ультразвуковой ячейки при использовании ее вместо ячейки Керра в телевизионном приемнике. Известным недостатком ультразвуковых яче¬ ек, с точки зрения использования их в телевиде¬ нии, является зависимость скорости распростра¬ нения звука от температуры. Так, например, температурный коэффициент применяемого фир¬ мой «Скофони» гептана равен—0,41%. Поэтому нужно всячески избегать случайных нагревов. Известных успехов можно достичь, применяя соответствующие смеси жидкостей, в которых при определенных концентрациях скорость зву¬ ка не зависит от температуры (см. гл. IV, § 1, п. 6). При таком использовании ультразвуковых ячеек необходимо механическое устройство для разложения изображения, которое перемещало бы световое пятно как вдоль строки, так и в перпендикулярном к ней направлении. Согласно изобретениям Околиксаньи [1453—1455], такое механическое устройство можно частично или полностью заменить применением ультразвуко¬ вых волн. На фиг. 453 показана установка с дву¬ мя ультразвуковыми ячейками. Ячейка Тг за¬ меняет здесь быстро вращающееся зеркальное колесо и обеспечивает разложение по строкам; модуляция света видеосигналами осуществляет» ся в ячейке Г2, а единственным механическим элементом является медленно вращающееся зер¬ кальное колесо, обеспечивающее разложение по кадрам.
§ 2. Применение ультразвука в световой телефонии и в телевидении 417 Звуковая волна w1 в ячейке Тг имеет характер коротких импульсов, частота повторения кото¬ рых равна частоте строк. При помощи линзы волна wt проектируется на волну w2 в ячейке Т2. Как видно из фиг. 454, короткий импульс вол- Ф и г. 453. Установка с волновой щелью для приема телевидения. ны w19 бегущий в ячейке 7\ от А к В, проекти¬ руется на ячейку Т2 в виде светлого пятна, бегу¬ щего от В' к Л'. Если на ячейку Т2 подается на¬ пряжение, модулированное видеосигналами w2, Q, Фиг. 454. Принцип действия установки с вол¬ новой щелью. то на зеркальном колесе, а значит, и на экране оказывается нарисованной строка, каждый эле¬ мент которой имеет нужную яркость. Длина ячейки Т2 должна быть выбрана так, чтобы изо* бражение ее на экране приемника в точности соответствовало строке кадра. Ячейка Т1 вдвое длиннее ячейки Т2\ благодаря этому за время пробега импульса от кварца Qx до точки А в ячей¬ ке Т2 как раз успевает распространиться волна, несущая на себе модуляцию, соответствующую следующей строке. Таким образом, вся строка пишется лишь за время передачи второй половины строки и эффективная длина строки оказывается равной половине произведения длительности строки на скорость звука. На фиг. 455 изображен телевизионный прием¬ ник производства фирмы «Скофони», работающий на описанном выше принципе, называемом мето¬ дом волновой щели. Источник света помещается в корпусе В; ультразвуковые ячейки Тг и Т2 расположены одна над другой. Свет, прошедший ячейку 7\, при помощи вогнутого зеркала, рас- 27 Л, Бергман положенного в Я и заменяющего линзу Ьг на фиг. 454, проектируется на ячейку Т2. Отсюда свет при помощи зеркал через линзу L3 попадает на медленно вращающееся зеркальное колесо М и далее—на экран 5, где и образуется изобра¬ жение. Нетрудно видеть, что такого рода устройство допускает всевозможные вариации. Если, на¬ пример, предварительно любым известным спо¬ собом промодулировать свет видеосигналом, то для образования на экране строки оказывается достаточной ячейка Тг. При подаче на кварц напряжения, модулированного строчной часто¬ той, в ячейке Тг распространяются короткие Фиг. 455. Телевизионный приемник с ультразвуковой ячейкой фирмы «Ско¬ фони». цуги ультразвуковых волн, след которых на экране приемника прочерчивает строки изо¬ бражения. За счет модуляции света, падающего на ячейку Т19 яркость вдоль строки меняется нужным образом. Наоборот, если промодулировать источник света строчной частотой, то достаточно окажется ячейки Г2, звуковая волна в которой модулиро¬ вана видеосигналом. В тот момент, когда в ячей¬ ке Т2 образуется волна, несущая на себе сигнал,
418 Глава VI. Различные применения ультразвука соответствующий строке, ячейка эта просвечи¬ вается короткой вспышкой света, длительность которой равна времени передачи одного эле¬ мента изображения, и на экране получается целая строка. В качестве своеобразного момен¬ тального затвора можно применять ячейку Кер¬ ра. Второе из описанных устройств позволяет использовать ртутную лампу сверхвысокого давления, возбуждаемую короткими импульса¬ ми тока как раз в моменты открытия затвора, образуемого ячейкой Керра; при этом за счет больших, но кратковременных перегрузок мож¬ но обеспечить очень большие яркости. Слож¬ ной в своей оптической части ячейки Керра, работающей в описанном устройстве как момен¬ тальный затвор, можно избежать следующим путем. Изображение строки отбрасывается на зеркало, колеблющееся со строчной частотой; амплитуда колебаний зеркала подобрана так, что благодаря ей компенсируется смещение строки, обусловленное слишком большой дли¬ тельностью вспышки источника света, и устра¬ няется связанное с этим размазывание изобра¬ жения. Принцип действия обоих описанных устройств легко уяснить из фиг. 456, где показаны сов¬ мещенные в одном блоке ультразвуковая ячейка Фиг. 456. Комбинация ячейки Керра и ультразвуковой ячейки для приема теле¬ видения. и. ячейка Керра. Ультразвуковые волны распро¬ страняются здесь в той же жидкости, в которой проявляется эффект Керра. Боковые стенки удлиненного сосуда образованы поляризующими пластинками Р, направления поляризации ко¬ торых взаимно перпендикулярны и наклонены под углом 45° к продольной оси сосуда. Элек¬ троды ячейки Керра Е расположены горизон¬ тально. В передней стенке сосуда находится 3/4% Фиг. 457. Образование строк изображения при приеме телевидения. а—при помощи электроннолучевой трубки, б—при помощи волновой щели, в—при помощи импульсного источника света. кварц Q, излучающий звуковые волны. На стен¬ ки сосуда наклеены плосковыпуклые линзы Ь и Z/, проектирующие источник света В на диа¬ фрагму BL В случае а звуковая волна модули¬ руется строчной частотой, на ячейку Керра подается видеочастота, а источник света не модулирован. В случае б, наоборот, видеочасто¬ той модулируется звук, а напряжения на ячей¬ ке Керра и на источнике света модулированы импульсами частоты строк. На фиг. 457 схематически изображены прин¬ ципы образования строк в телевизионных устройствах различных систем: в электроннолу¬ чевой трубке (а), в устройстве с волновой щелью (б) и в установке с импульсным источником света (в). В электроннолучевой трубке строка рисуется пятном, бегущим равномерно; длина I нарисованной к данному моменту части строки пропорциональна времени t. При использова¬ нии метода волновой щели строка рисуется лишь в течение второй половины периода т строч¬ ной частоты; наконец, при импульсном источни¬ ке света строка сначала образуется в ультразву¬ ковой ячейке и лишь затем, в самом конце перио¬ да строчной частоты, воспроизводится одновре¬ менно и целиком. Как указывает Околиксаньи [1453], при использовании ультразвуковых ячеек мы имеем дело со своеобразным промежуточным изобра¬ жением видеосигналов, подобно тому как эта осуществляется в установках с промежуточным
§ 3. Ультразвук как средство связи 419 фильмом. Разница заключается лишь в том, что промежуточное изображение не требует здесь ни перемещения луча, ни механического перемеще¬ ния среды, в которой создается изображение. Таким образом, здесь отпадает необходимость в развертке при помощи диска Нипкова, в раз¬ вертке электронного луча или в синхронном передвижении киноленты. Простое включение питаемого видеосигналами кварца обеспечивает накопление изображения в равномерно распро¬ страняющейся ультразвуковой волне. Стирание изображений в конце строки осуществляется автоматически поглощением звуковых волн. Эти соображения убедительно доказывают преиму¬ щества ультразвука в телевизионной технике, особенно применительно к решению проблемы большого экрана. Розенталь [3890, 3891] предложил сочетать изображенное на фиг. 454 устройство, работаю¬ щее по методу волновой щели, с электронно¬ лучевым преобразователем. При таком способе на экране электроннолучевой трубки сразу образуется целая строка; это позволяет суще¬ ственно увеличить яркость изображения, так как отпадает необходимость в создании точечного электронного луча большой плотности, который способен повредить экран трубки. Представление об успехах в телевидении прй помощи ультразвука, достигнутых фирмой «Ског фони» (Лондон), можно получить из работ Ли .1192, 1193], Робинсона [1737], Розенталя '3889, 3892], Виккенхаузера [2141] и Зигера [1932] (см. также [1902, 1903, 2279, 4046]). Угол, на который отклоняется световой луч при диффракции на ультразвуковой волне, за¬ висит от частоты ультразвука; поэтому, подби¬ рая соответствующим образом три несущие уль¬ тразвуковые частоты, можно достигнуть того, чтобы на расположенное на пути светового луча отверстие падали только красные, только зеле¬ ные или только синие составляющие диффраги- рованного света. Розенталь 13898] описал уль¬ тразвуковую ячейку, содержащую три кварца, настроенных на различные частоты, и предло¬ жил осуществить при помощи такой ячейки цветное телевидение (см. также [4047]). Одним из первых технических применений ультразвука было использование его для целей акустической связи на расстоянии. Крупное пре¬ имущество звуковых волн высокой частоты со¬ стоит в том, что их легко посылать в виде узких пучков, осуществляя тем самым направленную связь. Малая длина волны позволяет при точеч¬ ных излучателях (ультразвуковой свисток, конец магнитострикционного стержня) применять вог¬ нутые зеркала небольших рамеров; плоские из¬ лучатели звука (кварцевые пластинки, колеблю¬ щиеся по толщине, магнитострикционные стерж¬ ни с укрепленными на концах пластинками) излучают звук в направлении, приблизительно перпендикулярном к их поверхности. Звуковое поле перед пластинкой обладает исключительно высокой направленностью (см., например, фиг. 194 и 197), тем более острой, чем больше радиус пластинки по сравнению с длиной излучаемой волны. Для круглой пластинки радиусом R, работающей как жесткий поршень, имеет место приведенная выше формула (37): где б—половина угла раскрытия главного ле¬ пестка диаграммы направленности, в котором излучается почти вся энергия. Круглая пластин¬ ка диаметром 24 см9 работающая в воде, на ча¬ стоте 30 кгц излучает звук в пределах угла, равного приблизительно 28°. Для создания излу¬ чения в пределах угла 10° на частоте 300 кгц оказывается достаточно взять пластинку диа¬ метром 7 см, а на частоте 3 мггц излучение в пределах угла 3,5° обеспечивается при диа¬ метре пластинки 2 см. Нетрудно видеть, что в звуковом диапазоне такие соотношения полу¬ чить невозможно. Так, например, для получения на частоте 1 кгц такой же характеристики на¬ правленности, какую дает излучатель диамет¬ ром 20 см на частоте 30 кгц, потребовался бы источник звука диаметром около 6 м. Особо острую направленность могут обес¬ печить подводные излучатели, составленные из множества отдельных вибраторов. Если при этом возбуждать отдельные вибраторы с различ¬ ными амплитудами, то оказывается возможным управлять характеристикой направленности всего излучателя. В качестве примера на фиг. 458 показан магнитострикционный излучатель, по¬ строенный Кемпом, Винсентом и Бреем [406]; он работает на частоте 100 кгц и составлен из 32 от¬ дельных вибраторов, каждый из которых имеет излучающую поверхность 1,1x0,825 см2. Недав¬ но Кемп [4631] описал аналогичный излучатель, составленный из круглых вибраторов из титаната бария. 27* § 3. УЛЬТРАЗВУК КАК СРЕДСТВО связи
420 Глава VI. Различные применения ультразвука Теоретические расчеты характеристик на¬ правленности можно найти в работах Гроссма¬ на [751], Стенцеля [1996], Кинга [1042, 1044], Вильямса и Лабау [1160, 2154] и Линдсея [1210]1). Экспериментально диаграммы направ¬ ленности ультразвуковых излучателей исследо¬ вали Гидеман и Остерхаммель [877, 1473], Вильямс [2151,2152], Джакс, Тукк и Цант[986]. Дальнейшее преимущество ультразвука за¬ ключается в том, что в этом диапазоне можно по¬ лучить очень большую силу звука при не чрез¬ мерно больших амплитудах колебаний излуча¬ теля. Для излучения звука силой 0,3 вт/см2, амплитуда колебаний излучателя, работающего .в воде, при частоте 40 кгц должна составлять всего 0,27-10~3 мм\ при частоте 500 гц эта вели- Ф и г. 458. Подводный излучатель ультра¬ звука, составленный из 32 магнитострик¬ ционных вибраторов и работающий на ча¬ стоте 100 кгц. чина увеличивается до 21,6-10~3 мм. В воздухе соответствующие цифры составляют 15,4* 10_3 и 1,23 мм. В воздухе источниками ультразвука значи¬ тельной мощности могут служить свистки и сире¬ ны. Нужно также иметь в виду, что поглощение ультразвука в воздухе значительно больше, чем в воде. В табл. 92 приведены расстояния, на которых сила звука различных частот в воздухе и в воде убывает вдвое; в качестве коэффициен¬ тов поглощения здесь приняты значения, давае¬ *) См. также обзор Карновского [5191], в котором изложены работы советских авторов.—Прим. ред. мые классической теорией. На самом деле из-за молекулярного поглощения звука коэффициенты поглощения, особенно на высоких частотах, еще больше, т. е. указанные в таблице расстоя¬ ния меньше1). Таблица 92 ДАЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТ В ВОЗДУХЕ И В ВОДЕ Среда f, кгц 10 20 30 100 50.0 1000 Воздух .... 220 м 400 км 55 м 100 км 24 м 44 км 220 см 4 км 8,8 см 160 м 2,2 см 40 м Нетрудно видеть, что передача сигналов при помощи ультразвука на сколько-нибудь значи¬ тельные расстояния возможна только в воде. Кроме того, в воздухе условия распространения очень сильно зависят от метеорологической об¬ становки. Шиллинг, Гивенс, Найборг, Пиль¬ майер и Торп [1852, 1853, 2892] исследовали при помощи свистков дальность действия уль¬ тразвука на частотах до 30 кгц. Согласно их данным, при благоприятных условиях на часто¬ те 20 кгц при силе звука 10“3 вт/см2, измеренной в 30 см от излучателя, можно осуществить связь на расстояние до 120 м. Дальность действия, однако, сильно меняется ото дня ко дню и зави¬ сит главным образом от влажности воздуха и градиента температуры по вертикали; уменьшение температуры с высотой приводит к сильному искривлению траекторий звуковых лучей и к образованию зон акустической тени (см. также [526]). В качестве коэффициента поглощения в воздухе с относительной влажно¬ стью от 78 до 100% на частоте 20 кгц вышеупомя¬ нутые исследователи указывают цифру 0,27 дб'/м; на частоте 30 кгц эта величина возрастает до 0,54 дб/м. Из более ранних работ, посвященных распространению ультразвука в воздухе, сле¬ дует назвать работы Кунтце [1152] и Яги и Мацуо [2184]. 1. Связь под водой. Метод эхолота Значительно большую роль играет ультра¬ звук в подводной связи. Первым на возможность х) Более подробные данные о коэффициентах погло¬ щения ультразвука в воде и воздухе в реальных усло¬ виях приведены, например, в книге Беранека [5163].— Прим. ред.
§ 3. Ультразвук как средство связи 421 использования ультразвуковых волн для обна¬ ружения айсбергов (особенно в тумане) указал в патентной заявке в 1912 г. Ричардсон [1730, 1731], наведенный на эту мысль гибелью «Тита¬ ника»1). Успешные опыты в этом направлении в 1925 г. провели Бойль и Рид [341], работавшие на частотах 25—42 кгц. Практи¬ ческих успехов добились в 1914— 1918 гг. Шиловский и Ланжевен [1177—1182], ставившие своей целью при помощи ультразвука обнаруживать приближение иду¬ щих в погруженном состоянии под¬ водных лодок. Добившись при по¬ мощи конденсаторного телефона со слюдяным диэлектриком на частоте 100 кгц дальности действия в мор¬ ской воде 2000 му Ланжевен перт вым использовал пьезоэлектриче¬ ский эффект для создания подвод¬ ного ультразвукового излучателя. Продольный разрез такого излуча¬ теля, выпускаемого по предложению Ланжевена и Флориссона [611] французской фирмой «SCAM» (Па¬ риж), показан на фиг. 459. Как указывалось выше, для получе¬ ния острой диаграммы направлен¬ ности нужно всемерно увеличивать площадь излучающей поверхности; поэтому вибратор в излучателе на фиг. 459 является составным и состоит из двух стальных пластинок В и С толщиной 30 мм, между которыми вклеена мозаи¬ ка А из отдельных кварцевых пластинок, имею¬ щих толщину 2 мм. Излучатель работает на частоте 30 кгц. В соответствии с гл. III, § 3, та¬ кой излучатель, если к его электродам подклю¬ чить снабженный индикатором усилитель, может работать и приемником ультразвука. Несколько иная конструкция такого гидро¬ акустического излучателя показана на фиг. 460. Колеблющаяся пластинка здесь установлена вертикально, а весь прибор может вращаться вокруг вертикальной оси и при помощи специ¬ ального приспособления втягиваться в корпус судна. Имеются четыре основные области при¬ менения такого рода гидроакустических излу¬ чателей: связь между судами, обнаружение су¬ *) Как указывает в своем историческом обзоре Клейн [3267], прибор, построенный Ричардсоном и Парсонсом, оказался непригодным для работы, и поэтому приоритет Ричардсона является чисто формальным- Первыми изобретателями гидроакустической локации являются, по существу, Шиловский и Ланжевен.— Прим. ред. дов и других находящихся под водой предметов, измерение скорости судов и измерение мор*' ских глубин. Связь между кораблями, особенно между по¬ груженными подводными лодками, осуществляет¬ ся либо кодом Морзе, либо при помощи телефо¬ нов; в последнем случае напряжение, питающее кварц, модулируется звуковой частотой. Даль¬ ность действия такой связи составляет 10—15 км (см. также Цумура [2075] и Марро [1304]). Обнаружение судов, погру¬ женных подводных лодок и на¬ ходящихся под водой на пути судна препятствий, например айсбергов в тумане, произво¬ дится методом эхопеленгадци, который под названием «со¬ нар» (Sonar—Sound Naviga¬ tion and Ranging) сыграл важ¬ ную роль в последней войне [956]. Согласно этому методу, излучатель периодически по¬ сылает короткие ультразвуко¬ вые импульсы длительностью порядка 0,2 сек.; немедленно вслед за посылкой каждого импульса излучатель пере¬ ключается в режим приема и принимает отраженные от объекта сигналы, которые далее прослушиваются при помощи гетеродинного приемника. Если, измерить время, прошедшее между посылкой Фиг. 459. Подводный излучатель ультразвука. Фиг. 460. Под¬ водный излучатель ультразвука, пред¬ назначенный для излучения в гори¬ зонтальном напра¬ влении.
422 Глава VI. Различные применения ультразвука импульса и приемом отраженного импульса, то можно определить расстояние до отражаю¬ щего объекта. При этом важно точно знать скорость распро¬ странения звука в морской воде. Она зависит от содержания солей в воде и от температуры: в первом приближении ее можно рассчитывать по формуле1) с= 1445,5+ 4,62*-0,0452*2 + + (1,32-0,007*) (s —35), где t—температура, s—содержание солей в про¬ милях. Зависимость с от t и s графически изображена йа фиг. 461. Нетрудно видеть, что с увеличением Фиг. 461. Зависимость скорости звука в морской воде от солености и температуры. содержания солей, которое в поверхностных сло¬ ях при температуре 30° С составляет 35°/00, ско¬ рость звука с заметно возрастает. Очень точные измерения скорости звука в морской воде при помощи интерферометра на частоте 3 мггц вы¬ полнили Вейсслер и Дель-Гроссо [4385]. В этой работе табулированы также результаты изме¬ х) Эта формула заимствована из учебника по нави¬ гации для военных и торговых моряков (Lehrbuch der Navigation fur die Kriegs- und Handelsmarine, Bremen, 1942, Bd. I, S. 389); с несколько иными коэффициентами она была впервые приведена в работе Маурера [Н.Ма и- Г е г, Dinglers Polytechn. Journ., 341. 238 (1926)]. рений плотности и сжимаемости морской воды в различных условиях (см. также работу Пао- лайна [3719]). Комбинируя ультразвуковые сигналы под водой и радиосвязь, можно следующим образом измерять расстояния в тумане. В пункте пере¬ дачи одновременно посылаются ультразвуковой сигнал и радиосигнал. Временем распростра¬ нения радиосигнала можно пренебречь, а ультра¬ звуковой сигнал распространяется в морской воде со скоростью 1500 м/сек. Следовательно, если ультразвуковой сигнал приходит в пункт приема на t сек. позднее радиосигнала, то рас¬ стояние между пунктами передачи и приема составляет 1,5* км. Разность времен прихода обоих сигналов можно измерять как секундо¬ мером, так и автоматически. При учебных стрельбах не попавшие в цель торпеды обычно теряются безвозвратно; для нахождения их Уокер [4364] предлагает уста¬ навливать на торпедах небольшие ультразвуко¬ вые излучатели, автоматически включающиеся в конце траектории. В этом случае местонахо¬ ждение торпеды может быть определено акусти¬ ческим путем непосредственно с корабля, веду¬ щего поиски. Дальность действия описанного метода в зна¬ чительной мере определяется параметрами воды. Скорость распространения звука в морской воде возрастает с увеличением давления и со¬ держания солей; поэтому траектории звуковых лучей в общем случае несколько искривляются кверху. Достигнув поверхности моря, звуковая волна может претерпеть многократные отраже¬ ния, что и ограничивает максимально возмож¬ ную дальность действия. Урик и Сакстон [2092] исследовали отражения коротких звуковых волн от поверхности. Искривлению траекторий зву¬ ковых волн кверху противодействует уменьше¬ ние температуры воды с глубиной, которое при¬ водит к отклонению звуковых волн вниз. В тро¬ пических водах последнее явление может быть выражено столь сильно, что дальность действия уменьшается до 1 км. Данные о таких явлениях можно найти в работах [2761, 4087, 4088, 4318, 4637]. При некоторых условиях может иметь место множество более слабых эхо-сигналов, обуслов¬ ленных отражениями излученного импульса от посторонних предметов, подводных течений и т. п. Эти частичные эхо-сигналы при приеме на гете¬ родинный приемник создают потрескивания и шумы, сильно затрудняющие прием основного эхо-сигнала или делающие его даже вовсе не¬ возможным. Шумы эти можно устранить, моду¬
§ 3. Ультразвук как средство связи 423 лируя излучаемый импульс по частоте; такая модуляция включается при поиске цели. Когда цель найдена, частотная модуляция выключается и о дальнейшем движении цели можно судить по эффекту Допплера. Понижение тона в телефоне означает удаление объекта, отражающего зву¬ ковые импульсы, повышение тона—его при¬ ближение. Дальнейшие подробности этого ме¬ тода можно найти в работах [956, 1037, 1186]1). В патентах Райнса [3866—3869] и Федеричи [2783] предлагаются способы, позволяющие при помощи ультразвуковых лучей получать на экране электроннолучевой трубки изображение находящихся под водой объектов. Акустическое измерение скорости судна при не слишком больших глубинах можно осущест¬ вить следующим образом. В направлении дви¬ жения корабля под некоторым углом к поверх¬ ности моря излучаются ультразвуковые импуль¬ сы. Морское дно никогда не отражает звук чисто зеркально; поэтому часть отраженной от дна звуковой энергии возвращается к кораблю. По¬ скольку корабль перемещается относительно точки отражения, частота отраженных звуковых волн в силу эффекта Допплера несколько повы¬ шается. Складывая излучаемый и принимаемый сигналы и выделяя тем или иным способом тон По интервалу времени до прихода импульса, отраженного от морского дна, можно судить о глубине. Этот впервые предложенный Бемом [221] метод оказывается особенно удобным при применении ультразвука. Помимо того, что из¬ мерения глубин производятся при ультразвуке Фиг. 462. Магнитострикционный излуча¬ тель для эхолота. разностной частоты, можно по частоте этого тона судить о скорости корабля. Приборы такого рода разработаны фирмой «Атлас-Верке» (Бремен) [5082, 4585]. При измерении морских глубин звуковые волны посылаются с судна вертикально вниз. х) См. также книгу Кэрлина [5167].—Прим. ред. Фиг. 463. Принцип действия эхолота. бесшумно, число их может быть увеличено от 7 до 15 в секунду. Кроме того, оказывается воз¬ можным измерение меньших глубин и с боль¬ шей точностью. На фиг. 462 изображены два магнитострик¬ ционных излучателя, выпускаемых фирмой «Атлас-Верке» [1153, 1154] и предназначенных для работы в качестве эхолотов. Для излучения короткого импульса излучатель на короткое время подключается к заряженному конденса¬ тору; при этом вся запасенная в конденсаторе энергия излучается практически за один период колебаний вибратора. Принцип действия эхолота легко уяснить из фиг. 463. Кратковременное включение излу¬ чателя звука F осуществляется контактами Е, замыкаемыми кулачковым диском D в те моменты
424 когда мимо лампы тлеющего разряда Я, укреп¬ ленной на диске G, проходит нулевая отметка круглой шкалы, насаженной на общую с диском D ось С. Звук, отраженный от морского дна, не- такой прибор устанавливается, например, на капитанском мостике судна. О чувствительно¬ сти современных эхолотов такого рода мож¬ но судить по тому, что при помощи их удается Фиг. 464. Профиль’дна Атлантического океана от Ла-Манша до побережья Флориды через Азорские острова. Снято эхолотом за 16,5 суток. которое время спустя достигает приемника зву¬ ка К и наводит в нем переменное напряжение, которое, будучи усилено в усилителе L, вызы¬ вает короткую вспышку лампы Я. При непрерыв¬ ном вращении оси С лампа Я вспыхивает перио¬ дически, освещая ту точку шкалы, на которой непосредственно в метрах указана соответствую¬ щая глубина. Ось С приводится во вращение от мотора A f скорость которого поддерживается постоянной центробежным регулятором В. Сое- Ф и г. 465. Современный эхолот. динив эхолот со специальным записывающим устройством, так называемым эхографом, мож¬ но производить автоматическую запись глубин и непосредственно получить профиль морского дна. Пример такой записи показан на фиг. 464. На фиг. 465 изображена новейшая модель ультразвукового эхолота фирмы «Атлас-Верке»; следить за погружением камня диаметром 1—2 см на глубину до нескольких сот метров. Описания других регистрирующих ультра¬ звуковых приборов приводят Вуд, Смит и Мак- Гичи [2171], Мацуо [1330], Тецнер [4244] и Уэцуки и Като [5068]. Помимо глубины, метод эхолота позволяет получить представление о структуре и о состоя¬ нии морского дна. Как показали Стокс [2003] и Руст [1774], а позднее Мортимер и Вортингтон [1371], по количеству и форме многократных эхо-сигналов можно судить о том, состоит ли дно моря из скал, песка или глины1). Недавно Либерман [1204] предложил метод определения коэффициента отражения от дна моря при паде¬ нии звука по касательной, позволяющий судить о состоянии дна (см. также [2630]). Особое значение в последние годы эхолоты приобрели для глубинного лова рыбы. Они помо¬ гают обнаруживать косяки рыбы и определять истинную глубину их нахождения [1004, 1879]2). Об опыте применения таких рыболовецких эхо¬ лотов сообщается в работах [2534, 2535, 2857, 4001, 4002, 4032—4034, 4036]. Ультразвуковая эхо-пеленгация различным образом использовалась для обнаружения китов при китобойном промысле [5008]. При этом было обнаружено, что ультразвуковые импульсы сильно пугают китов, воспринимающих звуковые колебания на расстояниях до 7,5 км. Фирма х) См. также работу Сергеева [5214].—Прим. ред. -) О советских работах по использованию эхолота при рыбной разведке см. [5164J.—Прим. ред.
§ 3> Ультразвук как средство связи 425 «Электроакустик» (Киль) использовала это об¬ стоятельство и разработала ультразвуковой при¬ бор, излучающий в направлении движения кито¬ бойного судна два параллельных звуковых пуч¬ ка; если обнаруженный кит оказывается между этими пучками, то он, сворачивая в стороны, наталкивается на пугающие его ультразвуковые лучи и потому все время придерживается одного направления. Добыча китов при этом упрощается. Во время второй мировой войны американские исследовательские организации при помощи эхолотов обнаружили существование в откры¬ том море слоев, отражающих ультразвуковые волны. Вначале соответствующие эхо-сигналы истолковывались как следствие случайных отра¬ жений от морского дна; однако позднее нашли, что на большой глубине действительно находятся слои, рассеивающие звук. Систематические иссле¬ дования [2494, 2579, 2694, 3006] показали, что в прозрачных тропических водах днем эти слои лежат на глубине 450—650 м, а в менее прозрач¬ ных водах—на глубине 275—450 м. С наступле¬ нием сумерок эти слои поднимаются к поверх¬ ности со скоростью порядка 2—4 м!мину а на рассвете вновь погружаются в глубину. Исследо¬ вание соответствующих слоев воды при помощи планктонных сетей показало наличие на этих глубинах простейших подвижных рачков (зоо¬ планктон). Величина этих существ, которые, как известно, чувствительны к свету, не пре¬ восходит нескольких сантиметров, т. е. по поряд¬ ку величины совпадает с длиной обычно при¬ меняемых ультразвуковых волн; следовательно, эти животные могут служить причиной наблю¬ даемых отражений звука. Недавно аналогич¬ ные отражающие слои были обнаружены и на зна¬ чительно меньших глубинах; эти слои объяс¬ няют присутствием стай молодых сардин и шпрот [4035]. Следует отметить, что в настоящее время ультразвук является единственным эффек¬ тивным средством изучения взаимосвязей между океанологическими и гидробиологическими яв¬ лениями. Если излучатель и приемник эхолота поме¬ стить рядом друг с другом на дне так, чтобы посылаемые излучателем импульсы отражались от поверхности моря, то можно определить глубину и ее изменение во времени, т. е. непре¬ рывно измерять волнение и приливы и отливы. Особое преимущество такого устройства состоит в том, что сама измерительная аппаратура может быть расположена сколь угодно далеко от места измерений. Новейшие измерения отражения звука от поверхности моря выполнил Либер¬ ман [1205]. Сводные отчеты о различных способах ис¬ пользования эхолотов можно найти в работах Чарникки [474], Гранта [734], Хейса [813, 814], Кунце [1153, 1154], Куика [1159], Любке [1253—1255], Мацуо [1329] и Сли [1946]. По¬ дробности конструкций специальных подвод¬ ных магнитострикционных излучателей опи¬ сываются в работах [386, 404, 1388, 1440, 1702,, 2171] и в патентах [126, 127, 225, 435, 552, 689„ 693, 1183, 1313, 2889, 3268, 3854, 3900]. О влиянии на излучаемую мощность водо¬ рослей и мелких ракушек, нарастающих на гидроизлучателях, сообщают Фитцджеральд Дэвис и Хердль [608]. В последнее время метод эхолота был с успе¬ хом применен для определения степени напол¬ нения замкнутых стальных сосудов, содержащих. Фиг. 466. Схематическое изображение акусти¬ ческого прибора для определения степени напол¬ нения сосудов. сжиженные под большим давлением газы—бутан г пропан и т. п (Тиде и Даниель [5052]). Такого- рода измерительное устройство в том виде, в кото¬ ром оно в Германии выпускается фирмой «Атлас- Верке» (Бремен), изображено на фиг. 466. У дна сосуда укреплены два магнитострикцион¬ ных излучателя / и К, работающие на частоте, на которой коэффициент пропускания стенок сосу¬ да максимален. Звуковые импульсы, излучае¬ мые вибратором /, отражаются от поверхности, находящейся в сосуде жидкости и принимаются приемником Время пробега импульсов, яв¬ ляющееся мерой высоты уровня жидкости в со¬ суде, измеряется и регистрируется на бланке- любым известным способом. Скорость распро¬ странения импульсов в сосуде зависит от свойств, находящейся в нем жидкости; поэтому для ка-
426 Глава VI. Различные применения ультразвука либровки прибора в сосуде на расстоянии 1 м от дна горизонтально укреплена специальная стальная штанга. Эхо-сигнал, отраженный от этой штанги, служит калибровочной отметкой при измерении уровня жидкости. Схематически изображенное на фиг. 466 ре¬ гистрирующее устройство, применяемое также и в судовых эхолотах (см. фиг. 465), работает следующим образом. Мотор С через коробку пе¬ редач приводит в равномерное движение беско¬ нечную резиновую ленту В. На этой ленте ук¬ реплена тонкая проволочка D, которая, следо¬ вательно, равномерно скользит поперек бланка А., перемещаемого в направлении, перпендику¬ лярном к направлению движения ленты В. Бланком служит графитовая бумага, покрытая тонким белым электрически проводящим слоем. На перо D от усилителя L подаются электриче¬ ские импульсы, соответствующие излучаемым и отраженным ультразвуковым сигналам. При этом белый слой, покрывающий бланк, сгорает и на нем в виде точек становится видна черная подложка. Синхронизация перемещения пера и излучения импульсов осуществляется в при¬ боре следующим образом: каждые 2 сек. свя¬ занные с коробкой передач кулачки замыкают контакты F, причем это происходит в те момен¬ ты времени, когда перо D находится против нулевой линии на бланке. При замыкании кон¬ тактов F срабатывает реле G и конденсатор Н разряжается на обмотку излучателя. Фирмой «Протон» (Осло) разработан анало¬ гичный эхолот, предназначенный для измерения уровней в бадьях для отбеливания целлюлозы. В этом приборе звуковые импульсы частоты 40 кгц излучаются магнитострикционным вибра¬ тором, расположенным в крышке бадьи, и рас¬ пространяются в воздухе или парах. Об уровне судят по запаздыванию импульсов, отражен¬ ных от поверхности содержимого бадьи (см. также работу Руста [4984]). 2. Ультразвуковой прибор для слепых Очень интересно, что метод эхолокации мы встречаем и в природе. Летучие мыши ориенти¬ руются при полетах в темноте с помощью перио¬ дически посылаемых коротких ультразвуковых импульсов (см. дополнение 1). В последние годы в США были сделаны по¬ пытки построить ультразвуковой прибор для «слепых, использующий принцип, лежащий в ос¬ нове ориентации летучих мышей. Первый такой лрибор был построен фирмой «Гувер Компани» [90] по предложению Рамо; излучатель при¬ бора, показанный в открытом виде на фиг. 467, а, состоит из закрепленного в узлах колебаний стального стержня S, который приблизительно 10 раз в секунду возбуждается ударами электро¬ магнита Е и излучает короткие затухающие цуги колебаний с частотой 18,3 кгц. Отраженные от препятствия волны воздействуют на кристалли¬ ческий микрофон К (фиг. 467, б) и усиливаются в гетеродинном приемнике, где преобразуются в тон частоты 1 кгц; последний подается на голов¬ ные телефоны. Приемник включается спустя некоторое время после излучения импульса: Фиг. 467. Ультразвуковой прибор для'слепых. а—излучатель с открытой крышкой, б—прибор в собранном виде. для этой цели служит вращающийся выключатель G, который можно видеть на фиг. 467, а. Выклю¬ чатель приводится в действие от небольшого электромотора М, управляющего также и излу¬ чателем. Временем задержки включения при¬ емника можно управлять вручную при помощи ручки Я; это позволяет слепому определять расстояние до отражающего объекта. Прибор обладает высокой чувствительностью и работает в диапазоне дальностей 1,5—15 м, причем верх¬ няя граница определяется скоростью распро¬ странения звука в воздухе и тем, что излуча¬ тель посылает 10 импульсов в секунду. Второй прибор, выпущенный той же фирмой, работает на частоте 60 кгц. Источником звука здесь также служит стальной стержень, воз¬
§ 3. Ультразвук как средство связи 427 буждаемый ударами электромагнита. Отражен¬ ные звуковые волны принимаются кристалли¬ ческим микрофоном, выходное напряжение ко- Направление на отражающий объект легко опре¬ делить благодаря узкой диаграмме направлен¬ ности; для определения же расстояния до объ- Ф и г. 468. Ультразвуковой прибор для слепых. торого усиливается, гетеродинируется и подает¬ ся на головные телефоны. О расстоянии до отра¬ жающего объекта в этом эксплуатационно не¬ сколько более удобном приборе судят по ослабле¬ нию отраженных сигналов. Дальность действия прибора ограничена затуханием звука в воздухе и не превосходит 4,5 м. В приборе, выпущенном фирмой «Штром- берг-Карлсон» [1945], излучатель и приемник состоят из двух смонтированных рядом друг с дру¬ гом на общей ручке магнитострикционных виб¬ раторов (фиг. 468). Прибор работает на частоте 32 или 65 кгц. При общем весе 2,5 кг и потребляе¬ мой мощности 0,75 вт дальность действия при¬ бора составляет 7,5 или 15 м. Чувствительность его столь велика, что натянутый на расстоянии 0,3 м от прибора шпагат дает отчетливое эхо. На фиг. 469, а изображен продольный разрез излучателя, предложенного Слеймейкером, Ми¬ кером и Мериллом [1945а]. Собственно излуча¬ тель состоит из никелевой трубки R, к передне¬ му концу которой припаяна латунная шайба L, замыкающая горло параболического рупора Я. При помощи обмотки S в никелевой трубке воз¬ буждаются продольные колебания. Для под- магничивания трубки служит постоянный маг¬ нит М, снабженный полюсными наконечника¬ ми Р. На фиг. 469, б показана диаграмма направлен¬ ности такого излучателя на частоте 32,8 кгц, а также распределение колебаний на излучаю¬ щей металлической пластинке (изображение получено при помощи угольного порошка). екта имеются, как указывают Слеймейкер и Ми¬ кер [1945], несколько возможностей. Например, Фиг. 469. Продольный^разрез (а) магнитострикцион¬ ного излучателя прибора для слепых, изображенного на фиг. 468, и его диаграмма направленности (б). если возбуждать излучаемый импульс от пре¬ дыдущего эхо-импульса, то схема оказывается содержащей цепь электроакустической обрат¬
428 Глава VI. Различные применения ультразвука ной связи, в которую входит удвоенное расстоя¬ ние до отражающего объекта. От величины этого расстояния зависит частота импульсов, которую и можно принять за меру расстояния. При этом, однако, возможны ошибки, если в область дей¬ ствия прибора попадают несколько отражающих объектов, так как схема с обратной связью может работать только на одной какой-нибудь частоте. Если частоту излучаемых импульсов слабо про¬ модулировать по синусоидальному или пило¬ образному закону, то о расстоянии до отражаю¬ щего объекта можно судить по разности частот излучаемого и пришедшего в тот же момент отраженного импульсов, прослушивая разност¬ ный тон (см. также [3380, 4111]). Брадфилд [2529] в качестве излучателя в ультразвуковом приборе для слепых использует искровой разряд в фокусе параболического зер¬ кала; разряд осуществляется замыканием 3— 4 раза в секунду конденсатора, заряженного до некоторого напряжения (длительность разряда составляет 1—1,5 мксек.). Кристаллический микрофон, помещенный в другом вогнутом зерка¬ ле, принимает те из излучаемых при разряде колебаний звуковых частот, на которые он на¬ строен. Такое устройство можно применять и в автомобилях для обнаружения препятствий при езде в тумане. Таким образом, можно надеяться, что по мере дальнейшего развития этих находящихся пока в начальной стадии опытов удастся дать слепым сравнительно простые и надежные при¬ боры—поводыри (см. также [2133, 2165, 2649, 3871, 4302, 4708, 4824, 4867, 5131]). Были построены также гаражные ворота [111, 3068], автоматически открывающиеся при подаче подъехавшим автомобилем ультразвуко¬ вого сигнала. Сигнал воздействует на настроен¬ ный на соответствующую частоту микрофон, ко¬ торый через посредство реле включает мотор, отпирающий ворота. Лутц и Ранд [3456] применили ультразву¬ ковой свисток для автоматической смены кадров в проекционном аппарате при чтении лекций, сопровождаемых диапозитивами; желая сменить кадр, лектор дает свисток, звук которого приво¬ дит в действие механизм смены кадров в проек¬ торе1). 3. Измерение скоростей потоков при помощи ультразвука До сих пор мы всегда считали, что среда, в которой распространяется звук, покоится. *) В Германии такие приборы выпускаются фирмой «Ультрашалл-Герэтебау» (Франкфурт-на-Майне). Если среда движется, то ее скорость складывает¬ ся со скоростью звука в покоящейся среде или: вычитается из нее в зависимости от того, распро¬ страняется ли звук в том же направлении, в ко- тором движется среда, или в противоположном направлении. Таким образом, возникает прин¬ ципиальная возможность, измеряя скорость звука в потоке жидкости, например воды, опре¬ делять скорость этого потока. Хесс, Свенгель и Валдорф [3012] применили такое устройство для измерения скоростей Фиг. 470. Устройство для измере¬ ния скоростей потоков газа при по¬ мощи ультразвука. потоков воды в трубах большого диаметра (на¬ пример, в турбинных трубопроводах гидро¬ станций). В трубопроводе на небольшом расстоя¬ нии друг от друга (около 20 см) устанавливаются два небольших ультразвуковых вибратора, работающих на частоте 500 кгц. Каждый из> вибраторов попеременно работает то излучателем, то приемником, и в обоих случаях любым под¬ ходящим методом измеряется фазовый угол между излучаемым и принимаемым сигналами. Полуразность измеренных значений определяет скорость потока с точностью порядка 1—2%. Преимущество такого метода измерений состоит в том, что он не требует установки каких-либо приборов, способных вносить возмущения в по¬ ток, и его можно применять также и в трубопро¬ водах высокого давления и при высоких тем¬ пературах. Работы Марло, Найзвенгера и Кэди [3489], Мерле [3549, 4876, 4877, 4878] и Дюбуа, Клингаи Виейдана [2713, 2714] показывают, что при по¬ мощи ультразвука можно измерять скорость потока и в газах. Принцип таких измерений нетрудно понять из фиг. 470. В боковую стенку газопровода, снабженного стеклянными окнами F, вставлен кварц Q, излучающий узкий пучок звуковых волн, ориентированный перпендику¬ лярно к направлению потока. При помощи теневого прибора звуковая волна фотографирует¬ ся при искровом освещении. При большой скорости потока отдельные волновые фронты
§ 3. Ультразвук как средство связи 429 оказываются смещенными относительно друг друга в направлении потока и фотография при¬ нимает вид, показанный на фиг. 471. На фото¬ графии а здесь изображена еще не возмущенная Фиг. 471. Смещение ультразвуковой волны в воздуш¬ ном потоке. а—звуковая волна до прихода воздушного потока, б—звуковая волна в воздушном потоке. потоком звуковая волна; передний фронт потока на этом снимке определяется вертикальной ли¬ нией в левой части фигуры. Фотография б относится к тому моменту времени, когда поток уже пересек звуковую волну; легко видеть, что направление распростране¬ ния волны здесь отличает¬ ся от вертикального на не¬ который угол, тангенс ко¬ торого равен числу Маха. Зная скорость распростра¬ нения звука в газе, мы можем определить скорость потока. Скорость звука при таких измерениях опреде¬ ляется обычным спосо- . бом—исходя из длины вол¬ ны и частоты. На фиг. 472 изображена полученная аналогичным способом фо¬ тография звуковой волны, распространяющейся попе¬ рек воздушного потока (а =68 м/сек) и отражаю¬ щейся от противоположной стенки трубопровода; зта фотография заимствована из работы Дюбуа и Клинга [2713, 2714]. Звуковая волна частотой 57 кгц возбуждается здесь излучателем Гартма¬ на (см. гл. II, § 1, п. 2), фокусируется параболи¬ ческим зеркалом и вводится в трубопровод че¬ рез акустически прозрачное окно. Мерле [3549, 4876, 4877, 4878] на серии полученных теневым методом фотографий пока¬ зал, что таким способом при помощи ультра¬ звука можно быстро и удобно исследовать аэро¬ динамические поля. При этом имеется возмож- ность одновременно измерять и температуру в потоке. Согласно гл. IV, § 3, п. 1, изменение скорости звука в газе в функции от температуры определялся формулой ч где Т—абсолютная температура. Переходя к длинам волн, получаем Нетрудно подсчитать, что, например, при комнатных температурах изменение температу¬ ры на 5° приводит к изменению длины волны на 0,83%; изменение же длины волны легко под¬ считать, имея теневые фотографии большого числа волновых фронтов. 4. Ультразвуковые линии задержки Широкое применение ультразвуковые волны нашли при изготовлении так называемых линий задержки. Часто оказывается необходимым за¬ держать некоторый электрический сигнал, на¬ пример импульс напряжения, на короткое время, порядка 1/1000 сек., чтобы потом при помощи, его включить какой-нибудь другой электриче¬ ский процесс. В радиолокации, например, зада¬ чей которой, как известно, является не только обнаружение удаленных объектов при помощи электромагнитных волн, но и измерение рас¬ стояния до объектов по времени пробега элек¬ тромагнитной волны, линии задержки служат для калибровки локационных устройств. Скорость распространения электромагнитных волн приблизительно в 105 раз больше, чем скорость звука в твердых телах; поэтому задерж¬ ку по времени, имитирующую пробег электро¬ магнитного импульса на расстояние 10 км и обратно, можно получить при пробеге ультразву¬ ковой волны в стеклянном стержне на расстоя¬ ние 10 см и обратно. В этом и заключается прин¬ цип действия ультразвуковых линий задержки. Они состоят из жидкостного или твердого стол¬ бика и кварца, посылающего в этот столбик ультразвуковые импульсы частотой 10—30 мггц. Приемником ультразвука может служить как второй кварц, расположенный на другом конце столбика, так и тот же кварц, принимающий импульсы, отраженные от другого конца. В качестве звукопроводящей среды чаще всего применяют ртуть или плавленый кварц, отличающиеся особо малым затуханием звука. Фиг. 472. Смещение ультразвуковой вол¬ аны в воздушном по¬ токе.
430 Глава VI. Различные применения ультразвука Скорости звука в этих двух средах составляют соответственно 1440 и 5720 м/сек, а затухание— 0,0071 и 0,0068 дб/см. Конструкцию ртутных линий задержки описали Эмсли, Хантингтон, Шапиро и Бенфильд [554]; теорию таких линий можно найти в работах Хантингтона, Эмсли и Хьюза [953] и Мак-Скимина [1270]. Ртуть по¬ мещается в стеклянных или стальных трубках; для получения задержки в 100 мксек. нужен столбик ртути длиной 14,4 см. При задержке более чем на 500 мксек. длина линии превосходит 72 см и поэтому при больших задержках трубку 2 раза изгибают под прямым углом, помещая в местах сгибов пластинки, отражающие звуковые Фиг. 473. Ультразвуковая линия задерж¬ ки с переменным временем задержки. волны под прямым углом. Имеются также ли¬ нии с регулируемым временем задержки, в кото¬ рых либо излучающий кварц при помощи микро¬ метрического винта перемещается в заполненной ртутью трубке [554], либо изменяется длина трубки с ртутью (трубопровод содержит выдвиж¬ ной П-образный участок) [3035]. Затухание ультразвуковых волн в трубах в зависимости от их диаметра и состояния внутренней поверх¬ ности исследовал Хантингтон [952]. Способы уменьшения поглощения звука в стенках и на отражателях ртутных ультразвуковых линий задержки предлагаются в патенте Мак-Скимина [3465]. В линиях с переменным временем задержки можно использовать в качестве звукопроводящей среды и твердые тела. Такого рода конструк¬ ция, предложенная Аренбергом [118], изобра¬ жена на фиг. 473. Излучаемый кварцем Q ультра¬ звуковой импульс пробегает по стеклянному стержню G, в котором он вызывает двойное луче¬ преломление. Если поместить стержень между скрещенными призмами Николя и таким обра¬ зом просвечивать стержень поляризованным светом, то в момент пробега импульса количества проходящего через стержень света будет воз¬ растать. Фотоэлектронный умножитель Р по¬ зволяет преобразовать световой импульс вновь в электрическую форму. Перемещая оптическое устройство вдоль стержня, можно в широких пределах регулировать время задержки. Другой вариант линии с переменным време¬ нем задержки изображен на фиг. 474. Между призмами А и В, выполненными из стекла или, плавленого кварца, может в направлении стрел¬ ки передвигаться призма С. При этом общая длина пробега звуковых волн от кварца Qx до кварца Q2, равная L, меняется на величину L При изготовлении линий со временем задер¬ жки, большим чем 200 мксек., можно исполь¬ зовать многократное отражение звуковых волн, в бруске из плавленого кварца; пример такой линии изображен на фиг. 475. Звуковой импульс,, излучаемый кварцем Qx, претерпевает в общей сложности 15 отражений и попадает на кварц Q2, или, отразившись в этой точке, по тому же пути возвращается к кварцу Qv При этом нужно иметь в виду, что при отражении продольные волны частично преобразуются в поперечные, причем выполняется закон Снеллиуса где с{, ct, Pj и ot—соответственно скорости рас¬ пространения и углы падения и отражения продольных и поперечных волн. При следующем отражении поперечная волна остается попереч¬ ной, если удовлетворяется неравенство sin §t> >ct/c[. Для плавленого кварца ^ = 5720 м/секг ct = 3360 м/сек. Дальнейшие подробности о та¬ ких линиях можно найти в вышеупомянутой работе Аренберга [118], а также в работах [119, 228, 1920, 2337, 2338, 3552]. Для воспроизведения двух электрических сигналов, разделенных интервалом, не превосхо¬ дящим 1/5000 сек., и имеющих длительность не более Vgoooo сек*> Гердиен и Шаафс [694] пред¬ лагают следующее простое приспособление (фиг. 476). Элинваровый стержень S, имеющий длину 1 м и диаметр 2 см и снабженный на кон¬ цах бортиками, образует линию .задержки. К торцам стержня прижаты ориентированные перпендикулярно к оси X кварцевые диски Qx и Q2, диаметр которых равен 2 см, а толщина— 0,5 см\ к кварцам в свою очередь прижаты стержни Sj и S2, выполненные из обычной стали и имеющие длину 20 см. Прижатие обеспечи¬ вается втулками R и накидными гайками U через резиновые прокладки Нх и #2. Все устрой-
§ 3. Ультразвук как средство связи 431 ство крепится в двух круглых ножевидных опо¬ рах L или подвешивается на пружинах. Если молотком F, несущим на конце шарик из твер- Брадфилд [2528] для той же цели использо¬ вал трубку из титаната бария диаметром в не¬ сколько миллиметров. На внутренней поверх- Фиг. 474. Ультразвуковая ли¬ ния задержки с переменным временем задержки. дой стали, ударить по одному концу стержня, то в стержне со скоростью звука распространяется волна сжатия, вызывающая сначала в кварце Qx, а после пробега стержня S и в кварце Q2 Фиг. 475. Многократное отражение звуковых волн в кварце. Сплошные линии—продольные волны, пунктирные линии—поперечные волны. ности трубки наносится сплошной электрод, а на внешней поверхности—несколько кольце¬ образных электродов, отстоящих на определен¬ ном расстоянии друг от друга; трубка поляри- Ф и г. 476. Пьезоэлектрический датчик импульсов с малым временем задержки. импульсы напряжения, величина которых до¬ ходит до 100 в. Совершенно очевидно, что, включая в такую линию несколько кварцев, можно получить несколько сигналов, разделен¬ ных короткими промежутками времени, и ис¬ пользовать их для включения ряда тиратронных или тому подобных схем. зуется в радиальных направлениях. Электри¬ ческий импульс, подведенный к первому элек¬ троду, возбуждает звуковую волну, > распро¬ страняющуюся по длине. Эта волна, достиг¬ нув последующих электродов, в свою оче¬ редь возбуждает на них импульсы электри¬ ческого напряжения, сдвинутые относительно
432 Глава VI. Различные применения ультразвука исходного импульса на несколько микросекунд— в соответствии с расстояниями между электро¬ дами (см. также [4905]). Тот факт, что скорость звука в воде отно¬ сится к скорости электромагнитных волн в воз¬ духе, как 1,5 : 300 ООО, использовался во время войны для моделирования при помощи ультра¬ звука радиолокаторов обзора местности. Как известно, такие радиолокаторы работают на дециметровых волнах и облучают с самолета находящуюся под ним местность. Отраженные от земли импульсы поступают на индикатор радиолокатора и создают на его электронно¬ лучевой трубке телевизионное изображение мест¬ ности. В модели, предназначенной для озна¬ комления обслуживающего персонала с работой таких устройств и для тренировки, электро¬ магнитный луч заменяется ультразвуковым лу¬ чом, направляемым в бассейн с водой, на дне которого выполнен макет местности. В силу приведенного выше соотношения скоростей звука и электромагнитных волн (1 : 200 ООО) бассейн диаметром 2 м имитирует участок местности диаметром 200 км. Для обеспечения достаточной фокусировки ультразвукового луча модель работает на ча¬ стоте 7 мггц, а излучателем служит кварц диа¬ метром около 1,5 см. При этом длина волны в воде г) Сводку работ, посвященных испытанию мате¬ риалов при помощи ультразвука, можно найти в издан¬ ном Мюллером специальном сборнике отчетов о раз¬ личных способах испытания материалов, не требую¬ щих их разрушения, т. 4, 1952. Эта сводка доведена до конца 1951 г. составляет 0,2 мм, а угол раскрытия диаграмм направленности, согласно выражению (37), равен 1,5°, что позволяет исключительно точно воспроизвести все подробности макета мест¬ ности. Подробности таких устройств описаны в работах Бейкера .[2375], Ларсена [1188], Олсона [1460], Стала [4167] и Титера [2048], а также в патентах Бланчард [2481] и Розен¬ берга [3887]. В заключение нужно отметить, что, как ука¬ зывают Шарплесс [1921], а также Уилкс и Ренвик [4415, 4416], в последнее время уль¬ тразвуковые линии задержки нашли применение в электрических вычислительных машинах, где они используются для накопления чисел и их комбинаций. Электрические импульсы, обозначающие числа, преобразуются в ультра¬ звуковые импульсы, вводятся в линию задержки и циркулируют в ней до тех пор, пока они не понадобятся для дальнейших вычислений. Кон¬ струкцию таких акустических накопителей, ис¬ пользующих в качестве звукопроводящей среды ртуть, описывает Голд [4737]. Соображе¬ ния о чувствительности подобных устройств и зависимости ее от коэффициента поглощения среды, коэффициента отражения на границах и длины накопителя можно найти в работе Голда [2901]. § 4. ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОМОЩИ УЛЬТРАЗВУКА Тот факт, что высокочастотные звуковые волны в однородных твердых телах, особенно металлах, распространяются направленно и без существенного затухания, а на границе металл— воздух почти полностью отражаются, наводит на мысль испытывать при помощи ультразвука металлические детали на внутреннюю однород¬ ность, на наличие в них пустот, трещин, пороков литья и т. п. дефектов. Такое испытание при помощи ультразвука особенно ценно для боль¬ ших деталей, которые не удается просвечивать рентгеновскими или улУчами1)* Различные методы испытаний при помощи ультразвука, применяемые с большим или мень¬ шим успехом, можно разделить на следующие четыре основные группы: 1. Методы, в которых о внутренних дефек¬ тах в детали судят по тому, как через нее про¬ ходит ультразвук (методы просвечивания). 2. Импульсные методы, в которых дефекты находят по создаваемому ими эхо-сигналу. 3. Резонансные методы, которые служат глав¬ ным образом для акустического измерения тол¬ щины образцов, но могут быть использованы и для обнаружения дефектов, осбенно расположенных вблизи от поверхности образца. 4. Методы визуализации, позволяющие непо¬ средственно видеть дефекты образца на экране. Ниже будут последовательно рассмотрены все указанные методы. Согласно Бауду [2416], различные методы испытаний материалов при помощи ультразвука можно представить в виде схемы, изображенной на фиг. 477. Под методами просвечивания на этой схеме подразумеваются все методы, при которых излучатель ультразвука находится по одну сторону испытуемого образца, а приемник— по другую, а под эхо-методами—все методы, при которых излучатель и приемник располо¬ жены рядом друг с другом по одну сторону образ¬ ца. Каждая из этих основных rnvnn метопов
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 433 в свою очередь подразделяется на импульсные методы, при которых звук излучается в виде Фиг. 477. Схема различных методов испытания мате¬ риалов при помощи ультразвука. импульсов, и методы непрерывного облучения, при которых звук излучается непрерывно. 1. Метод просвечивания Еще в 1929 г. Соколов [1967J1), исследуя распространение ультразвуковых волн в твер¬ дых телах, нашел, что образцы с внутренними дефектами—раковинами, трещинами и т. п.— пропускают звук значительно хуже, чем совер¬ шенно однородные образцы; он тогда же первым предложил использовать это явление для обна¬ ружения внутренних дефектов в дэталях. В 1931 г. на возможность такого испытания об¬ разцов с помощью ультразвука в одной из па- г) Авторское свидетельство Соколова было за¬ явлено в 1928 г. [5217].— Прим. ред. 28 Л. Бергман тентных заявок обратил внимание Мюльхойзер [1375]. В 1934 г. Соколов [1968] провел первые прак¬ тические опыты с большими стальными образ¬ цами, причем он применял следующую методику. К смоченной каплей масла плоскошлифованной поверхности испытуемого образца прижимался кварц, излучавший в образец ультразвуковые волны. К противоположной поверхности образ¬ ца таким же образом прижимался сосуд с жид¬ костью; ультразвуковые волны проходили через образец в сосуд и там обнаруживались при помощи эффекта Дебая—Сирса. О наличии в образце неоднородностей можно было судить по тому, в большей или меньшей степени обра¬ зовывались диффракционные картины. Соко¬ лов акустически «просвечивал» таким способом стальные образцы, имевшие длину до 2 м. Позднее Соколов [1970, 1971] усовершенство¬ вал этот простейший метод просвечивания. Он перемещал испытуемый образец в жидкости так, что образец пересекал направленный вертикаль¬ но звуковой луч. Волны, создаваемые звуковым лучом на поверхности жидкости, можно было наблюдать оптическими методами. По полу¬ чаемым изображениям (Соколов называет их сонограмма^и) можно было судить о пропуска¬ нии звука испытуемым образцом (см. также гл. III, § 4, п. 5). Обратимся теперь к вопросу о минимальной толщине дефекта, который еще можно обнару- жить методами просвечивания. Эту величину можно рассчитать по формуле (29), определяю¬ щей коэффициент пропускания пластинки тол¬ щиной d, обладающей акустическим сопротивле¬ нием р2с2 и находящейся в среде с акусти¬ ческим сопротивлением р^. В нашем случае такой пластинкой является слой воздуха в ме¬ талле. Например, в* системе воздух—сталь величина т=р1с1/р2с2 оказывается равной 105; таким образом, коэффициент пропускания слоя воздуха в железе на частоте 5 мггц при толщине слоя 10"7 мм равен 80%, а при толщине 10~6 мм— всего 4%. Итак, при помощи ультразвука мож¬ но обнаружить дефекты, толщина которых имеет порядок 10_6 мм, при условии, конечно, что дефект не ориентирован строго параллельно направлению распространения звукового луча. Нетрудно видеть существенное преимущество акустического метода испытаний перед методом рентгеновских лучей, при котором минимальная обнаруживаемая толщина дефекта составляет 1,5—2% общей толщины образца. Хотя метод просвечивания и представляется весьма простым, тем не менее практическое его
434 Глава VI. Различные применения ультразвука использование, особенно при серийных испыта¬ ниях образцов, наталкивается на значительные трудности, на которые в исчерпывающей работе указал Крузе [1140]. Для получения правильных и, главное, по¬ вторяющихся данных о дефектах в образце, про¬ свечиваемом ультразвуковыми волнами, необ¬ ходимо выполнение трех условий. Во-первых, чтобы избежать диффракции, длина звуковой волны в образце должна быть меньше, чем раз¬ меры наименьшего, подлежащего обнаружению дефекта. Во-вторых, нужно иметь возможность Направление распространения звука Фиг. 478. Поперечный разрез об¬ разца с дефектом. количественно и, главное, с хорошей повто¬ ряемостью регулировать посылаемую в образец звуковую энергию, т. е. устанавливать соответ¬ ствующую связь образца с излучателем ультра¬ звука. В-третьих, нужно уметь количествен¬ но и с хорошей повторяемостью измерять энер¬ гию, прошедшую сквозь образец. К вопросу о луч¬ шем или худшем удовлетворении последних двух условий мы вернемся ниже, при рассмотрении отдельных методов. Содержащуюся в первом условии разрешающую способность метода по отношению к дефектам, т. е. размеры наимень¬ ших еще обнаруживаемых дефектов, можно рас¬ считать следующим образом. Пусть в однородном материале, облучаемом параллельным пучком звуковых волн, имеется дефект (пустота) Н диаметром D (фиг. 478). Пусть далее дефект расположен на расстоянии I от поверхности образца, на которой точечным приемником производится измерение силы про¬ шедшего сквозь образец звука. Простыми рас¬ четами нетрудно показать, что если длина зву¬ ковой волны в образце равна X (сведения о длинах волн в наиболее употребительных мате¬ риалах можно найти в табл. 96), то диаметр обусловленной дефектом акустической тени на поверхности образца равен DS=D—21 tg б1); величину угла б легко найти из приведенного в гл. I, § 3, выражения sin 6=1,22 \/D. Теорети¬ чески границу чувствительности метода к де¬ фектам определяет условие Ds=0 и, следова¬ тельно, D=2l tg б. На фиг. 479 приведены рассчитанные по этим формулам зависимости диаметра D дефекта в пер¬ пендикулярной к направлению распространения звука плоскости от расстояния I дефекта до по¬ верхности образца; кривые относятся к стали и соответствуют частотам 1000, 3000 и 10 000 кгц. Из этих кривых следует, что для обнаружения наименьших дефектов нужно работать на часто¬ тах выше 10 000 кгц. К счастью, на практике дело обстоит гораздо благополучнее. В приве¬ денных выше теоретических рассуждениях мы Фиг. 479. Зависимость диаметра D минимального заметного дефекта от расстояния его до поверхности образца I. А—частота 1000 кгц, В—частота 3000 кгц, С—частота 10 000 кгц. исходили из предположения, что дефект в образ¬ це не может быть обнаружен, если вследствие диффракции у краев дефекта акустическая тень на поверхности образца исчезает. При этом мы совершенно не учитывали, что для обнаружения дефекта вовсе не требуется наличия полной тени, а достаточно лишь некоторого уменьшения про¬ ходящей сквозь образец звуковой энергии. х) Несколько более уточненный расчет приведен ниже, на стр. 448.
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 435 Кроме того, следует также учитывать, что про¬ низывающий образец звуковой пучок никогда не является строго параллельным, а всегда не¬ сколько расходится, что приводит к некоторому увеличению акустической тени от дефекта в об¬ разце. Так, например, в железных листах тол¬ щиной 5 мм при работе на частоте 10 мггц мето¬ дом просвечивания удается обнаруживать де¬ фекты, диаметр которых не превосходит 0,5 мм. Источником значительных ошибок при испыта¬ нии образцов методом просвечивания могут явиться стоячие волны, возникающие всякий раз, когда толщина исследуемого образца ока¬ зывается равной целому числу полуволн звука. На практике только в очень редких случаях приходится иметь дело с образцами, обладаю¬ щими строго параллельными поверхностями. Поэтому при перемещении излучателя и прием¬ ника по поверхности образца проходящая сквозь него звуковая энергия может меняться от мак¬ симума до минимума, что приводит к ложным соотношениям. Аналогичные ошибки могут быть вызваны и небольшими изменениями частоты. Так, например, на фиг. 480,а показана зависи¬ мость силы звука, пронйзывающего однородный образец, от частоты; по оси ординат здесь отло¬ жено напряжение на выходе приемника звука. К счастью, и здесь имеется способ, позво¬ ляющий несколько обезвредить мешающее дей¬ ствие стоячих волн. С этой целью к излучателю подводится воющий тон, т. е. частота колебаний периодически меняется в пределах некоторого диапазона столь быстро, что стоячие волны не образуются. Как известно, для образования стоячей волны требуется некоторое время, рав¬ ное, по крайней мере, удвоенному времени про¬ бега волны от одной отражающей поверхности до другой. Воющий тон можно получить при помощи быстро вращающегося переменного кон¬ денсатора А С, подключенного параллельно ос¬ новному конденсатору колебательного контура. На фиг. 480,6 показано, какой вид принимает характеристика, изображенная на фиг. 480, а, при использовании воющего тона (частотной мо¬ дуляции) (А С=70 см). Число пиков и неравно¬ мерность характеристики значительно умень¬ шаются. Вопрос о правильном выборе диапазона модуляции и об оптимальной форме модуляцион¬ ной характеристики подробно исследован в ра¬ боте Крузе [1141] (см. также [2605]). Следующая трудность на пути внедрения метода просвечивания в практику заключается в настоящее время в обеспечении строго одина¬ ковой для отдельных образцов связи излучателя и индикатора с образцом, так как в общем слу¬ чае образцы не имеют плоских полированных поверхностей. Эту трудность пытались обойти, помещая испытуемый образец в жидкость и из¬ меряя силу прошедшего сквозь образец звука оптическим методом (Мюллер [1379], Джакомини и Бертини [706], Соколов [1970, 1971]). Такой способ испытаний, опробованный Соколовым а Фиг. 480. Частотный спектр составного излучателя звука. а—при обычной работе, б—при частотно-модулированном сигнале. лишь в лабораторном масштабе, был далее усо¬ вершенствован Шрайбером [1926, 4024, 4091]; он облучал испытуемый образец под водой и при¬ нимал прошедшие сквозь него звуковые волны специальным пьезоэлектрическим приемником. Если образец обладает сильно искривленны¬ ми поверхностями, то для уменьшения прелом¬ ления звуковых волн между образцом и излу¬ чателем или приемником вводится так называе¬ мый «компенсатор»—деталь, выполненная по возможности из того же материала, что и обра¬ зец, и дополняющая его так, что в совокупности образуется тело с плоскими и параллельными поверхностями. Включая в приемник после уси¬ лителя амплитудный ограничитель, Шрайбер выправляет нерегулярности частотной характе¬ ристики устройства (см. фиг. 480,6); это поз¬ 28*
436 Глава VI. Различные применения ультразвука воляет применять в качестве индикатора выхода реле, сигнализирующее об изъянах, в случае которых ток на выходе приемника резко падает (см. также [1477, 1884, 1977]). Фирмы «Борзиг» и «АЕГ» для обнаружения дефектов в листовом железе, особенно расслое¬ ний (под этим мы понимаем зазоры в листе, идущие параллельно его поверхностям и обра¬ зующиеся обычно при прокатке болванок, имев¬ ших раковины), применили метод, согласно которому испытуемый лист протягивается в ванне с водой между пьезоэлектрическими излучате¬ лями и приемником. Для увеличения чувстви¬ тельности метода выбирались частота и угол падения звука, при которых коэффициент про¬ пускания звука железным листом максимален. Фиг. 481. Ультразвуковой прибор для испытания пластин. На зависимость коэффициента пропускания от угла падения указано в гл. V, § 1 , п. 2. Описание этого метода и лежащей в его основе теории можно найти в упомянутой уже в гл. V, § 1, п. 2 работе Гётца [717]; поэтому вопросу см. также патент [718]. Прибор работает на частотах 200 и 475 кгц\ на более высоких частотах начинает оказывать мешающее действие поглощение звука в пузырьках газа в ванне и в слое окалины на поверхности образцов. В образцах толщиной 25 мм удается обнаруживать дефекты, диаметр которых составляет 30 мм и более. Передвигая образец между излучателем и индикатором, * можно фиксировать дефекты самопишущим при¬ бором, в котором перемещение бланка связано с перемещением образца; дефекты можно также регистрировать при помощи оптических или акустических сигналов. Аналогичным образом работает и испытатель¬ ный прибор для проверки пластин, предложен¬ ный Тростом [2070, 4289]; внешний вид этого прибора показан на фиг. 481. Работающий на частоте 1 мггц пьезоэлектрический излучатель и соответствующий ему приемник размещены на двух ножках щипцов, между которыми вводится испытуемый образец. Связь между излучателем и приемником осуществляется через проточную воду, текущую как из излучателя, так и из приемника на испытуемый образец. Разрез при¬ бора показан на фиг. 482. Кварц Q снизу при¬ клеен к металлической колодке М\ приемник имеет аналогичную конструкцию. Во время ис¬ пытаний прибор при помощи роликов R может Фиг. 482. Продольный раз- • рез излучателя и приемника ультразвукового прибора для испытания пластин, изобра¬ женного на фиг. 481. перемещаться по образцу. Для устранения стоя¬ чих волн напряжение, питающее кварц, модули¬ руется с частотой 100 гц по амилитуде и с ча¬ стотой 400 гц—по частоте. Этот прибор позво¬ ляет обнаруживать дефекты, площадь сечения которых в плоскости, перпендикулярной к на¬ правлению излучения, составляет 5 мм2 и более. На фиг. 483 изображен работающий по методу просвечивания дефектоскоп фирмы «Вестервель-
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 437 дер Веркштеттен» (Гахенбург); этот прибор предназначен для испытания листов, пластин и плакирующих покрытий толщиной до 120 мм. Испытуемый образец помещается в сосуде, за¬ полненном водой или маслом, между излучателем и приемником, диаметры которых составляют Фиг. 483. Ультразвуковой прибор для испытания листов, пластин и плакирующих покрытий. 25 мм. При помощи специальных приводов из¬ лучатель и приемник можно вручную переме¬ щать в вертикальном и горизонтальном на¬ правлениях. Индикатором дефектов в образце служит контрольная лампа; кроме того, спе¬ циальное устройство автоматически фиксирует дефекты на бумаге, укрепленной на внешней стенке сосуда. На фиг. 483 справа расположен генератор высокой частоты, а слева—усилитель приемной части. Прибор работает на частоте 3 мггц, модулированной по амплитуде тоном 100 гц и по частоте—тоном 500 гц. Для увеличе¬ ния разрешающей способности в приборе пред¬ усмотрены специальные диафрагмы, сужаю¬ щие звуковой луч. Аналогичные приборы разработаны Краут- кремером и Рюдигером [3321], Клейтоном и Юнгом [2642], а также фирмой «Ваньек» (Ройт-Гофен, Тироль) [2734]. Помимо прочего, эти приборы нашли себе'применение при испыта¬ нии вкладышей подшипников. В этом случае вкладыш располагается в сосуде с маслом, вра¬ щающемся вокруг вертикальной оси. Одновре¬ менно две трубки, на концах которых распо¬ ложены излучатель и приемник звука, переме¬ щаются вверх или вниз; таким образом, зву¬ ковой луч описывает на поверхности вкладыша винтовую линию. Черлинский [477] применил метод просвечи¬ вания для обнаружения усадочных раковин в металлических подшипниках и недостатков прессовки в текстолитовых подшипниках. Испы¬ тания производились на частоте 10 мггц. Об¬ разование стоячих волн устранялось путем шу¬ мовой модуляции сигнала. Благодаря особой конструкции излучателя удавалось испытывать вкладыши подшипников с наименьшим разме¬ ром в свету 11 мм. Черлинский [476] применил также метод акустического просвечивания для проверки склейки отдельных слоев в фанерных листах. Поскольку затухание звука в дереве относи¬ тельно велико, в этом случае пришлось приме¬ нять длинные звуковые волны и работать на частоте 57 кгц; колебания возбуждались магни- тострикционным путем. Звуковые волны, облу¬ чавшие испытуемый образец, посылались в фор¬ ме коротких импульсов и, будучи приняты маг- нитострикционным приемником, наблюдались на экране электроннолучевой трубки; испыта¬ ния производились в чане с жидкостью. При таком импульсном методе основной импульс выделяется на фоне множества более мелких импульсов, обусловленных отражением от сте¬ нок сосуда и т. п. и приходящих к приемнику немного позднее основного импульса. Таким Фиг. 484. Сонометр фирмы «Леефельд унд К°». Слева—электрическая часть, справа—звуковые головки, выпол¬ ненные в виде тисков. путем удалось обнаруживать внутренние де¬ фекты в фанерных листах толщиной до 20 мм. На фиг. 484 изображен ультразвуковой де¬ фектоскоп, выпускаемый фирмой «Леефельд унд К°» (Геппенхайм) под названием «сонометр». По своей конструкции этот прибор аналогичен ультразвуковым щипцам Троста, однако по сравнению с ними он имеет ряд преимуществ и гораздо более широкую область применения. Прибор работает воющими тонами на несущих частотах 0,1, 2,85 и 8,5 мггц) модулирующая
438 Глава VI. Различные применения ультразвука частота воющих тонов составляет 50 гц, а изме¬ нение высокой частоты — 5, 130 и 200 кгц. Иден¬ тичные по своей конструкции излучающая и при¬ емная головки имеют сменные наконечники, выполненные из твердой нержавеющей стали. Фиг. 485. Различные типы сменных головок к соно¬ метру, изображенному на фиг. 484. Форма поверхности этих наконечников в зави¬ симости от области применения их может быть самой различной (фиг. 485); в частности, могут применяться наконечники с косыми или цилинд¬ рическими поверхностями. Наконечники при¬ жимаются к испытуемому изделию через каплю масла. На приборе предусмотрена специальная ручка, позволяющая в широких пределах менять силу звука, развиваемую излучающей головкой. Приемная часть прибора состоит из усилителей высокой частоты и постоянного тока. При помо¬ щи правой ручки можно изменять рабочую точ¬ ку детектора, что позволяет, не меняя абсолют¬ ной чувствительности (полное отклонение стрел¬ ки индикатора соответствует 0,3 мв), перемещать диапазон, охватываемый индикатором, отно¬ сительно общего диапазона измерений. При этом пределы измерений индикатора составляют лишь 10% всего диапазона измерений. Принцип действия такой схемы графически изображен на фиг. 486. Если установить прием¬ ную часть на большую чувствительность (80%*), то индикатор реагирует и на небольшие изме¬ нения напряжения на выходе приемной головки; при переходе к меньшей чувствительности (40%), небольшие изменения напряжения на индика¬ торе уже не сказываются и он реагирует только на значительное уменьшение напряжения. Па¬ раллельно стрелочному индикатору включено реле, срабатывающее при уменьшении показаний индикатора до половины шкалы; это реле может приводить в действие световой или звуковой сигнал и таким образом оповещать об изъяне в испытуемом изделии. Участки кривой напряжения, на которых при соответствующей установленной чувстви¬ тельности прибора будет срабатывать реле, от¬ мечены на фиг. 486 густой штриховкой. В при¬ боре предусмотрен также амплитудный ограни¬ читель, подавляющий небольшие колебания напряжения, обусловленные, например, поверх¬ ностными неровностями изделия; порог сраба¬ тывания ограничителя можно изменять в из¬ вестных пределах, что позволяет до начала изме¬ рений установить минимальные погрешности в изделии, еще регистрируемые прибором. При головках диаметром 3 мм сонометр позволяет уверенно обнаруживать в листовом железе тол¬ щиной 10 мм дефекты диаметром 1 мм [4952]. Выше уже говорилось, что наконечникам головок сонометра можно придавать самую раз¬ нообразную форму. В частности, можно посы¬ лать звуковой луч в изделие наклонно и, таким образом, проверять, например, целость сварных Фиг. 486. Принцип действия сонометра при установке его на наибольшую и некоторую среднюю чувствитель¬ ность. швов. Подобное устройство изображено на фиг. 487. Излучающая и приемная головки рас¬ полагаются здесь по обе стороны от испытуемого шва, и все приспособление проводится вдоль шва, который «просвечивается» лучом V-образ- ной формы. Другой пример применения сонометра по¬ казан на фиг. 488, где изображено устройство, предназначенное для проверки цилиндров дви¬ гателей внутреннего сгорания. На фиг. 488а в схематической форме изобра¬ жены различные варианты использования соно¬ метра, которые можно реализовать при соответ¬
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 439 ствующей конструкции сменных головок и их наконечников. Особое внимание следует обра¬ тить на испытание полосовых изделий (например, часовых пружин) и проводов, изображенное на схемах 4 и 17. При испытании проводов они при помощи соответствующих приспособлений под Фиг. 487. Звуковые головки к сонометру, предназ¬ наченные для испытания сварных швов. легким нажимом протягиваются мимо располо¬ женных вплотную друг к другу излучающей и приемной головок прибора (см. также работы Польмана [4953, 4955]). Для быстрого испытания изделий, имеющих значительную ширину, например при испыта¬ ниях листового железа на раздвоения, можно применять установку с множеством звуковых головок, подобную гребешку. Такая установка, содержащая 10 пар звуковых головок, изобра¬ жена на фиг. 489. Генератор высокой частоты и приемная часть установки поочередно подключаются ко всем головкам при помощи быстродействующего ком¬ мутатора; выходное напряжение прибора соот¬ ветственно поочередно и синхронно с переклю¬ чениями головок подключается к отдельным индикаторам. Излучателями в этом приборе в за¬ висимости от области применения служат смен¬ ные пьезоэлектрические вибраторы, работающие на частотах 1—6 мггц. Разрешающая способность приборов, рабо¬ тающих по методу просвечивания, зависит от обработки поверхностей испытуемого изделия. При необработанных и сильно шероховатых поверхностях связь излучателя и приемника с изделием может представить известные труд¬ ности. Гомес и Отс [3040 , 3042, 3043, 4764] в разра¬ ботанном ими приборе, который под названием «ультрасонель» выпускается фирмой «Ателье де констрюксион электрик де Шарлеруа» (Шар¬ леруа, Бельгия), снабдили звуковые головки выпуклыми резиновыми мембранами, внутренний объем которых заполнен жидкостью (фиг. 490, а). При наложении такой головки на испытуемое изделие резиновая мембрана изгибается в соот¬ ветствии с формой изделия (фиг. 490, б); это обеспечивает удовлетворительную связь вибра¬ тора с изделием даже при очень неровных и необ¬ работанных поверхностях. Конечно, и в этом случае поверхность изделия должна быть смо¬ чена вязкой жидкостью. Фиг. 488. Звуковые головки к соно¬ метру, предназначенные для обнаруже¬ ния дефектов в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания. На фиг. 491 изображены различные конструк¬ ции таких головок, отличающиеся главным об¬ разом размерами связующих поверхностей. Прижимая резиновую мембрану к изделию на¬ клонно, можно менять угол падения звукового луча, что оказывается особенно необходимым при испытании изделий с непараллельными по¬ верхностями. О применении описанного бельгий¬ ского дефектоскопа для испытания сварных швов и картонных труб см. работы [3040] и [3044]. Метод ультразвукового просвечивания при¬ обрел важное значение при испытании автомо¬ бильных покрышек; такие испытания имеют своей целью обнаружение раковин и разрывов
Фиг. 488а. Примеры различных применений сонометра. Испытания: 1—листовых материалов на раздвоения, 2—плакированных листовых материалов на дефекты соединений, 3—котлов, труб и т. п. на раздвоения и трещины, 4—полосовых и листовых материалов на лик¬ вации, текстуры ит. п., 5—тянутых изделий на прочность хромового покрытия, 6—внутренней поверх¬ ности цилиндров на прочность хромового покрытия, 7—различных профилированных деталей на ошибки в размерах, 8—стержней на трещины, разрывы и т. п , 9—турбинных лопаток на трещины, 10—подшипни¬ ков на прочность соединения и однородность заливки, 11—котлов и труб на качество сварных швов» 12—сварных листовых конструкций на качество швов, 13—паяных деталей на целость пайки и на трещины,. 14—точечной сварки, 15—сварных конструкций рамного типа, 16—изоляторов на трещины и раковины, 17—проводов на трещины и разрывы, 18—рельсов, сваренных автогеном, на целость сварных соединений» 19—мест спайки проводов на целость спайки, 20—клапанов двигателей на целость, 21—припаянных покры¬ тий контактов.
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 441 в резине, а также мест, в которых резина отде¬ лилась от корда. Первые опыты в этом направле¬ нии провел Моррис [1368, 4888] для фирмы «Гудъир Тайр энд Раббер К°» (Акрон, США). Фиг. 489. Испытание листовых материалов при помощи специальной установки, содержащей 10 пар звуковых головок. Слева—сонометр, в центре—коммутирующее устройство. Фиг. 490. Конструкция звуковой голов¬ ки с жидкостной подушкой. Фиг. 491. Различные типы звуковых головок с жидко¬ стными подушками. Общий вид установки, разработанной Мор¬ рисом, изображен на фиг. 492, а отдельные ее эле¬ менты можно видеть на фиг. 493, где она показана без крышки. В ванне с водой находится излу¬ чающий вверх излучатель 5; над ним виден кристаллический микрофон £, вставляемый при испытаниях внутрь покрышки, заполняемой водой. Сила прошедшего сквозь покрышку звука измеряется прибором М. Одновременно в слу¬ чае исправной покрышки загорается зеленая, а в случае неисправной—красная сигнальные Фиг. 492. Ультразвуковая установка для испытания автомобильных покрышек. лампы L19 L2. При вращении рукоятки R излу¬ чатель и приемник совместно качаются в сто¬ роны, оставаясь перпендикулярными к поверх¬ ностям покрышки, что позволяет исследовать и ее боковые части. При каждом положении излу¬ чателя и приемника покрышка поворачивается на один оборот; для этой цели служат видимые на фиг. 493 ролики. Испытания проводятся на частоте 40 кгц, которая для устранения стоячих волн модулируется в небольших пределах. По¬ скольку акустические сопротивления воды и ре¬ зины близки друг к другу (см. гл. V, § 1, п. 2 и 3),
442 Глава VI. Различные применения ультразвука заметных отражений на границе вода—резина не возникает. На фиг. 494 схематически изображен несколь¬ ко иной ультразвуковой дефектоскоп для испы¬ тания автомобильных покрышек, разработанный Фиг. 494. Схема испытания автомобильных покрышек. тектора расположены шесть кристаллических микрофонов 1, 2,..., 6, связанные с шестью уси¬ лителями и индикаторами. Для проверки боко¬ вых частей покрышек все устройство может по¬ качиваться в направлениях, показанных стрел¬ ками. Такое устройство позволяет проверить всю покрышку за несколько оборотов. Дефектоскоп для проверки автомобильных покрышек был недавно сконструирован также Фиг. 494а. Ультразвуковая установка для испытания автомобильных покрышек. фирмой «Леефельд унд К°» (Геппенхайм); эта установка показана на фиг. 494а. Излучатель помещается здесь, как и в предыдущей установ¬ ке, внутри покрышки; звуковые волны излу¬ чаются в покрышку в пределах угла 90°. С внеш¬ ней стороны покрышки концентрично с излу¬ чателем расположены 10 приемников звука. Соот¬ ветствующие 10 усилителей и служащие для индикации изъянов сигнальные лампы разме¬ щены в шкафу, показанном на фиг. 494а внизу. Прибор работает на частоте 100 кгц, что соот¬ ветствует длине волны в резине около 15 мм; при этом удается обнаруживать изъяны разме¬ ром около 10 мм и более. Максимальная ско¬ рость перемещения внешней поверхности покрыш¬ ки составляет 25 см!сек\ таким образом, испы¬ тание обычной автопокрышки занимает лишь несколько минут. Дальнейшие описания анало¬ гичных установок можно найти в работах [4546, 4548, 4786, 4888, 5147]. Фиг. 493. Внутренний вид ультразвуко¬ вой установки, показанной на фиг. 492. Хетфилдом [2975, 4938, 5145] для фирмы «Дэнлоп Раббер К°» (Бирмингам). Излучатель S располо¬ жен внутри покрышки R и излучает звуковые волны (/=50 кгц) в пределах угла 120°. Со сто¬ роны внешней поверхности покрышки у ее про-
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 443 Мейер и Бухман [1352], а позднее Мейер и Бок [1351] с успехом использовали ультразвук для обнаружения невидимых трещин в железо¬ бетонных балках, которые не удавалось обна¬ ружить при помощи рентгеновских лучей. Излучателем служил магнитострикционный ви¬ братор с собственной частотой 22,5 кгц, анало¬ гичный по конструкции вибратору, изображен¬ ному на фиг. 462; он укреплялся на исследуемой балке при помощи гипса. В опытах Мейера и Бухмана приемником служил магнитострик¬ ционный вибратор такой же конструкции, ук¬ репляемый при помощи гипса на другом конце Фиг. 495. Прохождение ультразвука сквозь неповреж¬ денную (а) и имеющую поперечные трещины (б) железо¬ бетонные балки. балки. Применяя частотную модуляцию, можно было измерять пропускание звука вдоль балки. В балках с трещинами звук проходил значи¬ тельно хуже, чам в балках без трещин. В опытах Мейера и Бока, напротив, в иссле¬ дуемой балке тем же излучателем возбуждались продольные колебания, принимаемые кристалли¬ ческим микрофоном. Для получения надежного контакта между балкой и микрофоном поверх¬ ность балки покрывалась слоем воска, на кото¬ рый наносилась масляная пленка. На фиг. 495 показано распределение звука вдоль неповреж¬ денной и в нескольких местах треснувшей желе¬ зобетонных балок. В неповрежденной балке ос¬ лабления звука вдоль балки не наблюдается; в треснувшей же балке, как это видно с первого взгляда, сила звука в ряде мест падает скачками. На фиг. 495,6 отмечено местоположение от¬ дельных трещин, специально найденное мето¬ дом растяжения; можно видеть, что точки осо¬ бенно резкого падения силы звука хорошо сов¬ падают с местоположением трещин. Мейер и Бухман при помощи того же ультра¬ звукового прибора исследовали процесс за¬ твердевания цементного раствора. Для этой цели Фиг. 496. Прохождение ультразвука сквозь слой затвердевающего цемента. А—при непосредственной связи излучателя и приемни¬ ка с цементом, В—при связи через слой жидкости. готовый раствор в виде слоя толщиной 3—4 см помещался между излучателем и приемником и сила проходящего сквозь раствор звука из¬ мерялась по мере его затвердевания. Ход про¬ цесса в логарифмическом масштабе характери¬ зуется кривой А на фиг. 496. Реакция начинает¬ ся приблизительно через 50 мин. и в основном заканчивается через 300 мин. В этом опыте ис¬ следуется не только сам процесс затвердевания, но и нарастание цемента на поверхностях излу¬ чателя и приемника, которое можно устранить, изолируя как излучатель, так и приемник от цемента слоями терпентина. В последнем слу¬ чае ход тсго же процесса представляется кри¬ вой В на фиг. 496. Здесь реакция начинается приблизительно через 200 мин. и заканчивается через 800 мин. Эти опыты дают хорошую повто¬ ряемость и показывают, что ультразвуковые вол¬ ны вполне пригодны и для таких целей. Венцель [4393] недавно провел облучение бетонных балок различного производства ' зву¬ ковыми импульсами частотой 30 кгц; помимо определения упругих постоянных бетона, он также показал, что таким способом можно находить разрывы и другие дефекты в бетоне (об испытании бетона при помощи ультразвука
444 Глава VI. Различные применения ультразвука методом отраженных импульсов см. также ра¬ боты Джонса [3158—3160], Лесли и Чизмана [4836, 4837, 4838], Уайтхерста [5088] и работу [4544]. 2. Метод отраженных импульсов В противоположность описанному выше ме¬ тоду просвечивания был предложен и подробно разработан преимущественно в Англии и США другой метод испытания материалов, при кото¬ ром дефекты в твердых телах обнаруживаются при помощи ультразвуковых импульсов1). В принципе этот метод совершенно аналоги¬ чен описанному в § 3 настоящей главы методу эхолота, применяемому для обнаружения погру¬ женных подводных лодок, для измерения глу¬ бин и т. п. Основное его отличие от применения эхолота в гидроакустике заключается в том, что здесь используются более высокие частоты (1—10 мггц). Основное его преимущество перед методом просвечивания состоит в том, что и из¬ лучатель и приемник при методе отраженных импульсов располагаются на одной стороне ис¬ пытуемого образца, который, следовательно, дол¬ жен иметь лишь одну более или менее плоскую поверхность; форма же образца не играет ника¬ кой роли. Кроме того, данный метод обладает по сравнению с методом просвечивания большей чувствительностью. Так, например, дефект, от¬ ражающий лишь 5% звуковой энергии, вполне уверенно обнаруживается на фоне мешающих импульсов, не превосходящих по величине 1—2 %. При испытании по методу просвечивания такой дефект уменьшил бы силу прошедшего сквозь него звука до 95%. Уменьшение силы звука на 5%, конечно, не удалось бы установить, так как в общем случае сила прошедшего сквозь образец звука вследствие неидеальной связи излучателя и приемника с образцом, образо¬ вания стоячих волн и других причин колеблет¬ ся в пределах нескольких процентов. На фиг. 497 изображен ультразвуковой реф- лектоскоп, разработанный Файрстоном [602— 605, 2795] и выпускаемый фирмой «Сперри Про- дактс» (Гобокен, США). Схема прибора показана на фиг. 498. Короткие импульсы с частотой 0,5, 1, 2,25 или 5 мггц по гибкому кабелю под¬ водятся от генератора G к пьезоэлектрическому кристаллу К. Импульсы, излученные кристал¬ лом К, отражаются от поверхности исследуемого образца W или от имеющегося внутри него де- Фиг. 497. Ультразвуковой рефлектоскоп Файрстона. г) Указания на возможность применения импульс¬ ной методики для ультразвуковой дефектоскопии содер¬ жались еще в первых работах Соколова в 1935 г. [1971].—Прим. ред. Фиг. 498. Блок-схема ультразвукового рефлектоскопа Файрстона (а) и вид изображения на экране электрон¬ нолучевой трубки (б). I—развертка по горизонтали от кипп-реле Z, II—развертка по горизонтали с отметками времени, III—импульс, излучаемый кристаллом К. IV—излучаемый импульс и импульс, отражен¬ ный от противоположной поверхности образца W, V—излучае¬ мый импульс и импульсы, отраженные от поверхности образца W и от дефекта F. фекта F; будучи приняты кристаллом, они вновь преобразуются в электрическое напряже¬ ние и через усилитель V подаются на пластины
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 445 вертикального отклонения электроннолучевой трубки R. К пластинам горизонтального откло¬ нения подключено кипп-реле Z, осуществляю¬ щее развертку по времени и одновременно через синхронизирующее устройство S управляющее генератором импульсов, работающим с частотой повторения порядка 60 гц и дающим импульсы длительностью 1—Юмксек. Подключенный к пла¬ стинам вертикального отклонения отметчик времени М через равные промежутки дает отметки времени, масштаб которых можно регулировать так, чтобы расстояние между соседними отмет¬ ками соответствовало определенной длине про¬ бега звукового луча в испытуемом образце. Та¬ ким образом, можно, не зная скорости распро¬ странения звука в образце, подобрать масштаб отметок времени так, чтобы между излученным импульсом и импульсом, отраженным от проти¬ воположной поверхности образца, лежало опре¬ деленное число отметок времени (см. фиг. 498, б). Работу прибора легко понять из фиг. 499, на которой изображены две осциллограммы, полученные на первой модели рефлектоскопа Файрстона. Верхняя осциллограмма получена облучением не имеющего изъянов металлического тела толщиной 10 см\ слева виден излученный импульс Р и первый отраженный от противопо¬ ложной поверхности образца импульс S; в последующих строках осциллограммы видны импульсы, претерпевшие два, три и т. д. отра¬ жения; амплитуда их в силу затухания звука постепенно убывает. Совершенно иной вид имеет нижняя осциллограмма, характеризующая обра¬ зец с дефектом. Здесь перед импульсом S мы видим меньший импульс F, обусловленный отра¬ жением звука от дефекта. Подсчитав количество лежащих между импульсами Р и F отметок вре¬ мени, мы можем судить о местоположении дефек¬ та в образце. При измерениях излучатель слегка прижи¬ мается к образцу через каплю масла. Для испытания образцов цилиндрической формы можно применять и излучатели соответствующей формы. Прибор позволяет обнаруживать де¬ фекты, удаленные от излучателя на расстояние до 3 м. Дефекты, лежащие так близко к поверх¬ ности образца, что отраженный от них импульс совпадает с излученным (0—2 см), можно, соглас¬ но Файрстону [2793, 2794, 2815], обнаруживать, помещая между излучателем и образцом не имею¬ щий дефектов брусок того же материала и как бы создавая»тем самым искусственную линию задержки; для устранения отражения, обусло¬ вленного воздушным зазором между образцом и дополнительным бруском, они прижимаются друг к другу через слой масла (см. также рабо¬ ту [2611] и ниже в этом пункте). На фиг. 500 изображен аналогичный прибор для испытания материалов методом отраженных сигналов, выпущенный фирмой «Хьюз энд сан» Фиг. 499. Изображения на экране рефлекго- скопа Файрстона. Наверху—при неповрежденном образце, внизу—при образце с дефектом. (Лондон). Он имеет раздельные пьезоэлектриче¬ ские излучатель и приемник, которые видны на фиг. 500 на переднем плане. Для облучения образца под косыми углами они снабжены метал¬ лическими уголками и связаны между собой шар¬ ниром. В этой форме прибор служит для опреде¬ ления дефектов, залегающих на глубине 2—15 см. Для больших глубин—до 350 см—применяются излучатель и приемник, излучающий и соответ¬ ственно принимающий звук под прямыми угла¬ ми, причем они могут быть приближены друг к другу на расстояние 6 мм. Излучатель и .прием¬ ник при помощи кабелей, имеющих в длину около 90 см, связаны с электроннолучевым ос¬ циллографом, служащим индикатором и одно¬ временно генератором импульсов. Собственная
446 Глава VI. Различные применения ультразвука частота кварцев составляет 2,5 мггц. С помощью переключателя можно включать частоты 0,625, 1,25, 2,25 и 2,5 мггц. Только в последнем случае кварцы работают на собственной частоте. При этом чувствительность прибора максимальна, однако здесь сказываются даже небольшие неров¬ ности поверхности образца, такие, например, как пористость его материала. На более низких же частотах это менее заметно. На частотах 0,625 и 1,25 мггц можно облучать материалы, которые на более высоких частотах оказываются Фиг. 500. Ультразвуковой прибор для испытания ма¬ териалов фирмы «Хьюз энд сан». звуконепроницаемыми. Помимо всего прочего, на излучатель можно также подавать сигнал с непрерывным спектром частот. На фиг. 501 изображен первый немецкий ультразвуковой рефлектоскоп, выпущенный в 1950 г. фирмой «Крауткремер, Гезельшафт фюр Электрофизик» (Кельн). Прибор состоит из пьезоэлектрического излучателя, связанного с питающим устройством гибким кабелем. На передней панели питающего устройства в верх¬ нем левом углу расположена электроннолуче¬ вая трубка, на которой изображаются звуковые импульсы, а также ряд органов управления. Верхняя правая ручка служит для включения прибора и фокусировки пятна на экране трубки; следующая ручка служит для установки излу¬ чаемого импульса на нулевую отметку помещен¬ ной перед эраном трубки шкалы, имеющей пять делений. Нижняя правая ручка представляет собой переключатель, позволяющий менять цену делений на шкале (масштаб); прибор предназна¬ чен для испытания стальных изделий толщиной 5, 25, 75, 250 и 500 сму поэтому одно деление шкалы в зависимости от положения переклю¬ чателя соответствует толщине стального изде¬ лия 1, 5, 15, 50 и 100 см. Две ручки, расположен¬ ные над переключателем, позволяют регулиро¬ вать длину излучаемых импульсов и коэффициент усиления в приемной части прибора. Наконец, последняя ручка служит для корректировки масштаба при испытании изделий, выполненных, из материалов, скорость звука в которых отли¬ чается от скорости звука в стали. Фиг. 501. Ультразвуковой прибор для испытания материалов фирмы «Крауткремер». Для документации результатов измерений к прибору прилагается фотокамера (на фиг. 501 показана справа), которая может крепиться перед экраном трубки и снабжена дистанцион¬ ным управлением. Частота ультразвуковых им¬ пульсов определяется излучателем (см. [2612]); обычно собственные частоты головок состав¬ ляют 1, 2, 3, 4 и 6 мггц. Частота повторения им¬ пульсов, которая в американских и английских приборах обычно равна частоте сети, в немецком приборе меняется с изменением масштаба. Так* например, при масштабе 5 см частота повторения* составляет 1Q00 гц. Столь большая частота повто¬ рения позволяет получать на экране трубки рав¬ номерно освещенные, светлые и неподвижные- изображения при всех масштабах. На фиг. 502 изображен другой немецкий рефлектоскоп фирмы «Сименс-Райнигер Верке»' (Эрланген). Этот прибор может работать на ча¬ стотах 0,5, 1, 2,5 и 5 мггц. Соответствующая, частота устанавливается при помощи переклю¬ чателя, расположенного в нижнем левом углу передней панели. Правая нижняя ручка служит?
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 447 для регулировки усиления приемной части при¬ бора. Ручки, расположенные в центре, служат для установки ширины импульсов и смещения их на экране трубки по горизонтали. Ручки, расположенные несколько выше по сторонам, предназначены для регулировки высоты импуль¬ сов и установки отметок времени. Последние имеют вид небольших прямоугольных импуль¬ сов и делят ось абсцисс на экране трубки на равные отрезки, соответствующие интервалам в 2, 5, 15, 50 и 150 мксек. Слева от трубки распо¬ ложены ручки, регулирующие яркость и фоку¬ сировку пятна на экране, а справа—ручки, позволяющие установить любой желаемый диа¬ пазон измерений от 9 до 870 см в стали. Этот прибор, так же как и описанный выше, может комплектоваться с раздельными излучающей и приемной головками, что позволяет исполь¬ зовать его и при испытаниях методом просвечи¬ вания. Фиг. 502. Ультразвуковой рефлектоскоп фир¬ мы «Сименс-Райнигер Верке». На фиг. 503 в качестве примера изображена рефлектограмма, полученная при испытаниях дефектной стальной оси длиной 300 мм и диа¬ метром 60 мм. Здесь А—излучаемый импульс, В—импульс, отраженный от противоположного конца оси, и F—импульс, отраженный от дефект¬ ной точки оси, отстоящей от правого конца при¬ близительно на 50 мм1). Аналогичные рефлектоскопы выпускаются фирмами «Дойтч унд Браншайд» (Вупперталь), «Леефельд унд К°» (Геппенгайм) и «Сосьетэ де Конденсасьон % э д’Апликасьон Меканик». 1) На фиг. 503, а также на фиг. 505 и 499 приведены негативы изображений на экранах трубок. (Париж). Сообщения о советских импульсных ультразвуковых дефектоскопах содержатся в ра¬ ботах Соколова [4131, 4133]. Соображения Q конструировании ультразвуковых импульсных приборов приводит Шмаух [4997]. Фиг. 503. Рефлектограмма стальной оси длиной 300 мм и диаметром 60 мм, имею¬ щей дефект.' При работе с ультразвукрвыми рефлекто- скопами следует иметь в виду некоторые обстоя¬ тельства, на которых мы сейчас кратко остано¬ вимся. Оптимальная частота ультразвука опре¬ деляется в первую очередь кристаллической структурой испытываемого изделия1. Как мы видели в гл. V, § 2, ультразвуковые волньь высокой частоты, т. е. малой длины волны, в материалах с крупной кристаллической решет¬ кой претерпевают очень сильное рассеяние. Поэтому они способны проникать в материал лишь на небольшую глубину и, кроме того, отражения от границ зерен материала создают на экране трубки значительный шумовой фон, на котором импульсы, отраженные от поверх¬ ностей изделия и дефектов в нем, выделяются лишь незначительно (см. также § 8, п. 2 настоя¬ щей главы). Поэтому начинать испытания всегда следует на возможно более низкой частоте, осо¬ бенно если испытываемый образец имеет зна¬ чительную толщину. В табл. 93 приведены для различных мате¬ риалов и заданных частот наибольшие значения толщины материала, при которых еще можно проводить испытания при помощи рефлектоско- пов; эта таблица составлена по данным Кэрли- на [2230]. При хорошо обработанной поверхности и мелкозернистом материале на частоте 2 мггц уда¬ ется перекрыть толщину 8 ж. Особенно неудачны¬ ми оказываются соотношения для чугуна. Соглас¬ но исследованиям Зеемана [5012], акустические свойства чугуна зависят от количества и формы вкраплений графита. С увеличением содержания, графита и укрупнением его зерен акустическая прозрачность чугуна падает и одновременно не¬ сколько уменьшается скорость звука в нем.
448 Глава VI. Различные применения ультразвуки Таблица 93 НАИБОЛЬШИЕ ЗНАЧЕНИЯ ТОЛЩИНЫ МАТЕРИАЛА, ПРИ КОТОРЫХ НА ЗАДАННЫХ ЧАСТОТАХ ЕЩЕ МОЖНО ПРОВОДИТЬ ИСПЫТАНИЯ ПРИ ПОМОЩИ РЕФЛЕКТОСКОПОВ (по Кэрлину) Толщина материала (м) 1 мггц 2,25 мггц 5 мггц Сталь слитки 0,7-1,2 0,3—0,7 0,3 болванки и заготовки 1,8—2,4 0,9—1,2 0,3—0,6 прокат 7—8 3—8 1,5—2,5 холоднотянутая. . . 7—8 5—6 2—3 поковки 7—8 7—8 7—8 Стальное литье с малым содержанием углерода 5—6 3—5 2—3 со средним содержа¬ нием углерода . . 4—6 2—3 1,5-2,5 с большим содержа¬ нием углерода . . 4—5 2—3 1—2 легированное литье 5—6 4—5 2—3 Чугун серый со о 1 (N О 0,05—0,1 0—0,05 ковкий чугун и поко¬ вочное железо . . 2—3 1—1,5 0,15—0,3 Алюминий литье 4—5 2,5—3 2,5—3 фасонно-прокатанный или обработанный 7—8 7—8 7—8 Медь обработанная . . . 0—0,3 Латунь и бронза мелкозернистое литье 0—0,5 обработанная .... 0,3—1 Никель 0,3—1 0,3—0,6 0,15—0,3 обработанный .... 2,5—3 1,5—2,5 1—1,5 0,05 Поэтому при акустических испытаниях чугун¬ ных изделий следует применять возможно более низкие частоты и для укорочения пути звуковых волн по возможности работать методом просве¬ чивания с раздельными излучающей и приемной головками. Преимуществом высоких частот является воз¬ можность более острой фокусировки звукового луча и как следствие—большая чувствительность к небольшим изъянам з испытуемом изделии. В табл. 94 приведены значения половины угла раскрытия 0, которые можно обеспечить на раз¬ личных частотах в стали (с =5850 м/сек) при диа¬ метре излучающей поверхности D; расчет про¬ изводился по формуле sin 0=1,22 \!D (см. п. 1 настоящего параграфа). Следует, однако, иметь в виду, что приведенные в таблице цифры спра¬ ведливы лишь при расстояниях от излучателя, превышающих /0; на более близких расстояниях зависимости оказываются несколько сложнее. В первом приближении можно считать, что в не¬ посредственной близости от излучателя звуковая энергия распространяется в цилиндре, диаметр которого равен диаметру излучателя. Длина этого цилиндра /0 приближенно может быть рас¬ считана по формуле l0^D2/4\; соответствующие значения 10 приведены в табл. 94. Таблица 94 ПОЛОВИНА УГЛА РАСКРЫТИЯ 0 И НАПРЯЖЕННОСТЬ БЛИЖНЕЙ ЗОНЫ 10 ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТ f И ДИАМЕТРОВ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ D ПРИ ИЗЛУЧЕНИИ В СТАЛЬ (по Лутшу) f, мггц Ху мм D, мм 0, град. /о, мм 5 1,17 24 3,4 123 5 1,17 12 6,8 31 2,5 2,34 24 6,8 61 2,5 2,34 12 13,8 15 1 5,85 48 8,5 99 1 5,85 24 17,0 23 0,5 11,7 48 17,3 50 Излучатели с большим углом раскрытия имеют то преимущество, что они позволяют обна¬ руживать дефекты, расположенные сбоку и скры¬ тые различными выступами, выточками и т. п. (см., например, фиг. 504). Как мы уже указывали в гл. V, § 1, п. 3, при просвечивании длинных предметов с глад¬ кими боковыми поверхностями звуковая волна, падающая на боковую поверхностью под боль¬ шим углом, может породить сдвиговую волну, отражающуюся под углом, не равным углу па¬ дения, а меньшим. Эта сдвиговая волна пересекает изделие и отражается от противоположной по¬ верхности под разными углами частично в виде продольной, а частично в виде сдвиговой волны (см. фиг. 429). Поскольку, во-первых, часть этих волн проходит более длинный путь, и, во-вторых, скорость сдвиговых волн меньше, чем продоль¬
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 449 ных, постольку эти волны проявляются в виде серии дополнительных эхо-сигналов, следующих за основным, отраженным от противоположной излучателю поверхности изделия. Примером может служить рефлектограмма, показанная на фиг. 505; она получена просвечи¬ ванием стальной оси длиной 300 мм и диаметром 60 мм на частоте 2,5 мггц. Эхо-сигналы R19 R2 Фиг. 504. Испытание проточен¬ ной оси при помощи излучателя, работающего на низкой частоте и дающего звуковой луч с боль¬ шим углом раскрытия. и R3 соответствуют одно-, двух- и трехкратному пробегу всей оси и нормальному отражению от противоположного конца. За этими основными эхо-сигналами на равных расстояниях следуют последовательности дополнительных эхо-сигна¬ лов. Чтобы устранить мешающее действие таких Фиг. 505. Рефлектограмма стальной оси, полученная при неправильной установке развертки рефлектоскопа. За каждым эхо-сигналом, отра¬ женным от конца оси, следует серия эхо-сигналов, обуслов¬ ленных поперечными волнами. дополнительных эхо-сигналов, целесообразно развертку на экране рефлектоскопа настраивать так, чтобы первый основной эхо-сигнал прихо¬ дился на правый край рефлектограммы. С дру¬ гой стороны, дополнительные эхо-сигналы мож¬ но использовать для определения упругих по¬ стоянных материала, из которого выполнено испытуемое изделие (см. гл. V, § 1, п. 3). Особое внимание следует уделять вопросу о связи излучателя с испытуемым изделием. При 29 Л. Бергман гладких поверхностях в качестве связующей жидкости можно применять жидкое машинное масло; при шероховатых поверхностях целесо¬ образнее использовать более вязкие масла и даже глицерин. Для особенно грубых поверхностей (слитки, необработанный фарфор) следует при¬ менять специальную связующую пасту, выпу¬ скаемую фирмами-изготовителями рефлектоско- пов. При массовых испытаниях в некоторых слу¬ чаях в качестве связующей жидкости можно при¬ менять и воду, добавляя к ней специальные примеси для уменьшения поверхностного натя¬ жения. Кэрлин [2612] и Эрвин 12755] для обес¬ печения равномерного прижатия к изделию при¬ меняют излучатели со специальными пружинами (см. фиг. 119). Согласно Файрстону [2793],. переход зву¬ ковых волн из излучателя в изделие можно за¬ метно улучшить, прокладывая между излуча¬ телем и изделием тонкую металлическую фольгу (лучше всего из олова), покрытую с обеих сторон пленкой масла. Оптимальная толщина фольги зависит от частоты ультразвука и вида поверх¬ ности изделия. О характере этой зависимости можно судить по кривым, изображенным на фиг. 506 и построенным по измерениям Лутша [3454]; по оси абсцисс здесь отложена толщина оловян¬ ной фольги, а по оси ординат—амплитуда эхо-си¬ гналов на экране рефлектоскопа, полученных при облучении стальных изделий в неизменных условиях. Чувствительность приемной части прибора при работе с каждой из поверхностей подбиралась так, чтобы максимальные ампли¬ туды эхо-сигналов во всех случаях были равны друг другу. Из фиг. 506 видно, что толщина фоль¬ ги особенно критична на высоких частотах и при грубых поверхностях изделия и что при правиль¬ ном выборе толщины фольги имеет место весьма ощутимое улучшение. Применение такой оловянной фольги особен¬ но важно в тех случаях, когда по условиям из¬ мерений между излучателем и изделием должно находиться вспомогательное тело, образующее искусственную линию задержки (см. выше в этом пункте). Файрстон 12793, 2796] показал, что при по¬ мощи рефлектоскопа можно обнаруживать и изъ¬ яны, расположенные у поверхностей тонких пла¬ стинообразных изделий; для этого нужно посы¬ лать звуковые волны в изделие под тупым углом ц поверхности и принимать их под таким же углом (см. также 12610]). В гл. V, § 1 п. 1 мы на при¬ мере фиг. 377 доказали, что при наклонном па¬ дении продольных волн из среды 1 в среду 2 с большей скоростью звука может иметь место
450 Глава VI. Различные применения ультразвука такой случай, когда, начиная с некоторого угла падения, продольная волна на границе между средами претерпевает полное отражение и вереде 2 возбуждается только сдвиговая волна. для этой цели он установил кварц в небольшом, заполненном ртутью сосуде на шарнире. Своей открытой частью сосуд прижимался к испыты¬ ваемому изделию. Такая конструкция, обладаю- Фиг. 506. Зависимость амплитуды эхо-сигнала от толщины оловянной фольги, проложенной между излуча¬ телем и испытуемым образцом. Именно эти сдвиговые волны используются в рефлектоскопах, снабженных так называемыми угловыми головками; внешний вид одной из та¬ ких головок изображен на фиг. 507, а разрез— на фиг. 508. Собственно кварц Q соединен с вы¬ полненной из плексигласа призмой Р, прижи¬ маемой при испытаниях к изделию. К прибору Крауткремера, например, придаются угловые головки, обеспечивающие в стали излучение под углами а, равными 35, 45, 60, 70 и 80°. Призмы угловых головок можно выполнять не только из плексигласа, но и из свинца, который теоре¬ тически благодаря более высокому акустическо¬ му сопротивлению рс обеспечивает лучший пере¬ ход звуковой энергии в испытываемое изделие. На практике, однако, применение слоя масла, избежать которого нельзя, сводит указанное преимущество на нет. В своем первом устройстве Файрстон исполь¬ зовал преломление на границе ртуть—металл; Фиг. 507. Угловая головка к реф- лектоскопу фирмы «Крауткремер». щая весьма высокой чувствительностью, при¬ годна, конечно, только для лабораторных иссле¬ дований; на практике ее нельзя применять хотя бы из-за ядовитости ртути. Описания головок с регулируемым углом па¬ дения звуковых волн можно найти в двух патент¬ ных заявках Меша [4879] и Уебба [5083]. В кон¬ струкции Меша между кварцем и изделием по¬ мещаются два клина из плексигласа. Изменение угла падения достигается вращением клиньев друг относительно друга. Конструкция Уебба показана в разрезе на фиг. 509. Кварц Q излу¬ чает звуковые волны в плексигласовую деталь Рг\ Ф и г. 508. Принцип действия угло¬ вой головки. при вращении кварца Q вокруг точки А де¬ таль Рг своей внешней цилиндрической поверх¬ ностью перемещается по вогнутой цилиндриче¬ ской поверхности детали Р2, также выполненной из плексигласа. Важно, что при этих экспериментах наклон кварца подбирается таким, чтобы в испытывае¬ мом изделии возбуждались только сдвиговые,
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 451 или поперечные, волны. На фиг. 510 показано, как такие волны многократно отражаются от поверхностей тонкой пластинки. Если в пла¬ стинке имеется трещина А, раздвоение D или дефектный сварочный шов F, то в этих точках сдвиговые волны частично или полностью отра¬ жаются обратно, и на экране рефлектоскопа мы Фиг. 509. Звуковая головка с регулируемым углом облучения. видим отраженный импульс. Определяя по по¬ ложению такого отраженного импульса место повреждения, следует иметь в виду, что скорость сдвиговых волн cL меньше, чем скорость про¬ дольных волн с1, на которые обычно настраи¬ вается рефлектоскоп. Для большинства твердых тел ct/c^l/y 3=0,58. Чтобы проследить путь сдвиговых волн в испытываемой пластинке, нужно знать расстояние р от излучателя до точ¬ ки первого отражения. Его можно определить, исходя из толщины пластинки d и угла падения звуковых волн а: р =2d tg а (см. 508). Множитель 2tga, на который нужно умножить толщину пла¬ стинки, обычно гравируется на звуковой головке. Фиг. 510. Применение угловой головки для испытания листовых материалов на раздвоения и прочность сварных швов. Помимо величины р, полезно знать также и длину пути, который пробегает в пластинке звуковая волна; ее можно найти по формуле s=d/cos a. Метод возбуждения сдвиговых волн при на¬ клонном падении звукового луча особенно ценен для исследования сварных швов. Чтобы надежно проверить все точки шва, следует перемещать головку вдоль шва, двигая ее зигзагами и од¬ новременно несколько поворачивая относительно вертикальной оси (фиг. 511); при этом достигается по возможности нормальное падение звуковых волн на дефект, если таковой имеется. В тех слу¬ чаях, когда высота шва велика по сравнению с толщиной изделия, целесообразно несколько спиливать шов, так как возвышающийся шов может обусловить отражения, которые замаски¬ руют дефект. Файрстон [2793, 2796] показал, что испыта¬ ния изделий при помощи рефлектоскопов можно производить, используя и поверхностные волны (волны Релея, см. гл. V, § 1). Такие волны воз¬ буждаются, например, кварцами, подобными изображенному на фиг. 75, б, и распространяют¬ ся только в непосредственной близости от поверх¬ ности изделия, поэтому они особенно пригодны для обнаружения поверхностных трещин и де¬ фектов, а также для проверки на однородность очень тонких листов. Поверхностные волны распространяются и вдоль кривых поверхно¬ стей, но отражаются на острых углах и краях. Они также претерпевают дисперсию, которая зависит от частоты и толщины изделия. Поэтому следует обращать внимание на различие между Фиг. 511. Испытание сварных швов при помощи угловой головки. фазовой и групповой скоростями поверхност¬ ных волн; длина волны определяется фазовой скоростью, а расстояние до отраженного им¬ пульса—групповой. Файрстон и Фредерик [606] для измерения групповой скорости поверхностных волн раз¬ работали специальный интерферометр, в кото¬ ром от рефлектоскопа одновременно возбуж¬ даются поверхностная звуковая волна в испы¬ туемом изделии и продольная волна в ртутной линии задержки переменной длины. На экране рефлектоскопа наблюдаются импульсы, отра¬ женные как в изделии, так и в линии задержки, и длина последней регулируется до полного сов¬ мещения обоих отраженных импульсов. До сих пор мы говорили только об испытаниях изделий с плоскими поверхностями. Однако ника¬ ких трудностей не представляет и испытание изделий с поверхностями, имеющими постоянный радиус кривизны,—круглых стержней, труб 29*
452 Глава VI. Различные применения ультразвука и т. п. Если радиус кривизны поверхности из¬ делия превосходит 200 мм, то при нормальном падении звуковых волн испытания можно про¬ изводить, используя обычные плоские кварцы; при проверке на продольные трещины плоские кварцы, правда, с некоторым уменьшением чув¬ ствительности, можно применять при радиусах Фиг. 512. Угловая головка для испытания труб. кривизны до 40 мм.> При еще более тонких круг¬ лых изделиях между кварцем и изделием при¬ ходится прокладывать специальную согласую¬ щую деталь, которую лучше всего выполнять из плексигласа. Работая с угловыми головками, такой согласующей деталью приходится поль¬ зоваться во всех случаях. На фиг. 512 показано испытание стенки трубы при помощи сдвиговых волн. Волны, обежавшие по стенке трубы полный круг, падают на излу¬ чатель под таким углом, что не вызывают никаких Фиг. 513. Угловая головка с дву¬ мя кварцами для испытания труб. показаний на индикаторе рефлектоскопа. Дру¬ гими словами, отраженного от конца изделия эхо-сигнала здесь не возникает, поэтому отпа¬ дает возможность проверки контакта между излучателем и изделием. Этот недостаток можно устранить, например, при помощи головки с дву¬ мя кварцами (фиг. 513). Волна, обежавшая вокруг трубы, создает эхо-сигнал на другом кварце; при этом всякий дефект приводит к появлению на экране рефлектоскопа двух импульсов и место¬ положение дефекта находится по их относитель¬ ному расположению. Таким методом можно бы¬ стро проверять стальные баллоны [4814]. Согласно новым исследованиям Мартина и .Вернера [4861], посылая звуковые волны в ис¬ пытываемое изделие наклонно, можно проверять укрепленные своими наружными концами оси электровозов и товарных вагонов, которые невозможно облучать с торцевой поверхности. Выше уже неоднократно говорилось, что при испытании изделий импульсным методом можно обнаруживать дефекты, расположенные лишь на некотором удалении от излучателя. Если дефект расположен столь близко к излу¬ чателю, что время пробега звуковой волны до него и обратно меньше длительности импульса, то на экране отраженный импульс накладывается на излучаемый, а излучатель не успевает пере¬ ключиться в режим приема. На это переклю¬ чение требуется время порядка 10~6 сек. Сле¬ дует также учесть, что известное время требует¬ ся для восстановления чувствительности усили¬ теля в приемной части прибора. Все это приво¬ дит к тому, что, например, в железе можно обна¬ руживать изъяны, удаленные от излучателя не менее чем на 7 мм. Включение между излу¬ чателем и приемником линии задержки, о чем мы говорили выше, увеличивает время пробега звуковой волны до дефекта и обратно; однако при этом на границе между линией задержки и изделием возникают отражения, затрудняю¬ щие работу оператора. Для испытания на раздвоение листов, тол¬ щина которых меньше 7—10 мм, удобно приме¬ нять метод многократных отражений. При этом рефлектоскоп настраивают на измерение сильнЬ удаленных изъянов (медленна^ развертка) и наблюдают последовательность равноотстоящих друг от друга эхо-сигналов, обусловленных мно¬ гократным отражением звуковых волн от излу¬ чателя и противоположной поверхности листа. Такие эхо-сигналы повторяются до тех пор, пока вся энергия волны не будет поглощена или рас¬ сеяна. Например, если толщина листа соста¬ вляет 4 мм, то на расстоянии, соответствующем 4 мм, возникает невидимый эхо-сигнал, а далее на расстояниях, соответствующих 8, 12, 16 мм, возникают эхо-сигналы, видимые на экране. Раздвоение листа приводит к сокращению рас¬ стояний между видимыми многократными эхо- сигналами. Таким же способом можно проверять соединение с листовыми изделиями эмалевых и плакирующих покрытий и т. п. Например, если облучать листовое изделие через слой эмали, то возникают многократные эхо-сигналы, рас^ стояния между которыми соответствуют тол¬ щине изделия и слоя эмали. При нарушении соединения между эмалью и металлом эти много¬ кратные эхо-сигналы исчезают.
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 453 Приведенные данные говорят о том, что ультразвуковая дефектоскопия играет теперь весьма важную роль. Благодаря компактности ультразвуковых рефлектоскопов с их помощью можно проверять самые различные детали и из¬ делия: тяжелые поковки [1947, 2788, 3320, 3821, 3970а, 4121, 4634, 4665, 4668, 4746, 4902], литые железные трубы и болванки [531, 2413, 2866, 4121, 4595, 5162], бронзовое литье [4949], алю¬ миниевые блоки [1992, 4169, 5031], баллоны Важное значение рефлектоскопы приобрели при испытании высоковольтных изоляторов и других керамических изделий на трещины и внут¬ ренние раковины 12411, 2873, 3850, 4113, 4678]. Ультразвук применялся и для проверки бетона на трещины и разрывы [3158—3160, 4544, 4836, 4838, 5088, 5160]. Более подробные сведе¬ ния об испытании ультразвуком сварных швов, котлов и трубопроводов можно найти в работах [298, 299, 507, 2607, 3102, 3309, 3320, 3820, для сжатого газа [413,4814, 5013, 5014], роторы генераторов [3320, 4770, 4791], маховики, оси и лопатки газовых турбин [4561], а также раз¬ личные другие детали [4895]. Так, например, при помощи ультразвука можно проверять ва¬ гонные, паровозные, автомобильные и т. п. оси на наличие в них столь опасных поперечных тре¬ щин и тем самым осуществлять текущее наблю¬ дение за такими осями [1947, 2220, 3491, 4684, 4744, 4861, 5139]; при этом нет никакой необ¬ ходимости вынимать испытываемую ось. В ка¬ честве примера на фиг. 514 показано, как про¬ изводится испытание вагонной оси. В случае неповрежденной оси мы получаем картину, изо¬ браженную на фиг. 514,6; ось же с изъяном дает картину, представленную на фиг. 514,в. При таких испытаниях следует лишь иметь в виду, что обнаружение трещины наталкивается на трудности, если в нее проникло масло. Однако опытный оператор может отличить исправную ось от дефектной и в этом случае (см. также [3030, 3904J). 4114, 4323, 4547, 4550, 4554, 4632, 4661, 4733, 4809, 4912, 5031, 5114, 5133, 5146]. Испытание паропроводов и трубопроводов высокого давле¬ ния освещено в работах [3590, 4559, 461$]. Дальнейшие подробности об ультразвуковой дефектоскопии и ее применениях см. в работах [112, 275, 378, 411—413, 447, 456, 497, 509, 1301, 1410, 1773, 1919, 1960, 2093, 2340, 2413— 2418, 2671, 2691, 2745, 2752, 2814, 2966, 2933, 3419, 3454, 3637, 3877, 3906—3908, 3910, 4107, 4156, 4157, 4189, 4321, 4425, 4593, 4692, 4705, 4747, 4764,4810, 4812, 4815,4889, 5124, 5137], а также в патентах [2609, 2672, 2674,2675, 2746] . 3. Резонансный метод Как известно, всякая механическая система, например стержень или пластинка, может быть возбуждена на основной частоте и на последова¬ тельности высших гармонических составляющих. Так, например, резонанс пластинки имеет место тогда, когда толщина ее d и длина волны воз¬ Фиг. 514. Испытание вагонной оси на поперечные трещины при помощи ультразвука.
454 Глава VL Различные применения ультразвука буждаемого колебания в материале пластинки X или частота его / удовлетворяют соотношению (338) # где сь—скорость распространения продольных звуковых волн в материале пластинки, a k—по¬ рядок возбуждаемых собственных колебаний. Фиг. 515. Ультразвуковой измеритель толщины Эрвина и Рассвейлера. Если, согласно выражению (298), выразить ско¬ рость звука cL через модуль упругости Е и коэф¬ фициент поперечного сжатия а, то выражение (338) примет вид Таким образом, зная скорость звука в данном образце cL или его упругие постоянные, можно, измерив резонансную частоту, найти толщину образца [2990]. На фиг. 515 показан прибор, построенный для этой цели Эрвином и Рассвейлером [562—565, 2753, 2754, 2756, 3834]; они назвали этот при¬ бор «сонигейдж»1). Пьезоэлектрический излу¬ чатель возбуждается на частоте, изменяющейся в пределах октавы от 1,3 до 2,6 мггц; изменение *) Аналогичный прибор выпускается фирмой «Фото- кон Ризерч Продактс» (Пасадена, Калифорния) под названием «метроскоп» [4414]. частоты достигается за счет изменения емкости колебательного контура, конденсатор которого вращается от мотора. При каждом обороте кон¬ денсатора пятно на экране электроннолучевой трубки один раз пробегает слева направо. Если из¬ лучатель через масляную пленку прижат к измеряе¬ мому образцу, то в момент резонанса между излучае¬ мой частотой и собственны¬ ми колебаниями образца по толщине анодный ток лампового генератора за¬ метно возрастает, что вызы¬ вает отклонение пятна на трубке по вертикали. Если скорость звука в материа¬ ле образца известна, то можно непосредственно отсчитать толщину образ¬ ца, поместив перед экраном трубки соответствую¬ щую шкалу (фиг. 516). Поясним сказанное числовым примером. Соб¬ ственная частота колебаний по толщине для стальной пластинки (с=5810 м/сек) толщиной 1,6 мм составляет, согласно выражению (338), 1,81 мггц. При изменении частоты от 1,3 до 2,6мггц импульс на экране трубки будет возникать вся¬ кий раз, когда частота колебаний окажется рав¬ ной 1,8 мггц. В соответствующей точке шкалы мы прочтем: 1,6 мм. Имея в приборе 4 диапазона, каждый из которых перекрывает октаву, можно измерять толщину до 6,3 мм. Само собой разу¬ меется, что для каждого материала в соответ¬ ствии со скоростью звука в нем должна быть предусмотрена отдельная шкала; в противном случае толщину приходится определять по соот¬ ветствующей таблице. При измерении образцов большей толщины (до 100 мм) у возбудить которые на основной ча¬ стоте не удается, на экране трубки возникает одновременно несколько импульсов, соответ¬ ствующих отдельным колебаниям высших поряд¬ ков. На фиг. 517 показаны 8 импульсов, харак¬ теризующих первые восемь колебаний высших порядков в стальном образце, толщина которого равна 6 см. На экране осциллографа при исполь¬ зовании определенного диапазона частот, ска¬ жем 2,5—5 мггц, видны в этом случае три зубца, которым, согласно шкале, соответствуют тол¬ щины 1,2, 1,5 и 2 см. Если перейти на следующий диапазон в сторону низких частот (1,6—2,3 мггц), то мы увидим на экране лишь один импульс, соот¬ ветствующий толщине 3 см (на фиг. 517 показано пунктиром). По этим данным легко определить Фиг. 516. Изобра¬ жение на экране ультразвукового из¬ мерителя толщины.
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука1 455 истинную толщину образца d. Обозначим через R и г. два значения толщины, отсчитанные по Фиг. 517. Импульсы на экране ультразвукового изме¬ рителя толщины при большой толщине образца. шкале на экране, между которыми имеются п промежутков. Тогда Обращаясь к приведенному выше примеру, получаем Брансон [363, 2536, 2537] предложил пере¬ носный ультразвуковой измеритель толщины, работающий на том же принципе. В этом при¬ боре, называемом «аудигейдж»1) (фиг. 518), в качестве индикатора для определения точек резонанса вместо электроннолучевой трубки используется головной телефон, в котором при изменении частоты в момент резонанса по тол¬ щине появляется низкий тон. Для этой цели колебания высокой частоты модулируются в при¬ боре звуковой частотой. Изменение высокой частоты производится вручную при помощи пере¬ менного конденсатора, по шкале которого отсчитываются резонансные частоты. Искомая толщина образца находится в градуировочной таблице, соответствующей данному материалу. Подробная схема этого прибра, обеспечивающего точность измерений порядка 2—3%, приведена в работе [2537]; примеры применения ультра¬ звукового измерителя толщины приводит Эванс [2759, 2760] (см. также [3459, 4570, 4612, 5097]). Хетфилд [4748] предложил простой способ измерения при помощи ультразвука толщины резиновых слоев толщиной 5—20 мм, доступ к которым возможен только с одной стороны. Составной кварцево-стальной излучатель посы¬ лает в измеряемый резиновый слой импульсы частотой 50 кгц; непосредственно рядом с этим излучателем помещается второй аналогичный 'вибратор, работающий приемником. Излучаемый и принимаемый импульсы подаются на горизон¬ тальные и вертикальные пластины электронно¬ лучевой трубки, и о толщине резинового слоя судят по форме фигур Лиссажу. Точность этого очень простого устройства при измерении тол¬ щины резиновых слоев толщиной 5—20 мм со¬ ставляет 1%. Описанные приборы пригодны не только для измерения толщины всевозможных полых деталей, *) Прибор выпускается фирмой «Брансон Инстру¬ менте» (Стамфорд, Коннектикут). Фиг. 518. Ультразвуковой измеритель толщины Брансона. доступ к которым возможен лишь с одной сто¬ роны, как например труб цистерн, паровых котлов, -баллонов для сжатого газа, цилиндров двигателей внутреннего сгорания [2019], кор¬ пусов судов и т. п., и не только для определения степени заполнения жидкостью резервуаров, но и для обнаружения дефектов в различных образ¬ цах. Особенно они удобны для обнаружения раз¬ двоений в листовом железе, так как в этих слу¬ чаях прибор показывает толщину образца от внешней поверхности до дефекта. Так, например, фирма «Брансон Инструменте» разработала простой прибор для испытания же¬ лезнодорожных рельсов на трещины, разрывы
456 Глава VI. Различные применения ультразвука и т. п. Внешний вид излучателя этого прибора изображен на фиг. 519; излучатель укреплен на штанге, и обходчик катит его перед собой по Фиг. 519. Прибор для испытания железнодорож¬ ных рельсов. испытываемому рельсу. Излучающий кварц, ра¬ ботающий на частоте в несколько мегагерц, за¬ щищен от повреждений наклеенной на него кварцевой пластинкой. При медленном периоди¬ ческом изменении частоты излучаемых кварцем сигналов удается добиться того, что за счет ин¬ терференции между излучаемым и принимае¬ мым сигналами возникает тон звуковой частоты, высота которого зависит от пути, пробегаемого Фиг. 520. Принцип действия прибора для испытания железнодорожных рельсов. звуковыми волнами в металле. Например, если звуковая волна пробегает всю толщину рельса (случай А на фиг. 520), то в телефоне слышен слегка воющий тон частоты около 1000 гц\ если же звуковые волны встречают на своем пути го¬ ризонтально ориентированную трещину (слу¬ чай В) или отверстие для болта (случай D), то частота звукового сигнала понижается. При наклонно ориентированной трещине (случай С) Фиг. 521. Ультразвуковой из¬ меритель толщины фирмы «Хьюз энд сан». звуковые волны не отражаются обратно к квар¬ цу и слышимый тон исчезает: в телефоне слышен только слабый шум, создаваемый мотором, осу¬ ществляющим частотную модуляцию. Такой метод позволяет легко обнаруживать трещины в рельсах, особенно на сильно нагруженных стыках, где рельсы закрыты накладками и уви¬ деть трещину нельзя (см. также [5139] и работу Мартина и Вернера [4861]). Можно, конечно, и наоборот, для измерения толщины образцов применять описанные в пре¬ дыдущем пункте импульсные приборы. С этой целью в приборе Файрстона предусмотрен пере¬ менный конденсатор (см. фиг. 497), позволяю¬ щий для настройки в резонанс с колебаниями по толщине вручную изменять частоту излучаемых звуковых волн. Этот вопрос с различных точек зрения рассмотрен в работе Батлера и Вернона [395]. Фирма «Хьюз энд сан» (Лондон) выпускает к своему импульсному прибору приставку, пред¬ назначенную для измерения толщин (фиг. 521). Она состоит из вертикальной, заполненной мас¬ лом трубки, на дне которой находится излучаю¬ щий кварц; второй такой же кварц может при помощи реечной передачи перемещаться в вер¬ тикальном направлении вдоль трубки. Оба квар¬
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 457 ца включаются параллельно с излучающим и при¬ емным кварцами изображенного на фиг. 500 прибора. В то время как в измеряемом образце звуковая волна распространяется от излучаю¬ щего кварца к противоположной поверхности образца и обратно к приемнику, в трубке от нижнего кварца к верхнему также бежит звуко¬ вая волна. При этом на экране электроннолуче¬ вой трубки видны два импульса, которые пере¬ мещением верхнего кварца в трубке приставки Фиг. 522. Осциллограммы, полученные при по¬ мощи приставки к рефлекгоскопу, предназначенной для измерения толщины. а—последовательность многократных эхо-сигналов в сталь¬ ной пластине толщиной 30 мм, полученная при выклю¬ ченной приставке, б—приставка включена, но звуковая головка отнята от образца, в—звуковая головка приложена к образцу, но приставка не настроена в резонанс, г—пра¬ вильная настройка приставки при приложенной к образцу головке. совмещаются друге другом. По расстоянию между кварцами в трубке приставки можно определить толщину испытуемого образца. Калибровка при¬ ставки непосредственно в единицах длины возмож¬ на, конечно, лишь для одного какого-нибудь ма¬ териала. Для стали приставка, изображенная на фиг. 521, охватывает диапазон от 6 до 180 мм. Фирма «Крауткремер» выпускает к своему рефлектоскопу приставку для измерения толщи¬ ны, представляющую собой, по существу, ко¬ лебательный контур, включаемый параллельно кварцу. Рефлектоскоп регулируется таким обра¬ зом, чтобы при данной толщине образца имели место многократные эхо-сигналы, а контур на¬ страивается в резонанс с частотой повторения эхо-сигналов; при этом частота настройки кон¬ тура служит мерой толщины образца. На фиг. 522 показано, как следует распознавать момент настройки контура в резонанс. Рефлектограмма а соответствует обычной последовательности мно¬ гократных эхо-сигналов в железной пластинке толщиной 30 мм; на рефлектограмме б изобра¬ жены затухающие колебания в колебательном контуре, возбуждаемом импульсами высокой ча¬ стоты, когда головка отнята от образца. На рефлектограмме <?, соответствующей тому слу¬ чаю, когда головка прижата к образцу, отчет¬ ливо видны биения между собственной частотой контура и частотой повторения эхо-сигналов. При правильной настройке контура рефлекто¬ грамма принимает вид, изображенный на фиг, 522,г; в этот момент по связанной с приставкой шкале можно отсчитать толщину образца. Прибор имеет сменные приставки, рассчитанные на изме¬ рение толщин в пределах 4—10, 10—25 и 25— 60 мм. Точность измерений составляет около 0,5%. Для выяснения вопроса о точности акустиче¬ ских измерений толщины остановимся в заклю¬ чение на опыте, описанном Файрстоном и Фре¬ дериком [606]. Если при помощи сдвиговых волн, используя в качестве излучателя кварц, изобра¬ женный на фиг. 75,а, измерять толщину сталь¬ ной холоднокатаной пластинки и если напра¬ вление поперечных волн ориентировать один раз параллельно направлению прокатки, а другой раз—перпендикулярно к нему, то мы получим, как это показано в табл. 95, различные точки резонанса. Поскольку толщина пластинки по¬ стоянна, это означает, что сдвиговые волны в обо- Таблица 95 ТОЧКИ РЕЗОНАНСА КОЛЕБАНИЙ к-то ПОРЯДКА ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ ИЗМЕРЕНИИ ТОЛЩИНЫ ХОЛОДНОКА¬ ТАНОЙ СТАЛЬНОЙ ПЛАСТИНКИ ТОЛЩИНОЙ 3,2 5 мм ПРИ ПОМОЩИ СДВИГОВЫХ ВОЛН ПРИ ОРИЕНТАЦИИ НАПРАВ¬ ЛЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ ПАРАЛЛЕЛЬНО И ПЕРПЕНДИКУЛЯР¬ НО К НАПРАВЛЕНИЮ ПРОКАТКИ Колебания параллельны Колебания перпендикулярны' направлению прокатки к направлению прокатки
458 Глава VI. Различные применения ультразвука их случаях распространяются с различной ско¬ ростью; в первом случае с=3243 м/сек, а во вто¬ ром, когда направление колебаний перпендику¬ лярно к направлению прокатки, £=3140 м/сек, Таким образом, оба значения различаются меж¬ ду собой на 3,2%. Из этого следует, что сталь в процессе прокатки приобретает упругую ани¬ зотропию; иными словами, сдвиговые волны, распространяющиеся в стали перпендикулярно к направлению прокатки, претерпевают двойное Фиг. 523. Биения между волнами смеше¬ ния, распространяющимися параллельно и перпендикулярно к направлению прокатки в холоднокатанном стальном листе. преломление. Если излучать сдвиговые волны так, чтобы направление их колебаний составляло угол 45° с направлением прокатки, то волна в стали расщепляется на две компоненты, ориен¬ тированные параллельно и перпендикулярно к направлению прокатки и распространяющиеся € различными скоростями. Если далее возбуж¬ дать кварц на частоте, лежащей посредине меж¬ ду обеими указанными выше резонансными ча¬ стотами колебаний по толщине (например, на частоте 3,94 мггц для колебания восьмого поряд¬ ка), то возбуждаются два колебания, соответ¬ ствующие обеим компонентам. Поскольку оба они оказывают обратную реакцию на кварц, на на экране осциллографа возникают биения {фиг. 523). По периоду биений, равному в нашем случае 7,03 мксек, можно найти их частоту, а отсюда—разность между обеими скоростями распространения звуковых волн. 4. Метод визуализации дефекта Описанные выше методы ультразвукового испытания материалов позволяют обнаруживать те или иные дефекты в образцах и определять их местоположение; однако они не дают воз¬ можности судить о форме и размерах этих дефек¬ тов. Поэтому большим шагом вперед явилось до¬ стижение Польмана[1612, 1616, 1617, 1620, 3782, 3783, 4711, 4954], которому удалось акустиче¬ ским путем получить на особом матовом экране Фиг. 524. Схема ультразвуко¬ вого дефекюскопа Польмана. Ультразвуковой излучатель /, содержащий кварц Г, через слой жидкости Е соединяется с испытываемым образцом. Излучаемый кварцем параллельный пучок звуковых волн пронизы¬ вает образец и через слой жидкости Е проходит в приемник ультразвука 2. В последнем в жидко¬ сти расположена выполненная из плексигласа или полистирола звуковая линза Л, проецирую¬ щая акустическое изображение дефекта в образце на кювету преобразователя fi1). Эта кювета г) О других типах линз, предназначенных для акустического проецирования дефектов в твердых телах, сообщают в своих патентах Де-Лано [2673] и Вильямс [5098J. полное и правильное изображение дефекта, по¬ добно тому, как это имеет место на экране рент¬ геновского аппарата при просвечивании рентге¬ новскими лучами. В гл. III, § 4, п. 5 мы показали, что существу¬ ют различные способы преобразования ультра¬ звуковых волн в видимый свет. Согласно методу Польмана, такое преобразование осуществляется в ячейке, в которой мельчайшие частицы алю¬ миния, взвешенные в жидкости (например, кси¬ лоле), под действием ультразвуковых волн ориен¬ тируются в одном направлении; будучи рассмот¬ рена в отраженном свете, такая ячейка выглядит светлой в тех точках, где сквозь нее проходят ультразвуковые волны. Как было сказано в гл. III, §4, п. 5, степень посветления зависит при этом от силы проходящего сквозь ячейку звука, поэтому оказывается возможным получить види¬ мое изображение какого-либо предмета, напри¬ мер дефекта в пронизываемом звуком металличе¬ ском образце. Принципиальная схема ультразвукового де¬ фектоскопа Польмана изображена на фиг. 524.
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 459 освещается падающим на нее наклонно свето¬ вым пучком от источника света D и рассматри¬ вается через отверстие С. Резкая фокусировка Фиг. 525. Ультразвуковой дефектоскоп Польмана. Фиг. 526. Излучатель ультразвукового дефекто¬ скопа Польмана с приспособлением для вакуумной присоски. рассматриваемого объекта (дефекта) в плоско¬ сти В осуществляется перемещением линзы А. Таким образом, те места, в которых испытывае¬ мый объект не пропускает звуковые волны, выглядят на экране темными на светлом фоне^. На фиг. 525 показан внешний вид новейшей модели такого прибора, выпускаемого фирмой «Леефельд унд К°» (Геппенгайм). Слева располо¬ жен генгратор высокой частоты. Излучатель и приемник звука смонтированы на противопо¬ ложных стенках заполненного водой сосуда, в который погружается испытываемый образец. При испытании больших образцов с плоскими поверхностями излучатель и приемник через заполненные жидкостью камеры прижимаются Ф и г. 527. Опыт по определению разрешающей способности ультразвукового дефектоскопа. непосредственно к образцу и удерживаются в та¬ ком положении при помощи вакуумных присо¬ сков. Такого рода излучатель с приспособлением для присасывания показан на фиг. 526. Описан¬ ный дефектоскоп работает на частоте 4 или 7 мггц\ поверхность, просвечиваемая ультразвуковым пучком, имеет диаметр 100 мм, а диаметр полу¬ чаемого оптического изображения равен 45 мм. Фиг. 528. Звуковые изображения дефектных (а, б) и высококачественной (в) стальных пластинок, покрытых свинцом. Для определения разрешающей способности прибора был проделан следующий опыт. Две металлические болванки с тщательно отполи¬ рованными лобовыми поверхностями были свин¬ чены друг с другом, как это показано на фиг. 527,а, и затем весь блок был помещен в прибор, работающий на частоте 7 мггц. Результат пока¬ зан на фиг. 527,6. Отчетливо виден тонкий воз¬ душный зазор между болванками и сверление для винта; сам винт невидим, так как он окру¬ жен со всех сторон тонким слоем воздуха. Этот опыт особенно интересен еще и потому, что по¬ перечный размер зазора по порядку величины приблизительно в 3—4 раза меньше длины волны; такого результата, как известно, в опти¬ ке достичь невозможна. Еще одним примером может служить фиг. 528, где показано несколь¬ ко изображений покрытых свинцом стальных пластинок при плохой связи свинца со сталью.
460 Глава VI. Различные применения ультразвука О разрешающей способности такого прибора в осевом направлении мы говорили в п. 1 на- стоящего параграфа; остановимся теперь на его разрешающей способности в поперечном напра¬ влении. Согласно законам оптики, она равна где А/—минимальное расстояние между двумя частицами, при котором они еще видны раздель¬ но, a ftsin<p—численная апертура. При этом ср есть угол между оптической осью и лучом, исходя¬ щим из объекта и направленным на край линзы; п (т. е. отношение скоростей звука в металле и жидкости) в нашем случае равно примерно 4. При падении звукового луча в металле на гра¬ ницу поверхности по касательной, т. е. при наибольшем возможном угле охвата в гранича¬ щей с металлом жидкости, угол выхода, который еще может охватить звуковая оптика, составляет 14,5°. Подставляя это значение угла в выражение (340), получаем Таким образом, разрешающая способность уль¬ тразвукового прибора чрезвычайно велика и пре¬ восходит разрешающую способность сильней¬ ших иммерсионных объективов микроскопов. Так, например, используя волны длиной0,89мм, можно легко получить изображения сверлений в алюминиевой болванке, диаметр которых со¬ ставляет 0,9, 0,7 и даже 0,5 мм. Применяя спе¬ циальные телелинзы, удается обнаруживать де¬ фекты в образцах, лежащие на глубине до40лш. Такой метод, следовательно, приблизительно в 80 раз чувствительнее, чем метод простого ультразвукового просвечивания, предложенный Соколовым, ибо, как следует из фиг. 479, мини¬ мальный обнаружимый его методом дефект при глубине 40 мм и частоте 7 мггц имеет диаметр 8 мм. В табл. 96 приведены длины ультразвуковых волн в различных материалах при частотах 1, 3, 5 и 7 мггц. Подводя итог, можно сказать, что ультра¬ звуковой дефектоскоп Польмана является боль¬ шим успехом в деле испытания готовых деталей. Благодаря простоте обращения с ним и его надеж¬ ности прибор этот можно с успехом использовать и при серийных испытаниях (см., например, [3782]). Описанный универсальный прибор может просвечивать детали, диаметр которых не превос¬ ходит 100 мм. Поэтому Польман [3782] построил второй, работающий на том же принципе при- Таблица 96 ДЛИНЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ЕОЛН в РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛАХ ПРИ ЧАСТОТАХ 1, 3, 5 и 7 мггц Длина волны (в мм) при частоте Материал 1 мггц 3 мггц 5 мггц 7 мггц Алюминий . . 6,22 2,07 1,24 0,89 Сталь .... 5,81 1,93 1,16 0,83 Латунь .... 4,43 1,45 0,89 0,63 Медь 4,62 1,54 0,92 0,66 Магний .... 2,37 0,79 0,47 0,34 Свинец .... 2,16 0,72 0,43 0,31 Бакелит . . . 2,59 0,86 0,52 0,37 Полистирол . . Стекло крон¬ 2,67 0,89 0,53 0,38 глас .... Стекло флинт¬ 5,66 1,88 1,13 0,81 глас .... Кварцевое 4,26 1,42 0,85 0,61 стекло . . . 5,57 1,89 1,11 0,79 Вода Трансформатор¬ 1,48 0,49 0,29 0,21 ное масло . 1,39 0,46 0,28 0,19 Воздух .... 0,34 0,12 0,06 0,05 бор, позволяющий при одном просвечивании получать изображения деталей диаметром до 500 мм. Продольный разрез этого прибора пока¬ зан на фиг. 529. Он выполнен в виде стационар¬ ной установки, так как большой размер просве¬ чиваемых с его помощью деталей требует нали¬ чия ряда дополнительных устройств. Располо¬ женный слева излучатель работает на частоте около 560 кгц и состоит из кварцевой мозаики Q диаметром 220 мм. Перед ней находится зву¬ ковая линза Lx, выполненная из сплошного алю¬ миния; линза рассчитана так, что звуковые лучи, попадая в нее, расходятся до 55 см в диаметре, а по выходе из линзы на расстоянии около 125 мм вновь начинают сходиться. Средой, обеспечиваю¬ щей связь кварцевой мозаики с алюминиевой лин¬ зой, служит ртуть. Приемная часть установки состоит из звуковой линзы L2, экрана S, освети¬ тельного устройства В и зеркал MjhM2, позво¬ ляющих наблюдать изображение сверху. Вся установка погружена в резервуар с водой. Испытываемый образец W погружается в воду непосредственно перед излучателем. Наводка на фокус осуществляется перемещением экрана S' при помощи рычага Я. Для устранения стоячих* волн в резервуаре и приемнике излучаемая ча¬
§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 461 стота модулируется приблизительно на ±4%. Разрешающая способность такого большого при¬ бора, естественно, значительно меньше, чем универсального прибора; тем не менее дефекты, имеющие в диаметре 10—20 мм, обнаруживаются вполне уверенно. но использовать и описанный в гл. III, § 4, п. 5 метод поверхностного рельефа1). В заключение нужно остановиться еще на одной разновидности ультразвуковых дефекто¬ скопов, разработанной Соколовым [4128, 4129, 4131] и названной им ультразвуковым микроско- Ф и г. 529. Большой ультразвуковой дефектоскоп Польмана. Далее следует остановиться на работе Барбье (171], в которой описывается лабораторный макет установки для получения акусических изобра¬ жений. Исследуемый объект, например крест или сетка, погружается в воду и облучается ультразвуковыми волнами (/=2,3 мггц), кото¬ рые при помощи вогнутого зеркала (7^= 150 мм) отражаются на некоторую плоскость. Возникаю¬ щее в этой плоскости акустическое изображение воспринимается точечным кристаллическим при¬ емником. Переменное напряжение от приемника усиливается, выпрямляется и подводится к шлей¬ фовому осциллографу. При отклонении шлейфа осциллографа луч света через систему заслонок падает на экран с маленьким отверстием, кото¬ рое проецируется на фотопластинку. Пластинка жестко связана с кристаллическим приемником и перемещается вместе с ним. Таким образом, гна пластинке возникает фотография акустиче¬ ского изображения, принимаемого кристалличе¬ ским , приемником. В принципе для получения видимых изображений дефектов в изделиях мож- пом. Принцип действия этого прибора схемати¬ чески изображен на фиг. 530. В сосуде с жид¬ костью расположен кварц Q; излучаемые им Фиг. 530. Схема ультразвукового микро¬ скопа Соколова. ультразвуковые волны «освещают» объект наб¬ людений—тело О. Звуковая линза L проецирует акустическое изображение объекта на тонкую кварцевую пластинку Р, вырезанную по оси X; г) См., например, [1971].—Прим. ред.
462 Глава VI. Различные применения ультразвука В гл. II, § 5, п. 5 упоминалось, что под дей¬ ствием ультразвуковых полей в жидкостях воз¬ никают избыточные давления и напряжения рас¬ тяжения, измеряемые многими атмосферами, а также очень большие скорости и в особенности ускорения частиц жидкости. Поэтому не уди¬ вительно, что на границах раздела несмешиваю- щихся жидкостей и на границах раздела между жидкими и твердыми телами в ультразвуковых полях можно наблюдать особые явления. 1. Образование эмульсий Уже в 1927 г. Вуд и Лумис [2174] показали, что под действием интенсивных ультразвуковых волн такие несмешивающиеся жидкости, как вода и масло или вода и ртуть, образуют эмуль¬ сии. Если в стеклянный сосуд налить слоями друг над другом две несмешивающиеся жидко¬ сти, например воду и бензол, и подвергнуть их снизу действию интенсивных ультразвуковых волн (погрузив сосуд в масляную баню, прони¬ зываемую ультразвуковыми волнами,—лучше всего в область возникновения фонтана), то мож¬ но увидеть, как бензол над поверхностью раздела быстро мутнеет, а вода внизу также медленно становится мутной. Таким образом, в бензоле образуется водная эмульсия, а в воде—эмуль¬ сия бензола. Помутнение последней при дли- фотоэлектронного преобразователя, освещается сбоку ультрафиолетовым светом. Излучаемые Фиг. 531. Ультразвуковой дефектоскоп Соколова. § 5. ДИСПЕРГИРУЮЩЕЕ И КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА тельном облучении становится значительно силь¬ нее, чем для лежащей сверху водной эмульсии, и в дальнейшем картина не меняется. Без осо¬ бых трудностей в течение 1—2 мин. в 1 л воды удается эмульгировать 50—60 см3 бензола. Естественно предположить, что эмульгиро¬ вание происходит вследствие выброса частиц воды ультразвуковыми волнами в находящийся над водой бензол. Однако опыты Ричардса [1710, 1717] показали, то это не является един¬ ственной причиной. Ричардс установил, что эмульгирование происходит особенно сильно на границах раздела между жидкостью и источни¬ ком колебаний и между жидкостью и стенками сосуда. Например, если в стеклянном сосуде, стенки которого хорошо смочены водой, обра¬ зовать слой бензола над слоем воды, то под дей¬ ствием ультразвуковых волн на стенках сосуда будет наблюдаться сильное эмульгирование, в то время как граница раздела между водой и бен¬ золом остается еще прозрачной. Сильное влияние стенок сосуда проявляется еще и в том, что материал стенок при облучении ультразвуковыми волнами образует мелкодис¬ персный коллоидный раствор в жидкости. Так, после короткого облучения ультразвуковыми *) Более подробно методы визуализации изложены в гл. 111, § 4.—Прим. ред. эта пластинка образует днище электроннолуче¬ вой трубки Электронный луч построчно ска¬ нирует пластинку Р и выбивает из нее вторичные электроны. В силу прямого пьезоэлектрического эффекта интенсивность потока вторичных элект¬ ронов зависит от силы падающего на пластинку Р звука. Вторичные электроны улавливаются ано¬ дом А; напряжение в цепи последнего усиливается в усилителе V и используется для модуляции электронного пучка во второй электроннолучевой трубке /С2. Если развертки в обеих трубках осу¬ ществляются синхронно, то на экране трубки К2 возникает увеличенное изображение акустиче¬ ской картины, проецируемой на пластинку Р. Согласно Соколову, такое устройство при рабо¬ те на частоте 109 гц дает увеличение порядка 104 раз. Аналогичное устройство, также предложен¬ ное Соколовым [4131], схематически показано на фиг, 531. На оборотной стороне кварцевой пластинки Р, на которую проецируется аку¬ стическое изображение, нанесен фотоэлектриче¬ ский слой. Пластинка Р, образующая катод фотокатодом электроны при помощи электрон¬ ной оптики, состоящей из магнитной М и элект¬ ростатической Е электронных линз, переносят¬ ся на флуоресцирующий экран трубки, где, та¬ ким образом, создается увеличенное оптическое изображение проецируемого на пластинку Р акустического изображения. К сожалению, под¬ робности конструкции таких приборов, как, например, наивыгоднейшая толщина кварцевой пластинки Р, до сих пор не опубликованы1).
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 463 волнами прозрачная вода в тщательно очищен¬ ном сосуде дает отчетливый эффект Тиндаля [1710]. Кроме того, при образовании эмульсии под действием ультразвука решающее значение могут иметь внешнее давление и наличие в жид¬ кости пузырьков воздуха и растворенных газов. Роговский и Золльнер [1748] показали, что при эмульгировании систем типа масло—вода (например, анилин—вода, толуол—вода, этилен- гликоль—вода) сильное влияние оказывает нали¬ чие газа как третьей фазы. Наличие газа в зна¬ чительной степени ускоряет процесс эмульги¬ рования, а иногда является необходимым усло¬ вием. Получить эмульсии полностью обезга- женных препаратов не удается. Согласно опытам Бонди и Золльнера [308], в процессе образования эмульсии существенную роль играет кавитация. Под кавитацией (см. § 7 этой главы) в гидродинамике подразумевают образование пустот в жидкости в результате разрыва ее при больших отрицательных избы¬ точных давлениях. Это явление может иметь место в интенсивных ультразвуковых полях. Золльнеру [1962] удалось показать, что подоб¬ ные пустоты особенно легко образуются вблизи поверхностей раздела. Их образованию способствуют растворенные газы, которые в из¬ вестной степени являются инициаторами про¬ цесса. Этим объясняется тот факт, что наличие газа благоприятствует образованию эмульсии. В вакууме и при высоких внешних давлениях кавитация не происходит и, согласно наблю¬ дениям Харви [803] и Бонди и Золльнера [308], не происходит также эмульгирования. Эмуль¬ гирование ускоряется при внезапном смыкании пустот, образовавшихся при кавитации. Поэто¬ му при высоких концентрациях растворенные газы неблагоприятно влияют на процесс эмуль¬ гирования, так как они приводят к замедлению смыкания пустот. Повышение внешнего давления сначала уве¬ личивает эмульгирующее действие ультразвука. Максимум достигается приблизительно при 1500 мм рт. ст., после чего дальнейшее увеличе¬ ние внешнего давления понижает эмульгирую¬ щее действие ультразвука. С одной стороны, повышенное давление способствует смыканию пустот, возникших при кавитации, но, с другой стороны, слишком большое давление может вооб¬ ще воспрепятствовать образованию пустст. При пониженном внешнем давлении (например, для системы толуол—вода при давлении меньше 100 мм рт. ст.) эмульгирование не наблюдается, так как затрудняется смыкание возникающих пустот. Помимо кавитации, на образование эмуль¬ сии благоприятно влияют турбулентные тече¬ ния жидкости, всегда возникающие под дей¬ ствием сильных ультразвуковых полей. Концентрация эмульсии и достижимая вели¬ чина частиц зависят от природы веществ, ин¬ тенсивности и продолжительности облучения и от размеров и формы сосуда. Бонди и Золльнер [307] провели количественные исследования за¬ висимости концентрации эмульсии и величины частиц дисперсной фазы от энергии ультразвука и длительности облучения. Их данные для си¬ стем толуол—вода и толуол—водный раствор олеата натрия приведены в табл. 97 и 98. Таблица 97 ЗАВИСИМОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭМУЛЬСИИ ОТ ТОКА В АНОДНОМ КОНТУРЕ ЛАМПОВОГО ГЕНЕРАТОРА И ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ОБЛУЧЕНИЯ Все опыты были проведены с 3 см3 толуола и 3 см3 воды или 1-процентного раствора олеата натрия. Мерой звуковой энергии при частоте 250 кгц являлся ток в анодном контуре лампового генератора. Согласно табл. 97, для чистых эмуль¬ сий без стабилизатора (олеата натрия) при уве¬ личении энергии звука и длительности облуче¬ ния верхняя граница концентрации составляет 4,2—4,5%. При токе 80 ма эта концентрация до¬ стигается через 3 мин., а при токе 115 ма—уже через 30 сек. Постоянство этого предела при увеличении энергии звуковых волн обусловлено, по всей вероятности, одновременным ускоре¬ нием коагуляции диспергированных частиц, о чем будет идти речь в § 6, п. 2 настоящей главы (см. также Чампбелл и Лонг [2627]). Уменьше¬ ние эмульгирования с увеличением длительности облучения является следствием нагревания жид¬ Дисперсная фаза (объемн. %) при длительности облучения (мин.) а) Толуол—вода Полное эмульгирование до 75%
464 Глава VI. Различные применения ультразвука Таблица 98 ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ ОТ ТОКА В АНОДНОМ КОНГУРЕ ЛАМПОВОГО ГЕНЕРАТОРА ЙОГ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА 10—12 кости, благодаря которому процесс эмульги¬ рования замедляется и процесс коагуляции начи¬ нает преобладать. Для системы толуол—раствор олеата натрия с увеличением энергии звуковых воли и длительности облучения концентрация эмульсии повышается и при максимальной энер¬ гии достигает теоретического предела (75%) уже через 30 сек. В табл. 98 приведены данные об относитель¬ ном содержании частиц различных размеров в общей диспергированной массе в зависимости от энергии ультразвука и длительности облу¬ чения. Наиболее мелкодисперсные эмульсии толуол— вода получаются при кратковременном воздей¬ ствии слабых ультразвуковых волн. При более длительном облучении и больших значениях энер¬ гии получаются более грубые частицы. Олеат натрия способствует образованию более тонких эмульсий. . Даниевский [481] исследовал зависимость об¬ разования эмульсий от частоты ультразвука для системы керосин—вода. Он работал с ча¬ стотами 150, 395, 1160, 3000 и 9000 кгц. Наиболь¬ шая скорость эмульгирования, т. е. число куби¬ ческих сантиметров керосина, переходящих в эмульсию в течение 1 мин., была найдена при частоте 150 кгц. При частоте 1160 кгц еще наблю¬ далось незначительное эмульгирование, а при более высоких частотах образования эмульсии установить не удалось. Последнее обстоятельство становится понятным, если принять во внимание, что скорость образования эмульсий пропорцио¬ нальна интенсивности звуковых волн только на¬ чиная с определенного значения интенсивности. При высоких ультразвуковых частотах это зна¬ чение соответствует интенсивностям, которые не могли быть достигнуты в опытах Даниевского. Одуин и Левавассер [2352—2354] исследо¬ вали влияние частоты ультразвука на образо¬ вание эмульсий вода—масло. При обычном эмульгировании в присутствии олеата натрия образуется эмульсия масла в воде, а в присут¬ ствии олеата бария—эмульсия воды в масле. В противоположность этому при образовании эмульсии под действием ультразвука характер эмульгирования не зависит от выбора стабилиза¬ тора и полностью определяется частотой ультра¬ звуковых волн. Так, например, при частоте ,960 кгц всегда (даже в присутствии олеата нат¬ рия) образуется эмульсия воды в масле. При более низких частотах (187, 240 и 320 кгц) всегда (даже в присутствии олеата бария) образуется эмульсия масла в воде. При промежуточных ча¬ стотах вообще не удается получить эмульсии; по всей вероятности, эти частоты действуют на эмульсию разрушающе. Выше 960 кгц скоро достигается область частот, при которых уже нельзя получить эмульсий масла в воде при по¬ мощи стоячих ультразвуковых волн; однако при помощи бегущих волн здесь еще удается получать эмульсии, во всяком случае при работе с малыми концентрациями. Сказанное справед¬ ливо, если к смеси не добавляют эмульгатора. В противоположном случае эмульсии масла в воде не могут быть разрушены, какой бы частоты ультразвук ни применялся, в то время как эмуль¬ сии воды в масле могут быть разрушены, напри¬ мер, ультразвуковыми волнами частотой 576 и 720 кгц. Было бы желательно подтвердить эти интересные результаты дополнительными иссле¬ дованиями. Помимо этого, в указанной работе исследовалось влияние температуры, вязкости, очистки и плотности эмульгируемого масла на процесс эмульгирования. Более подробное рассмотрение результатов этой работы выходит за рамки настоящей книги (см. также [4136]). Совсем иначе происходит эмульгирование рту¬ ти и других расплавленных металлов в воде и других жидкостях. Особенно детально иссле¬ довано образование эмульсий ртути в воде под действием ультразвука. Можно сослаться на Ток в кон¬ туре, ма Длитель¬ ность действия ультра¬ звука, мин. Относительная масса (%) дисперсной фазы, приходящаяся на частицы диаметром (,х) а) Толуол—вода б) Толуол—раствор олеата натрия
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 465 работы Булла и Золльнера [385], Бонди и Золль¬ нера [306, 307], Сата [1796], Маринеско [1288, 1289], Реджани [1696] и Клауса и Шмидта [454]. В отличие от систем типа масло—вода при обра¬ зовании эмульсий ртути в воде и других жидко¬ стях под действием ультразвука кавитация не играет никакой роли, так как эмульгирование наблюдается как в вакууме, так и при высоком внешнем давлении. Согласно Ричардсу [1710], а также Бонди и Золльнеру [306], эмульгирова¬ ние, по всей вероятности, протекает следующим образом. Под действием ультразвуковых волн вода проникает в ртуть, причем образуются пузырьки воды, окруженные тонкой оболочкой из ртути. Еще в ртути часть водных пузырьков соединяется в большие капли, причем тонкие металлические пленки, которые раньше отделя¬ ли их друг от друга, разрываются и распреде¬ ляются внутри образовавшегося пузыря воды в виде мелких ртутных капелек. Вместе с всплы¬ вающими пузырями воды капельки ртути про¬ никают в воду. При разрушении поднимающихся пузырьков воды окружающая их ртутная обо¬ лочка также распределяется в воде в виде мель¬ чайших капелек. Золльнер [79] подтвердил этот механизм эмульгирования. Он подвергал легко плавящий¬ ся металл в воде действию ультразвука и давал ему затвердеть, не прекращая облучение ультра¬ звуком. Благодаря многочисленным включениям жидкости затвердевший металл напоминал губку. Аналогичное доказательство было уже раньше дано Нордлундом1) для эмульгаторов ртути, основанных на чисто механических принципах; оно находится в соответствии с опытами Крем- нева [1123, 1124]. Возникающие ртутные эмульсии в основном являются гетеродисперсными. Лишь незначи¬ тельная часть ртути находится в коллоидном состоянии. Через 20 час. капельки ртути выпа¬ дают в виде тонкого серого осадка. Эмульгиро¬ ванию способствует ряд электролитов с одно¬ зарядными катионами, как например K3Fe (CN)6, K4Fe (CN)6, цитрат аммония, NH4OH, KCN в сла¬ бых концентрациях от 0,1 до 0,01 ммоль/л. Электролиты с многозарядными сильно адсорби¬ руемыми катионами менее пригодны. Особенно сильное эмульгирующее действие оказывают мыла и сапонин, а также слабокислые или слабощелоч¬ ные растворы желатины. В неводных жидкостях, как например ски¬ пидар, керосин, бензилбензоат, нитробензол, оливковое масло, Булл и Золльнер [385] полу¬ чили под действием ультразвука очень плот¬ ные, но нестойкие ртутные эмульсии. Менее плотные, но более стойкие эмульсии с обильным осадком были получены в лигроине, циклогек- сане, ксилоле, пропиловом спирте, пропионовой кислоте и этиловом эфире. Так же как и в случае эмульсий масло—вода, для ртутных эмульсий при увеличении дли¬ тельности воздействия ультразвука достигается предельное значение концентрации. Это показали опыты Бонди и Золльнера [307] (см. табл. 99). Таблица 99 ЗАВИСИМОСТЬ КОНЦЕНТРАЦИИ РТУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ ОТ ТОКА в АНОДНОМ КОНТУРЕ ГЕНЕРАТОРА И ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ Концентрация дисперсной фазы (г/л) при а) Ртуть в растворе цитрата натрия б) Ртуть в 0,05-процентном растворе лизальбиновой кислоты *) I. N о r d 1 u n d, Dissertation, Uppsaia, 1918; Kolloid. Zs., 26, 121 (1920). 30 Л. Бергман В этих опытах в 5 см3 раствора цитрата нат¬ рия с концентрацией 2 ммоль!л диспергировалось не больше 0,5 см3 ртути. Предельная концентра¬ ция эмульсии составляет 6 г/л. Эта предельная концентрация достигается тем быстрее, чем выше энергия ультразвука. Наличие предельной кон¬ центрации является следствием достижения рав¬ новесия между эмульгирующим и коагулирую¬ щим действиями ультразвука. Если удалить излишнюю ртуть и подвергнуть эмульсию ртути в воде дальнейшему воздействию ультразвука, то в течение 2 мин. содержание ртути в эмуль¬ сии уменьшается от 5,8 до 0,8 г/л (Золльнер и Бонди [1964]). Согласно данным табл. 99, добавление стабилизатора эмульсии (0,05-про¬ центного раствора лизальбиновой кислоты) по¬ вышает концентрацию ртути в эмульсии в 10 раз.
466 Глава VI. Различные применения ультразвука В табл. 100, аналогичной приведенной выше табл. 98 для толуола, дана зависимость степени дисперсности ртутной эмульсии от энергии уль¬ тразвука и длительности его воздействия. Из этой таблицы видно, что при добавлении стаби¬ лизатора размеры диспергированных частиц зна¬ чительно больше, чем в случае чистой эмульсии; в то же время чистая эмульсия менее устойчива. Таблица 100 ЗАВИСИМОСТЬ СТЕПЕНИ ДИСПЕРСНОСТИ РТУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ ОТ ТОКА в АНОДНОМ КОНТУРЕ ГЕНЕРАТОРА И ОТ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА Ток в кон¬ туре, ма Длитель¬ ность действия ультра¬ звука, мин. Относительная масса (%) дисперсной фазы, приходящаяся на частицы диаметрЪм (pi) 0—1 1—2 1 2-3 1 3—4 4—5 5-6 6-7 а) Ртуть в растворе цитрата натрия 60 15 1,2 32 . 26 41 0 0 0 70 V2 3,5 37 40 20 0 0 0 70 5 1,8 31 30 25 13 0 0 100 1! 4 1,1 34 31 20 14 0 0 100 2 0,6 26 34 17 19 0 0 б) Ртуть в 0>05-процентном растворе лизалъбиновой кислоты Как было отмечено выше, эмульгирование ртути в других жидкостях может происходить и в вакууме, однако присутствие воздуха спо¬ собствует образованию эмульсии [306, 1748]. Значение газовой фазы при эмульгировании рту¬ ти было выяснено весьма точными исследова¬ ниями Сата [1796]. Он диспергировал ртуть в растворе цитрата калия встряхиванием и воз¬ действием ультразвука. Опыты проводились в вакууме, в атмосфере воздуха, в атмосфере водо¬ рода различной чистоты и в атмосфере азота. На фиг. 532 представлены результаты в виде рядов проб, которые располагаются слева напра¬ во в следующем порядке: 1) в атмосфере воздуха, 2) обезгажено в вакууме без перегонки, 3) одно¬ кратная перегонка в вакууме, 4) двукратная перегонка в вакууме, 5) в атмосфере водорода, полученного в вакууме из цинка и соляной кис¬ лоты, 6) в атмосфере водорода, полученного на воздухе из цинка, и соляной кислоты, 7) в атмо¬ сфере электролитически полученного водорода, 8) в атмосфере электролитически полученного водорода, подвергнутого дополнительной очистке, и 9) в атмосфере азота. Ряд а соответствует В Фиг. 532. Опыт, иллюстрирующий зна¬ чение газовой фазы при образовании ртут¬ ных эмульсий. а—диспергирование встряхиванием в течение 1 часа, б—диспергирование ультразвуком в тече¬ ние 2 мин., в—пробы, диспергированные ультра¬ звуком, после отстаивания в течение 14 час. диспергированию путем встряхивания в течение 1 часа, ряд б—диспергированию под действием ультразвука с частотой 450 кгц в течение 2 мин., ряд в—воспроизводит пробы б после отстаива¬ ния в течение 14 час. Из числа проб, полученных путем встряхи¬ вания, сильное эмульгирование наблюдалось только в пробе 1, а слабое эмульгирование— в пробах 2 и 5, которые содержали следы возду¬ ха и, следовательно, кислорода. В то же время при воздействии ультразвука во всех пробах образуются эмульсии различной степени мут¬ ности вплоть до совершенно непрозрачных (про¬ бы 1, 5 и 6). Однако, по-видимому, все эти эмуль¬ сии нестабильны и не являются истинными кол¬ лоидными системами. Вне ультразвукового поля они постепенно осаждаются и после 48—96 час. становятся совершенно прозрачными.
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 467 Эти опыты Сата показывают, что кислород играет особую роль в процессе образования эмульсии. Они находятся в соответствии с наб¬ людениями Веймарна, согласно которым при образовании коллоидных растворов ртути моле¬ кулы кислорода воздуха и молекулы раство¬ ренного стабилизатора (например, цитрата ще¬ лочного металла) взаимодействуют с ртутью, и образующиеся соединения ртути стабилизи¬ руют коллоидный раствор. Эмульсии ртути в воде, получаемые в ваку¬ уме, весьма мало стабильны и быстро осаждают¬ ся, причем диспергированная ртуть в течение получаса полностью объединяется с недиспер- гированным металлом. Напротив, эмульсии, об¬ разованные в присутствии газовой фазы, значи¬ тельно более устойчивы, и осаждающиеся через некоторое время капельки ртути образуют серую массу, которая лишь очень медленно соединяется с остальным металлом. Даже через несколько дней значительную часть осадка можно снова диспергировать встряхиванием. В присутствии стабилизаторов типа мыла, сапонина, желатины или лизальбиновой кислоты наличие газовой фазы не оказывает никакого влияния. Особенно заметное влияние газовая фаза оказывает при образовании эмульсий в таких жидкостях, как бутиловый спирт, ами¬ ловый спирт, нитробензол, анилин и т. д. (см. табл. 101, содержащую результаты измерений Бонди и Золльнера [307]). Таблица 101 ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РТУТНОЙ ЭМУЛЬСИИ СО ВРЕМЕНЕМ Концентрация дисперсной фазы, г/л Время после воздей¬ при диспергировании в нитробензоле при диспергировании в я-бутиловом спирте ствия уль¬ тразвука в атмо¬ сфере воздуха в вакууме в атмо¬ сфере воздуха в вакууме 1 МИН. 8,4 6,4 7,6 6,0 30 мин. 6,4 1,6 3,5 1,2 3 часа 5,0 1,3 2,4 1,5 16 час. 4,1 0,9 2,0 Почти про¬ 48 час. 3,0 Почти про¬ зрачна 1,6 зрачна Прозрачна Бонди и Золльнер [307] исследовали эмуль¬ гирование ртути в органических жидкостях. Они измеряли достижимую степень дисперсности и величину частиц. Очень хорошим стабилизато¬ ром’оказался каучук. Особенно концентрирован¬ ные эмульсии удалось получить в вязких жид¬ костях типа глицерина, гликоля, бензилового спирта и т. п. Некоторые другие металлы в расплавленном состоянии также могут образовывать эмульсии в жидкостях. Еще в 1933 г. Маринеско [1288, 1289] получил эмульсии металлов с низкой тем¬ пературой плавления (щелочные металлы, их сплавы) и белого фосфора в спирте, масле, глицерине, керосине и т. д. Аналогичные опыты с успехом провели также и Бонди и Золльнер [305, 307]. Особенно тонкие, частично коллоид¬ ные, эмульсии образует сплав Вуда в бромбен- золе, бромнафталине и тетрахлорэтане. Щелоч¬ ные металлы в парафине, ксилоле и т. п. обра¬ зуют очень плотные ярко окрашенные эмульсии: с натрием получается фиолетово-красная, а с ка¬ лием—сине-зеленая дисперсные системы. Имеется ряд обзорных работ, посвященных явлениям, которые наблюдаются при образова¬ нии эмульсий под действием ультразвука [80, 81, 305, 1295, 2300]. Что касается техники эмульгирования при помощи ультразвука, то в области частот около 300 кгц обычно применяются пьезоэлектрические излучатели. Для работы в интервале частот 15—30 кгц с успехом могут быть использованы магнитострикционные излучатели. До сих пор еще не установлено, лучше или хуже дей¬ ствуют такие низкие частоты, чем обычно при¬ меняемые более высокие частоты. Действие маг¬ нитострикционных излучателей может быть уси¬ лено, если одну из эмульгируемых жидкостей заставить сливаться с другой вблизи излучающей поверхности, например, подводя ее сквозь отвер¬ стия в магнитострикционном стержне [2056]. Если обе жидкости образуют два слоя в одном сосуде, то, согласно Гертцу и Визнеру [846], головку магнитострикционного излучателя сле¬ дует снабдить сквозными каналами, соединяю¬ щими торцевую поверхность с периферией. Во¬ круг стержня возникают токи жидкости, и в зону кавитации перед стержнем, где процесс эмульги¬ рования особенно интенсивен, все время вовле¬ каются новые порции жидкости. При этом, есте¬ ственно, торец стержня должен находиться на поверхности раздела между двумя эмульгируе¬ мыми жидкостями. В патентной литературе [642, 1227, 1458, 2022, 2118, 4136] описаны и другие конструкции эмульгирующих приспособлений. Практически весьма важным является вопрос о том, какие количества жидкости можно эмуль¬ гировать при помощи ультразвука. Посредством 30*
468 Глава VI. Различные применения ультразвука описанного выше магнитострикционного излу¬ чателя со специальной головкой удается в тече¬ ние 5 мин. получить 450 см3 9-процентной эмуль¬ сии масла в воде при потребляемой электриче¬ ской мощности 670 вт [987]. Производительность Фиг. 533. Образование эмульсии в резервуаре ем¬ костью 50 л. а—свисток еще не работает, б—через i/l6 сек- после включения, в—через 1/4 сек., г—через г/2 сек., д—через 1 сек., е—через 2 сек. после включения. пьезоэлектрических генераторов примерно того же порядка. Если необходимо получать боль¬ шие количества эмульсии, то нужно использовать принцип непрерывного протекания жидкостей, так как описанная аппаратура может одновре¬ менно обрабатывать лишь х/2—1 л жидкости и получение 5 л эмульсии с одним аппаратом занимает около 1 часа. Известным шагом вперед в этом отношении явились опыты Яновского и Польмана [987], которые использовали описанный в гл. II, § 1, п. 3 ультразвуковой жидкостный свисток. Напри¬ мер, чтобы получить эмульсию масло—вода, можно вводить под давлением через свисток масло в воду или наоборот. Каждая капля масла проходит при этом через зону наиболее силь¬ ного воздействия ультразвука (зону максималь¬ ной кавитации), где она быстро и полностью эмульгируется. Производительность можно повы¬ сить, если осуществить круговой процесс, т. е. пропускать образовавшуюся эмульсию еще раз через свисток. На фиг. 533 представлены 6 кадров киноленты, которые дают представление о ходе и скорости процесса эмульгирования мас¬ ла в воде при помощи ультразвукового свистка. Наполненный водой резервуар содержал 50 л жидкости. Уже через 2 сек. эмульгирование до¬ стигло значительной степени (см. последний снимок). Яновский и Польман показали, что главную роль в процессе эмульгирования при помощи жидкостного свистка играют ультразвуковые волны, а не истечение масла из сопла. Они поста¬ вили два опыта: в одном из них свисток работал Масло Фиг. 535» Устройство для эмульгирования с ультразвуко¬ вым свистком. Фиг. 534. Срав¬ нение эмульсий, полученных при помощи свистка (а) и сопла (б) после отстаива¬ ния. с возбудителем ультразвука (ножом), а в другом— без него. На фиг. 534 показаны обе образовав¬ шиеся эмульсии через 4 дня, т. е. после их раз¬ рушения. Над еще мутной водой плавает масло, ранее содержавшееся в эмульсии. Видно, что при помощи свистка (левый сосуд) образуется 20-процентная, а при простом истечении из соп¬ ла—5-процентная эмульсии. Следует отметить, что под действием ультразвука образуется, более тонкая и медленнее разрушающаяся эмульсия. Для получения очень тонких и однородных эмульсий бесполезно работать с резервуаром больших размеров, т. е. с большим избытком одной из жидкостей. Поскольку вода, находя¬ щаяся у стенок резервуара, не принимает в этом случае непосредственного участия в процессе эмульгирования, она способствует лишь разба¬ влению эмульсии. На фиг. 535 изображено более совершенное устройство для эмульгирования. Масло вводится через ультразвуковой свисток,
§ 5. Диспергирующее и коллоид но-химическое действия ультразвука 469 находящийся в заполненном водой резервуаре возможно меньшего объема. Одновременно к ме¬ сту образования ультразвука подводится вода в желаемой пропорции. Непрерывно образую¬ щаяся эмульсия переходит в приемник, из кото¬ рого готовая эмульсия выводится на половине высоты сосуда. Благодаря этому избыточные ко¬ личества неполностью эмульгировавших состав¬ ных частей оседают и не выводятся вместе с го¬ товой эмульсией. По-видимому, в будущем ультразвуковой сви¬ сток будет играть большую роль в технике эмуль¬ гирования. Следует отметить, что первоначаль¬ ные затраты и эксплуатационные расходы при использовании ультразвукового свистка зна¬ чительно меньше, чем при использовании маг¬ нитострикционных и пьезоэлектрических излу¬ чателей ультразвука. Большое значение имеет применение эмуль¬ гирования ультразвуком для фармацевтических целей. Мы вернемся к этому вопросу в § 12, п. 5 настоящей главы. Здесь можно лишь отме¬ тить, что, например, Майерс и Блумберг [1392] получали эмульсии жира в жидкостях для внутривенного введения. Эмульгирование при помощи ультразвука может найти применение и в парфюмерии, тем более что в этом случае речь идет об обработке малых количеств жид¬ кости. Дальнейшими областями применения являются синтетическая химия и пищевая про¬ мышленность. Туманский [2079] получал пара¬ финовые эмульсии при помощи магнитострик¬ ционного излучателя. По данным Попова [1630], степень дисперсности и стабильность маргари¬ новых эмульсий, полученных при помощи ультра¬ звука, выше, чем при обычном способе произ¬ водства. Гор и Ведекинд [32] полагают, что не исключена возможность повышения усвояемо¬ сти пищевых жиров (маргарина и т. п.) после их облучения ультразвуком. Чамберс [422] показал, что в результате такого облучения ство- раживаемость молока понижается, так что оно лучше усваивается и переваривается. Петерсен [1558, 3743] сообщает еще об одном важном практическом применении ультразву¬ кового эмульгирования нерастворимых в воде веществ. При флотационном обогащении руд до¬ бавляемая к взвеси руды флотационная жид¬ кость должна быть возможно более тонко диспер¬ гирована, чтобы при малом ее расходе покрыть огромную поверхность частиц минерала гидро¬ фобной оболочкой. Особо важное значение имеет степень дисперсности при использовании нерас¬ творимых в воде флотационных жидкостей (олеи¬ новая кислота, нафтеновая кислота). Петерсен обнаружил, что во многих случаях эмульсии, полученные при помощи ультразвука, дают су¬ щественно лучшую флотацию, чем относительно грубые и нестабильные эмульсии, полученные обычным механическим способом. Кратковре¬ менное облучение взвеси руды во время или после добавки регулирующей флотационной жидкости позволяет во многих случаях добиться замет¬ ного увеличения селективности флотации и по¬ вышения выхода металла [3743]. При этом ока¬ зывается, что низкие частоты порядка 20 кгц более эффективны, чем частоты порядка 300 кгц. Ояма и Танака [3704] показали, что эмульгиро¬ вание флотационной жидкости ультразвуком уменьшает время флотации и повышает количе¬ ство получаемой руды. Предложения по исполь¬ зованию ультразвука для целей флотации со¬ держатся также в патенте Барцано и Данардо [180]. Биске [2478] отмечает, что при использова¬ нии ультразвука и применении подходящего эмульгатора можно получить очень тонко диспер¬ гированную топливо-водную эмульсию. Доба¬ вление этой эмульсии к горючему для транспорт¬ ных двигателей внутреннего сгорания повышает его октановое число и увеличивает мощность дви¬ гателя благодаря более полному сгоранию (см. также патент Эвери [2762], в котором описаны способы получения таких эмульсий). 2. Диспергирование твердых тел в жидкостях. Очистка при помощи ультразвука Проблема диспергирования твердых тел в жид¬ костях при помощи ультразвука подвергалась всестороннему исследованию. В п. 1 этого пара¬ графа уже отмечалось, что Ричардс [1710] наблюдал эффект Тиндаля после воздействия ультразвуком на чистую воду в хорошо очищен¬ ном сосуде. Это позволило ему сделать вывод о диспергировании материала стенок сосуда в воде под действием ультразвуковых волн. Булл и Золльнер [385] диспергировали галлий в воде и получили очень концентрированную стабиль¬ ную суспензию с металлическим блеском. По¬ скольку температура плавления галлия очень низка (29,8°С), процесс эмульгирования заклю¬ чается, вероятно, в поверхностном плавлении галлия под действием ультразвука и распылении его в жидкость. Используя ультразвуковые волны большой интенсивности с частотой 400 кгц, Ржевкин и Островский [1760] получили очень тонкие вод¬ ные эмульсии Hg, S, Sn, Bi, Pb, Си, Ag, а также различных масел и парафина. В работе не при¬
470 Глава VI. Различные применения ультразвука водится точного описания конструкции приме¬ нявшейся аппаратуры. Размеры частиц S, РЬ, Sn и Bi составляли 106см, так что можно предпо¬ лагать, что в этих случаях речь идет о настоящих коллоидных растворах с сильным эффектом Тин¬ даля (см. также Малис [3478]). Фиг. 536. Разрушающее действие ультразвуковых волн. а—стальное лезвие до облучения ультразвуком, б—стальное лез¬ вие после 10-минутного воздействия ультразвука, в—оловянная фольга, обтягивающая дно стакана, после 8-минутного воздей¬ ствия ультразвука в масляной ванне. Рено [4973] путем облучения ультразвуком диспергировал ртуть и серебро в пиридине (C5H5N), используя обменную реакцию между сильно электроположительным металлом, напри¬ мер магнием, и растворами HgJ2 или AgN03 в пиридине. В этом случае ультразвук активи¬ рует поверхность магния. Этим способом Рено [3846] удалось создать органические соединения магния; при этом под действием ультразвуковых волн в реакции не принимают участия инертные галоидные атомы, например атом хлора в С6Н5С1. Клаус и Шмидт [454] провели количествен¬ ные исследования диспергирования твердых ме¬ таллов (Pb, Fe, Ag). Число и степень дисперсности частиц металла тем больше, чем больше мощ¬ ность ультразвука и длительность его воздей¬ ствия. Чем более раздроблен металл, вводи¬ мый в жидкость, подвергаемую действию ультра¬ звука, тем меньше размеры частиц. Фиг. 536 иллюстрирует сильное действие ультразвуко¬ вых волн на металл. На фиг. 536,а изображено стальное лезвие до воздействия ультразвука, на фиг. 536,6—то же лезвие после 10-минутного воздействия ультразвуковых волн в масле. При столь малом времени воздействия разрушающее действие кавитации исключено. Еще более отчет¬ ливо видно разрушающее действие ультразву¬ ковых волн на фиг. 536,6, где изображено обтя¬ нутое оловянной фольгой дно стакана, подверг¬ нутое в течение 8 мин. воздействию ультразвука в масляной ванне. Однако, вообще говоря, по¬ лезный эффект при диспергировании чистого, твердого металла только под действием ультра¬ звуковых волн без использования дополнитель¬ ных вспомогательных средств весьма невелик. На основании собственных опытов Золльнер [1963] подвергает сомнению результаты Ржев- кина и Островского. Золльнер обнаружил, что чистые металлы в больших кусках вообще не дис¬ пергируются в жидкости под действием ультра¬ звука вследствие слишком больших межмолеку- лярных сил сцепления в металле. Отмеченное другими исследователями диспергирование яв¬ ляется кажущимся и связано главным образом с разрушением слоя окиси, которым покрыто большинство металлов или которым покрываются металлы в жидкости. Золльнер считает, что об истинном диспергировании твердого веще¬ ства можно говорить лишь в том случае, если твердое тело диспергируется после шести или семи повторных облучений в чистой, все время сменяемой воде. Сравнительно легко диспергируются в воде слюда, гипс, стеатит, железный блеск, сера и графит [1963]. Во избежание коагуляции полез¬ но добавлять немного слабого электролита, например гидроокиси аммония. В последнее время Гертнер [4726] исследо¬ вал процесс диспергирования взвешенных в воде инертных неорганических веществ типа карбо¬ натов магния, свинца, бария и сульфата бария под действием ультразвуковых волн различной частоты (70—1500 кгц). Оптимальные результа¬ ты были достигнуты при частоте 500 кгц и кон¬ центрациях около 0,002 г/см3. Кроме того, было показано, что диспергирование сильно зависит от формы кристаллов вещества. Чем точнее обра¬ зован кристалл, тем более он устойчив по отно¬ шению к воздействию ультразвуковых волн. Кристаллы с дефектами поверхности легко раз¬ рушаются. Вполне возможно также, что одно и то же химическое вещество в связи с различием кристаллических форм в одном эксперименте подвергнется сильному воздействию ультра¬ звука, в другом—останется без изменений. Матьё-Зиго и Левавассер [1324] пытались при помощи ультразвука разложить на отдель¬ ные кристаллики тонкий осадок сульфата ба¬
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 471 рия в воде, который при наблюдении под элек¬ тронным микроскопом оказался состоящим из скопления множества микрокристаллов. Было найдено, что после определенного времени воз¬ действия наступает насыщение, и дальнейшее диспергирование невозможно. Кроме того, уда¬ лось показать, что для диспергирования суще¬ ствует оптимальная частота ультразвука; при величине частиц около 100 гпр. эта частота ле¬ жит в области 1000 кгц. Эти же исследователи изучили диспергирова¬ ние каолина и монмориллонита [3519]. В этом случае также для достижения наиболее тонкого диспергирования необходимо использовать опре¬ деленные частоты (960 кгц для каолина и 320 кгц для монмориллонита). Об аналогичном приме¬ нении ультразвука в керамической промышлен¬ ности см. Дикинсон [2692], а также Слих и Бик- сби [4113]. Берковиц [2453] при помощи уль¬ тразвуковых волн с частотой 25 кгц частично растворял или диспергировал в пиридине раз¬ личные сорта угля. Хетфилд, Эмертон и Рист [4749] эксперимен¬ тально показали, что латекс, полученный высу¬ шиванием 40-процентной суспензии, можно снова диспергировать в воде при условиях малого со¬ держания в жидкости твердых веществ, дли¬ тельности облучения не более 2 мин. и исполь¬ зования мягкой воды. Действие ультразвуковых волн на коллоид¬ ные растворы приводит к дальнейшему умень¬ шению размеров частиц. Так, например, в золе V205, стоявшем в течение нескольких лет, раз¬ меры частиц уменьшились от 10—15 (л до 3 (л. Озвученный золь характеризуется весьма слабой полосатостью при течении. Во всех этих случаях причиной диспергирую¬ щего действия ультразвука считают кавитацию, так как диспергирования не наблюдается как при повышении внешнего давления, так и в вакууме. Зезюлинский и Туманский [1913], а также Туманский и Максимова [2081] с успехом полу¬ чали при помощи ультразвука как с добавками стабилизаторов (например, раствор сульфита), так и без них водные суспензии индантреновых красителей. Туманский [2080] исследовал роль газовой фазы в этом процессе (см. также [2088]). Ньюэлл [3640] указал на возможность эмульги¬ рования масляных красок в воде при помощи ультразвука. В связи с этим следует упомянуть также при¬ менение ультразвука в текстильной промышлен¬ ности при окраске тканей [3640, 4534, 4551]. Опыты Брауера [2538, 2539] с ультразвуком частотой 22 и 175 кгц показали, что при окраске индиговыми красителями озвучивание приводит, как правило, к более быстрому окрашиванию материала; при высоких частотах было отмечено более глубокое окрашивание, в особенности для натурального шелка, шерсти и перлона. Дли¬ тельность процесса окраски может быть при этом снижена на 74—х/6 от обычной. При этом существенно, чтобы окрашиваемый материал под¬ вергался действию ультразвуковых волн по всей своей ширине; поэтому на практике оказывается необходимым устанавливать в красильной ванне целый ряд источников ультразвука. Определяю¬ щее значение при решении вопроса и применении такой установки имеют ее цена и экономичность. Брауер, а также Рат и Мерк [3835, 3836] про¬ вели опыты по окрашиванию при воздействии обычных звуковых волн с использованием излу¬ чателей Боша (частота 100 гц). Однако эффек¬ тивность была значительно ниже, чем при работе с ультразвуком. Таким образом, в принципе можно при помощи озвучивания увеличить ско¬ рость, глубину и равномерность окрашива¬ ния. Новые опыты Александера и Мика [4576] показали, что для красителей, растворимых в воде, действие звуковых волн заключается лишь в увеличении механического перемешивания. Это означает, что излучатель ультразвука является в этом случае не чем иным, как сравнительно доро¬ гостоящей мешалкой для красильной ванны. Напротив, в случае нерастворимых красителей ультразвук благодаря своему диспергирующему действию улучшает самый процесс окраски. Вопрос о том, насколько звуковые колебания способствуют диффузии молекул красителя в во¬ локнах и в ванне, остается еще не ясным. Уразовский 12088] диспергировал иод в рас¬ творах камфоры и получил весьма стабиль¬ ные гидрозоли. При превышении оптимальной длительности озвучивания наступает коагу¬ ляция. Соте, Одуин, Левавассер и Вийэ [3956] предложили метод диспергирования в воде из¬ вестного инсектицида ДДТ (дихлордифенилтри- хлорэтан). К раствору препарата в бензоле до¬ бавляют воду, и эта смесь подвергается силь¬ ному воздействию ультразвука, пока весь бен¬ зол, в процессе кавитации испаряющийся в ка¬ витационные пустоты и выделяющийся в виде пузырьков, не будет полностью удален. В ре¬ зультате остается гомогенная взвесь ДДТ в во¬ де, дезинфицирующее действие которой весьма сильно. Взвесь 1 г ДДТ в 10 л воды мгновенно убивает личинки комара.
472 Глава VI. Различные применения ультразвука Бакингем [382] использовал облучение ульт¬ развуком для размельчения целлюлозы. Он указывает, что степень размельчения при этом отвечает той, которая получается на первой ста¬ дии обработки целлюлозы в голландерах (см. также [2707, 4100]). Ульрих [4304, 4305] предложил применять ультразвук для ускоренной обработки веществ, содержащих целлюлозу (например, соломы), при получении бумажной массы. Альгар и Гиртц [2301] установили, что волокна древес¬ ной целлюлозы, подвергнутые облучению ультра¬ звуком с частотой 22 кгц, набухают в воде силь¬ нее, чем необлученные волокна. При этом про¬ исходит одновременно продольное расщепление волокон на отдельные фибриллы. По данным Гралена и Берга [2920], облучение порошкообраз¬ ной древесины в воде ультразвуком с частотой 295 кгц приводит к разрушению биоструктуры древесины и к разрыву связей между лигнином и целлюлозой или другими углеводами. После облучения около 50% древесины можно раство¬ рить в аммиачном растворе окиси меди. Отто и Людтке [3697] показали, что облучение ультра¬ звуком ускоряет процесс освобождения лубя¬ ных волокон из стеблей и листьев растений или же позволяет его проводить при более низких температурах. При этом экономится материал и достигается более высокая прочность волокон. Подробности действия ультразвуковых волн в этом случае еще не ясны и требуют дальнейших исследований. Согласно Вуду и Лумису [2174], дисперги¬ рующее действие ультразвуковых волн можно использовать при анализе почвы, так как с их помощью удается в течение нескольких минут диспергировать в жидкости находящиеся в почве коллоиды. При обычных методах обработки сотрясением и центрифугированием процесс при¬ ходится повторять 20—30 раз. Крайнер [ 1116] ус¬ пешно использовал ультразвук в мокром методе обогащения руд. Он приготовлял суспензию необработанного материала в воде и подвергал ее воздействию интенсивных ультразвуковых волн. Этим способом, например, образец вывет¬ рившегося якобсита с большим содержанием кремнекислоты, который нельзя было обога¬ тить обычными способами, удалось за 5 мин. ультразвуковой обработки с последующим гра¬ витационным разделением разложить на желе¬ зистые кварцевые зерна и глинистую мелкозер¬ нистую массу, состоявшую главным образом из гидроокисей металлов. Затем этот промежуточ¬ ный продукт растирали в ступке с водой до тех пор, пока часто сменяемая вода не становилась прозрачной. После этого при воздействии ультра¬ звука в течение нескольких секунд образовыва¬ лась взвесь из отделявшихся окисей и гидрооки¬ сей металлов. Недавно Милло и Нуазетт [1362] успешно дис¬ пергировали при помощи ультразвука различ¬ ные глиносодержащие породы в целях извлечения глины. При ультразвуковом способе обработки выход был иногда в 100—1000 раз выше, чем при обычных механических методах. Ветцель [4402] использовал ультразвук с частотой 800 кгц и интенсивностью 3—4 вт/см2 для под¬ готовки образцов горных пород для микропа- леонтологических исследований. Он обнаружил, что микроископаемые при этом не разрушались. Пфефферкорн [3757] указывает, что при тра¬ влении кристаллов для исследования в электрон¬ ном микроскопе облучение ультразвуком при¬ водит к более равномерному воздействию протра¬ вы на более обширную поверхность и к более тонким фигурам травления. Размельчающее действие ультразвуковых волн в настоящее время с успехом используется для предотвращения образования котельной на¬ кипи в паровых котлах, бойлерах и т. п. [4566, 5136]. Даже при помощи слабых ультразвуко¬ вых волн можно добиться того, чтобы частицы извести не откладывались на стенках в виде твер¬ дого осадка, а погружались на дно вместе с уда¬ ляемой грязью. На фиг. 537 показан ультразву¬ ковой аппарат, построенный для этой цели по предложению Лузли и известный под названием «крустекс». Изображенный справа магнитострик- ционный излучатель (частота 27 кгц) привинчи¬ вается к стенке облучаемого котла. Присоеди¬ няемый к сети переменного тока прибор имеет выпрямитель, который заряжает конденсатор. Этот конденсатор разряжается через определен¬ ные промежутки времени при помощи термо-ртут- ного реле через катушку магнитострикционного излучателя, который посылает затухающий уль¬ тразвуковой импульс в воду котла. Трошер [4288] предложил использовать мощ¬ ные ультразвуковые колебания для снятия эма¬ ли с сосудов. Эмаль вследствие своей хрупкости не успевает следовать за колебаниями металли¬ ческой подложки и должна легко отделяться от нее. Большим шагом вперед в разрешении задачи диспергирования металлов в жидкостях при по¬ мощи ультразвука явились работы Клауса [450, 453]. Если во время электролиза катод подверг¬ нуть воздействию ультразвука, то металл, элек¬ тролитически осаждающийся на катоде уже в весьма тонко дисперсной форме, будет диспер-
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 473 тироваться еще сильнее и возвращаться в жид¬ кость. На фиг. 538 изображена схема соответ¬ ствующей экспериментальной установки. В ниж¬ нем сосуде, наполненном маслом, на электроде А с выводом Сг расположены одна или несколько Фиг. 537. Аппарат «крустекс» фирмы «Хильфикер» (Цюрих) для предотвращения образования котельной накипи. пластинок пьезокварца, служащих излучате¬ лями ультразвука (В2—верхний электрод с вы¬ водом С2). Сосуд N, через дно которого проникают ультразвуковые волны, содержит в подходящем электролите О горизонтально расположенный катод Р и состоящий из диспергируемого метал¬ ла анод S. В зависимости от условий процесса отделяющийся от анода S металл в более или менее тонко дисперсном состоянии осаждается на дно сосуда или образует эмульсию в жид¬ кости. На фиг. 539 приведены микрофотографии при 200-кратном увеличении дисперсных состояний ртути и серебра, полученных при помощи уль¬ тразвука с электролизом и без него. Степень ди¬ сперсности зависит главным образом от вещества электродов, от поверхности катода и от частоты и интенсивности ультразвуковых волн. В ка¬ честве материала катода лучше всего применять металлы, плохо воспринимающие гальваниче¬ ские покрытия, например алюминий, тантал и т. п. Однако пластинки из тантала после дли¬ тельного употребления становятся хрупкими, а из алюминиевых катодов часто вырываются Фиг. 538. Схема установки для диспер¬ гирования металлов путем облучения ультразвуком во время электролиза. Ф и г. 539. Металлы, диспергиро¬ ванные ультразвуком без электроли¬ за (слева) и при электролизе (спра¬ ва); наверху ртуть, внизу серебро (X 2000). частицы металла, которые изменяют цвет и сте¬ пень агрегации золя. Лучше всего в качестве катода применять пластинки из сплава хрома
474 Глава VI. Различные применения ультразвука с марганцем. Размеры осаждающихся частиц тем меньше, чем ровнее поверхность катода, чем -больше частота и интенсивность ультразвуковых колебаний и чем ниже плотность тока и концент¬ рация электролита при электролизе. рации электролита практически не влияет на выход. Повышение выхода при увеличении дли¬ тельности облучения (фиг. 540,г) объясняется тем, что более грубые частицы металла, находя¬ щиеся в электролите, подвергаются дальней- Фиг. 540. Зависимость количеств серебра и меди, диспергируемых во время электролиза при помощи ультразвука: а—от мощности ультразвука, б—от напряжения на электродах, в—от концентрации электролита и г—от длитель¬ ности действия ультразвука. Клаус^ и Шмидт [454] провели соответствую¬ щие количественные исследования. Кривые на «фиг. 540 показывают зависимость количества диспергированного металла при образовании золей серебра и меди от интенсивности ультразву¬ ка, напряжения на электролитической ванне, концентрации электролита и длительности воз¬ действия ультразвука. На фиг. 540,а, бив по оси ординат отложено отношение количества диспергированного металла, вычисленного по концентрации золя, к теоретическому количеству электролитически осажденного металла, рассчи¬ танному по средней силе тока. Видно, что при мощности ультразвука 70 вт 50—70% электро¬ литически осажденного металла вновь переходит в жидкость в тонко дисперсном состоянии. Кривые на фиг. 540, б ив показывают, что после некоторого предела дальнейшее повышение на¬ пряжения на электролитической ванне и концент- шему размельчению ультразвуковыми колеба¬ ниями, что приводит к увеличению концентра¬ ции золя. Таким образом, можно, изменяя усло¬ вия опыта, образовывать дисперсные системы с различной величиной частиц вплоть до истин¬ ных коллоидных растворов и диспергировать практически' почти все металлы, которые допу¬ скают электролитическое осаждение. Эта мето¬ дика, которую Уразовский 120881 применял так¬ же для получения гидрозолей серебра и меди, очевидно, будет иметь большое значение при получении катализаторов, золей и т. п. для хи¬ мических или фармацевтических целей. Кроме того, диспергирующее действие уль¬ тразвуковых волн можно использовать для разру¬ шения агрегатных зерен в эмульсиях и, следо¬ вательно, для повышения их гомогенности. Так, например, Клаус 1448, 449, 452] исследовал дей¬ ствие ультразвуковых волн на фотографические
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 475 эмульсии1). Он обнаружил, что под воздей¬ ствием высокочастотных колебаний однородность и стабильность эмульсий повышается. Это позво¬ ляет заметно увеличить концентрацию галоидного серебра, что приводит к увеличению разрешаю¬ щей способности и чувствительности эмульсий. Под действием ультразвуковых колебаний раз¬ рушаются грубые зернистые образования в фото¬ графическом слое. В табл. 102 приведены числа агрегатных зерен в фотографическом слое на равных по площади участках фо¬ топластинки после применения раз¬ личных способов обработки эмуль¬ сии ультразвуком. При воздействии ультразвуком можно увеличить время созрева¬ ния и повысить температуру со¬ зревания галоидосеребряных жела¬ тиновых эмульсий без обычного в этих условиях образования ву¬ али. Сильное диспергирующее дей¬ ствие ультразвука и интенсивное перемешивание смеси под влиянием механических колебаний препят¬ ствуют возникновению локальных центров созревания в более теплых областях у стенок и дна сосуда и, таким обра¬ зом, не допускают образования излишнего ко- Таблица 102 ЗАВИСИМОСТЬ ЧИСЛА АГРЕГАТНЫХ ЗЕРЕН в ФОТОГРАФИЧЕСКИХ ЭМУЛЬСИЯХ ОТ СПОСОБА ОБРАБОТКИ УЛЬТРАЗВУКОМ Способ обработки ультразвуком Число агре¬ гатных зерен Действие ультразвука при смешивании 26 » » при первичном созревании 11 То же при вторичном созревании . . . 15 » » при первичном и вторичном 8 То же в течение всего процесса изго¬ товления 4 То же на политую эмульсию 14 Без применения ультразвука 48 *) Предложение об использовании ультразвука для повышения чувствительности фотографических эмульсий было выдвинуто Мошковичем за два года до опубликования работ Клауса. См. Варгафтиг, Кино-фотоматериаловедение, Госкиноиздат, 1'939.— Прим. ред. личества центров созревания. Наконец, при помощи ультразвука при сенсибилизации эмуль¬ сии в растворе соответствующего красителя мож¬ но заметно повысить цветовую чувствительность, так как под влиянием ультразвуковых колебаний в окраске зерен принимает участие больше кра¬ сителя. В то время как при обычном методе лишь 15% используемого красителя отлагается на зернах, при применении ультразвука можно довести эту величину в среднем до 25%. Особое значение имеют опыты Клауса [452], в которых ему удалось осажденное, безжелати- новое, уже значительно скоагулированное гало¬ идное серебро после его сенсибилизации снова распределить в желатине с очень высокой сте¬ пенью дисперсности. Образующаяся при этом эмульсия по своим фотохимическим свойствам не уступает бромосерябряной желатиновой эмульсии, полученной обычными методами. На фиг. 541 приведены микрофотографии слоев, полученных различными методами. С точки зре¬ ния технологии важно, что при этом устраняется отнимающий много времени процесс промывки эмульсии, и, таким образом, время изготовле¬ ния ее существенно сокращается. Кроме того, к эмульсии не добавляются чужеродные вещества, что увеличивает ее устойчивость. Метод после¬ дующего эмульгирования осажденного бромисто¬ го серебра позволяет также непосредственно окрашивать бромистое серебро перед эмульгиро¬ ванием. При старых способах только 15% кра¬ сителя связывается с бромистым серебром, а 85% остается в желатине и не только является бес¬ полезным, но даже приводит к увеличению свето- поглощения. При новом методе обработки около 90% красителя связывается с зернами бромистого серебра. Фотографические свойства таких галои¬ досеребряных эмульсий, полученных при помощи ультразвука без добавления химических пеп- Ф и г. 541. Сравнение светочувствительных слоев, в которых бромистое серебро диспергировалось при помощи: а—перемешивания, б—переме¬ шивания и нагревания, в—ультразвука.
476 Глава VI. Различные применения ультразвука тизаторов, исследовались Дангерсом [480] и Рандолфом [1669]. Сравнительно недавно Протас [1641], а так¬ же Перонне и Бикар [1553] исследовали действие ультразвуковых волн на фотографические эмуль¬ сии. Протас обнаружил, что в термостатах со льдом ультразвуковое облучение действует так же, как и простое повышение температуры на 45—65° С. Перонне и Бикар не подтвердили результаты Клауса. Поэтому до сих пор не ясен вопрос о том, оказывает ли ультразвук специфическое воздействие на процесс образо¬ вания фотографических эмульсий или истинной причиной наблюдаемых явлений являются всегда возникающие попутно термические процессы. Кнолль и Диле [1082] использовали диспер¬ гирующее действие ультразвука для перемеши¬ вания оксидной массы, применяющейся для покрытия оксидных катодов (см. также [958]). Пичэк [1598] предложил использовать раз¬ рушающее действие ультразвуковых волн при изготовлении односторонних мозаичных электро¬ дов, применяемых в передающих телевизионных трубках. Можно ожидать также, что в будущем эмуль¬ гирующее и диспергирующее действие-ультра¬ звука будет использовано для решения некоторых проблем производства искусственного шелка и искусственной шерсти. Согласно Фритцу [28], можно подвергать воздействию ультразвука пря¬ дильные растворы или диспергировать в них различные красители или твердые вещества для получения водоустойчивых, мылоустойчи¬ вых и немнущихся тканей (см. также Томберг [4283]). Диспергирующее действие ультразвука мож¬ но использовать также и в лакокрасочном про¬ изводстве [3131—3133, 3333а, 3779, 4287, 4552]. Размельчающее и диспергирующее действие ультразвуковых волн можно применять для экстракции при комнатной температуре веществ животного и растительного происхождения [429, 755, 4311]. Например, в течение несколь¬ ких минут удается полностью экстрагировать кофе, так что при вторичной экстракции вода остается совершенно бесцветной. Шпехт [4144—4146, 4150, 4996, 5038] пока¬ зал, что при помощи ультразвука удается лучше и более полно экстрагировать из хмеля вещества, необходимые для пивоварения, чем при обычном методе выщелачивания кипячением. В опытах промышленного масштаба этим способом расход хмеля удалось снизить до 40% при сохранении всех свойств и качества пива (см. также Дикин¬ сон [2693], Эндерс и Райбке [2742], Кольбах и Шильфарт [4807] и Веллхёнер [4388]). Шроп- шайр [4968, 5022] предложил способ экстрак¬ ции рыбьего жира при помощи ультразвука. Мы еще вернемся к этим важным для фармацев¬ тических целей методам экстракции в § 12, п. 4 и 5 настоящей главы. Диспергирующее действие ультразвуковых волн применялось также для изготовления тон¬ ких препаратов растительных волокон и волокон эластичных элементов тканей человека и живот¬ ных в целях электронно-микроскопического ис¬ следования. В то время как обычно применяемые методы разделения волокон путем вибропомола или разминания сильно гидролизованных и на¬ бухших волокон приводили к полному наруше¬ нию структуры целлюлозных волокон при ультразвуковом способе, согласно данным Бур¬ мана, Хойбергера и Мюлеталера [2180], имеет место гораздо более тонкое разделение, причем текстура отдельных отщепленных волокон почти и полностью сохраняется. Аналогичные результаты получили также Фрей-Висслинг и Мюлеталер [664] при полу¬ чении волокон рами и хлопчатобумажных воло¬ кон, Риби [3853] ггри исследовании вискозного рейона и Морхед [3588] при изучении волокон целлюлозы до и после гидролиза (см. также рабо¬ ту Альгара и Гиртца [2301]). Согласно Волперсу [2168, 2169, 4458, 4459, 4461], аналогичным образом можно разделить тесно переплетенные коллагеновые и эластичные тканевые элементы (например, в больших кровя¬ ных сосудах) и сделать возможным, таким обра¬ зом, их микроскопическое исследование. Ингель- марк [957] применил ультразвуковые волны с частотой 22,5 и 300 кгц для отделения колла¬ геновых фибрилл сухожилий. Препараты, полу¬ ченные при частоте 22,5 кгц, давали при исследо¬ вании под электронным микроскопом более отчетливую картину. При длительности воздей¬ ствия ультразвука больше 3 мин. происходило разрушение фибрилл. Берд и Лайон [2476] предложили для этой цели аппарат, излучатель которого в виде стержня погружается сверху в облучаемое вещество. В связи с этим следует отметить, что Краузе [3318] предложил ультразвуковой микротом для получения особо тонких срезов. В этом микро¬ томе при помощи магнитострикционного вибра¬ тора либо ножу, либо объекту сообщаются про¬ дольные колебания с частотой 20 кгц. Посколь¬ ку давление ножа на объект и продольное усилие, а следовательно, и сплющивание объекта ножом при этом значительно уменьшаются, должны получаться гораздо более тонкие срезы, приме¬
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 477 нимые для электронно-микроскопических иссле¬ дований. В последнее время в Англии и в США разра¬ батываются методы стирки при помощи ультра¬ звука; считают [825], что в будущем этот метод будет иметь большое значение, если удастся скон¬ струировать достаточно эффективные и дешевые ультразвуковые излучатели (см. также [4857]). Известно, что частицы грязи связываются с тка¬ нью главным образом силами электростатиче¬ ского притяжения [3675]. Если при помощи ультразвукового излучателя привести воду в со¬ стояние высокочастотных колебаний, то быстро меняющееся давление отрывает частицы грязи от ткани гораздо скорее, чем это возможно обыч¬ ными методами. Эти предварительные результа¬ ты были затем дополнены опытами Шиллинга, Рудника, Аллена, Мака и Шерила [3970]. Так, например, белое хлопчатобумажное полотно, сильно загрязненное жирной сажей, удалось отмыть акустическим методом в мыльной воде в течение 1 часа при пятикратной смене воды столь же чисто, как при обычном методе стирки в прачечной за 1—6 час. при пятнадцатикратной смене воды. При этом не происходило наблюдае¬ мое при обычном способе стирки снижение проч¬ ности ткани. Гарлинская, Долгополов, Матетцкий и Рубан [2867] успешно очищали при помощи ультра¬ звука с частотой 300—1600 кгц загрязненную мериносовую шерсть. Они указывают, что при таком способе мытья уничтожается также микро¬ флора, как например зародыши бактерий и т. п. (см. также [4539].) Ультразвуковое облу¬ чение может иметь также известное значение для ускорения процессов полоскания в текстиль¬ ной промышленности [3640]. По данным Сунь Шоу-чжуаня [4090], при помощи мощных ультра¬ звуковых колебаний в воздухе можно разрушать жесткую пену и сглаживать поверхность пеня¬ щейся жидкости. В связи с этим следует, наконец, упомянуть о применении ультразвука для очистки и обез¬ жиривания металлических деталей, которое впер¬ вые в больших масштабах было введено в США [824, 2780, 2834, 4535, 4752, 4881, 5138, 4773, 4841]. Очищаемые детали при помощи конвейера со скоростью 30 см/мин перемещаются через резервуар с трихлорэтиленом, облучаемый снизу ультразвуком с частотой 300—1000 кгц. Метал¬ лические детали полностью освобождаются при этом от жира, частиц грязи, стружек и полиро¬ вальных материалов. Этот метод, для которого можно использовать и ультразвук частотой 20—30 кгц, оказывается особенно ценным при очистке небольших деталей сложной формы с раз¬ личного рода прорезями, отверстиями, винтовы¬ ми нарезками и т. п. Он заменяет применявшую¬ ся до сих пор в этих случаях ручную чистку и позволяет экономить до 50% полной стоимости чистки. Этот метод может быть использован так¬ же для очистки стеклянных деталей, керамики, линз и т. п. Было предложено также исполь¬ зовать ультразвук для очистки металлических деталей от слоя ржавчины [4535] (см. также [4308, 4541], 4549]). Кроме того, ультразвук большой мощности с частотой 20—30 кгц приме¬ няли для очистки литейных форм для стекла [4125]. Фиг. 541а. Схема ультразвукового сверлильного аппарата. В последнее время размельчающее действие ультразвуковых колебаний с успехом исполь¬ зовали для сверления отверстий и образования углублений в твердых телах типа металлов, стекла, керамики и т. п. Для этой цели на конец магнитострикционного или пьезоэлектрического вибратора с продольными колебаниями (/=20— 30 кгц) укрепляют коническую насадку с рез¬ цом или сверлом. На фиг. 541а изображен такой сверлильный аппарат. Он состоит из собственно магнитострикционного излучателя Л, на сво¬ бодном конце В которого укреплена насадка (G, Я или К). Излучатель А закреплен в его уз¬ ловом сечении С; на верхней части излучателя находится обмотка возбуждения D. Оба боковых ярма Е имеют обмотки F, по которым пропускает¬ ся постоянный ток подмагничивания.
478 Глава VI. Различные применения ультразвука Латунные взаимозаменяемые насадки G, Я и К имеют на своем нижнем конце припаянные или привинченные рабочие головки из твердого металла. Как уже было отмечено в гл. II, § 5, п. 5, на конце конической насадки имеют место особенно большие амплитуды колебаний. Между головкой насадки и обрабатываемой поверхностью вводится жидкость (лучше всего вода) с суспензированным в ней абразирующим веществом (карбид бора, карбид кремния). Бла¬ годаря колебаниям насадки в жидкости возни¬ кает кавитация (см. § 7 настоящей главы), обрабатываемый материал разрушается и обра¬ зуется углубление, точно отвечающее профилю колеблющегося инструмента. Конец колеблю¬ щегося инструмента не должен быть особенно острым или тонким. Выгоднее даже, если он представляет собой плоскую поверхность, хорошо отражающую звуковые волны. При мощности из¬ лучателя 40 вт и амплитуде колебаний 0,025 мм с карборундом в качестве абразирующего мате¬ риала удается в течение 1 мин. сделать в стекле или в твердой керамике квадратное отверстие со стороной 6 мм и глубиной 3 мм. В случае карбида вольфрама с карбидом бора в качестве абразирующего материала для этой цели тре¬ буется около 10 мин. Можно использовать также штампы; так, например, можно получить нега¬ тивное изображение монеты на стекле. Баламут [4589] указывает на возможность сверления от¬ верстий с искривленной осью и поперечным сече¬ нием любой заданной формы. Для этой цели ко¬ леблющийся инструмент должен быть изогнут по заданной кривой и вводиться в деталь по направлению этой кривой. Дальнейшие подроб¬ ности можно найти у Баламута [4589] (см. также Де-Гроот. [4666 [, Эмерсон и Старр [2741а], Мэ- зон и Вик [3513], Келли [4789], Неппирас [4892], Шпитциг [5042], Вайс и Энсмингер [5101] и [4969])1). В заключение этого раздела следует упомя¬ нуть опыты Эрнста и Гутмана [2747] по влиянию ультразвука на дубление кожи. В лабораторных опытах путем облучения сырой кожи ультразву¬ ком мощностью 25—50 вт с частотой 760 кгц удалось значительно ускорить процесс дубления благодаря более быстрому проникновению жид¬ кости в кожу, особенно при использовании ор¬ ганических дубильных растворов. Спустя ко- г) Ряд фирм выпускает ультразвуковые сверлиль¬ ные станки мощностью от 100 до 1500 вт [Фирма «Шеф- фильд» (Огайо, США) под названием калитрон, фирма «Муллард» (Лондон, Англия), фирма «Леефельд унд К°» (Геппенхайм, Германия) под названием диатрон и фирма «Шеллер унд К°» (Франкфурт, Германия)]. роткое время структура шкуры уже принимает характерный для кожи вид. Возможность исполь¬ зования этого метода дубления в больших масшта¬ бах зависит от конструирования соответствую¬ щих ультразвуковых генераторов. Следует от¬ метить, что еще необходимо выяснить, не дадут ли лучшие результаты более низкие частоты при большей амплитуде колебаний (см. также [2913]). 3. Расщепление молекул высокополимеров под действием ультразвука Еще в 1933 г. Сцалай [2031], Сент-Гиорги [2034] и Флосдорф и Чамберс [615] почти одно¬ временно показали, что под действием ультра¬ звуковых колебаний с частотой 722 кгц, а также под действием высокого слышимого звука боль¬ шой силы удается расщепить большие молекулы на более мелкие. Сцалай обнаружил, что под действием ультразвука уменьшается вязкость растворов желатины, крахмала, каучука, агар-% агара и гуммиарабика. Ему удалось также рас-% щепить сахарозу на моносахариды и путем крат¬ ковременного воздействия ультразвука несколь¬ ко повысить восстанавливающую способность параформальдегида и гексаметилентетрамина по отношению к аммиачному раствору окиси сереб¬ ра. При продолжительном воздействии интенсив¬ ных ультразвуковых волн на растворы крахмала удалось также получить следы веществ с вос¬ становительными свойствами, которые реаги¬ ровали с раствором Фелинга, и декстрин, обна¬ руженный реакцией с иодом. Все эти процессы Сцалай рассматривает как деполимеризацию под действием ультразвука. На основании новых опытов Ройка и Штар- кермана [1750] и Сата и Харисаки [1800] воз¬ можность непосредственного расщепления трост¬ никового сахара на моносахариды под действием ультразвука поставлена под сомнение; возни¬ кает вопрос, не сводится ли этот эффект к терми¬ ческим процессам. Действие ультразвуковых волн на растворы желатины, агар-агара и гуммиарабика изучал также Тиме [2060], который обнаружил, что вязкость этих растворов в возрастающей степени снижается по мере увеличения мощности ультра¬ звука. Этот эффект усиливается с повышением молекулярного веса вещества и зависит от концентрации. При некоторой концентрации вяз¬ кость достигает минимума, который смещается в сторону малых концентраций при увеличении мо¬ лекулярного веса и уменьшении мощности уль¬ тразвука. Тиме делает отсюда вывод, что ультра¬ звуковая деполимеризация заключается в меха¬
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 479 ническом разрушении частиц в результате соуда¬ рений. Благодаря энергии, добавочно сообщаемой коллоидным частицам в ультразвуковом поле, их соударения становятся настолько мощными, что приводят к разрушению молекулярных аг¬ регатов. При этом для приобретения необхо¬ димого ускорения частица должна иметь опреде¬ ленную длину свободного пробега. Это объяс¬ няет существование минимума вязкости в за¬ висимости от концентрации, так как при слишком малых концентрациях число соударений слиш¬ ком мало, а при слишком больших концентра¬ циях слишком мала длина свободного пробега и, следовательно, мало ускорение, приобретаемое каждой частицей. Сцалай также считает причи¬ ной деполимеризующего действия увеличение скорости коллоидных частиц в ультразвуковом поле, благодаря которому кинетическая энер¬ гия этих частиц превышает кинетическую энер¬ гию частиц растворителя. Коллоидные частицы как бы «разогреваются» до температур, при кото¬ рых начинается распад высокополимера. Од¬ нако, как мы увидим ниже, обе эти попытки объ¬ яснения несостоятельны. Можно показать, что свободно движущиеся коллоидные частицы в дан¬ ный момент времени и в данном месте под дей¬ ствием ультразвуковых колебаний движутся в ту же сторону, что и молекулы растворителя, так что увеличение числа столкновений не может иметь места. Тот факт, что при ультрацентрифугиро¬ вании не наблюдается никаких процессов депо¬ лимеризации, свидетельствует о том, что какие бы то ни было силы ускорения не играют никакой роли. Вещества, с которыми в основном работали Сцалай и Тиме, характеризовались высокой структурной вязкостью и ярко выраженной склонностью к образованию гелей и студней. Фройндлих и Гиллингс [656, 657] тщательно проведенными опытами показали, что для таких веществ под действием ультразвука изменяются структура раствора и гелеобразующие силы и мо¬ гут наблюдаться тиксотропные явления (см. п. 4 настоящего параграфа), которые снижают вяз¬ кость и стимулируют, таким образом, деполимери¬ зацию. Это можно доказать тем, что вязкость, понижающаяся при воздействии ультразвука, снова восстанавливается с течением времени. Согласно Фройндлиху и Гиллингсу [656], в растворах, например, каучука, стеарата нат¬ рия и красителя хлопчатобумажного желтого1) *) о^ак называемый примулин, т. е. азосалицилово- кислый натрий.—Прим. ред. возникновение кавитации является необходимым условием понижения вязкости. В то время как вязкость растворов каучука и желатины после облучения ультразвуком вновь повышалась, для раствора красителя можно было уверенна говорить о разрушении палочкообразных частиц растворенного вещества. В этом случае пониже- ние вязкости сопровождалось исчезновением двойного лучепреломления в потоке. В этих опытах речь шла в первую очередь об изменении структурной вязкости, т. е. о вре¬ менном разрыве ван-дер-ваальсовых связей под действием ультразвука. Однако имеются случаи, когда под действием интенсивных ультразвуко¬ вых волн можно наблюдать истинное разруше¬ ние макромолекул. Так, например, Брохулту [374] удалось при помощи ультразвуковых волн с частотой 250 кгц расщепить высокомолекуляр¬ ный белок гемоцианин в 0,1—0,4-процентном растворе на частицы с размерами, равными от 1/2 до V8 первоначальных размеров. Против этого утверждения недавно выступил Брадиш [2531]. Он обнаружил, что при облучении гемоцианина ультразвуком молекулы белка подвергаютог обычному распаду без преимущественного раз¬ рыва определенных внутримолекулярных связей и объяснил результаты опытов Брохулта изме¬ нением pH среды. Лаланд, Оверенд и Стейси [3368], а также Гольдштейн и Стерн [2907] расщепили при помо¬ щи ультразвука нуклеиновые кислоты на про¬ стые полинуклеотиды. Эльпинеру и Бычкову [2739] при помощи ультразвука с частотой 500 кгц удалось провести деполимеризацию гиа- луроновой и хондроитинсерной кислот. При деполимеризации, по всей вероятности, рвется связь между N-ацетилгексозамином и остатком глюкуроновой кислоты. Кауше, Пфанкух и Руска [1033] (см. также [1993, 2038, 2188]) показали, что продолговатые белковые молекулы вируса табачной мозаики длиной около 300 тр. под воздействием ультра¬ звука распадаются на более мелкие части, в свя¬ зи с чем активность вируса заметно падает. Раз¬ рушение молекул можно было в этом случае доказать исследованием при помощи электрон¬ ного микроскопа. Степень разрушения увеличи¬ валась с повышением концентрации, продол¬ жительности облучения и, по-видимому, с повы¬ шением частоты ультразвуковых волн (см. также § 12, п. 4 настоящей главы). Следует упомянуть ряд важных исследований Шмида с сотрудниками [251, 1751, 1855—1857, 1859—1861, 1871, 3982, 3987, 3988], которые под¬ вергали разбавленные растворы поливинилацета-
480 Глава VI. Различные применения ультразвука та, полиакрилового эфира и нитроцеллюлозы дей¬ ствию мощных ультразвуковых волн (/=284 кгц, мощность около 200 вт при излучающей поверх¬ ности 38 см2). Для всех названных веществ состо¬ ящих из нитеобразных молекул длиной до 1 р, зависимость между вязкостью и размером моле¬ кул подробно изучена1). Опыты однозначно дока¬ зали необратимое уменьшение вязкости под дей¬ ствием ультразвука, что свидетельствует о депо¬ лимеризации растворенного вещества, связанной, очевидно, с разрывом С—С связей в длинных нитеобразных молекулах. Фиг. 542. Зависимость между молекулярным ве¬ сом и длительностью облучения для растворов различ¬ ных полистиролов в толуоле. На фиг. 542 изображены типичные кривые уменьшения молекулярного веса с увеличением длительности облучения для трех полистиролов с различными длинами цепочек. Молекулярный вес вещества I составлял 850 ООО, вещества II— 350 ООО и вещества III—195 ООО. Для всех трех веществ под действием ультразвука молеку¬ лярный вес уменьшался до величины около 30 ООО. Отсюда следует, что длина цепочек веще¬ ства после деполимеризации не зависит от моле¬ кулярного веса исходного вещества. Ультразвук разрушает лишь длинные нитеобразные моле¬ кулы. Через 5—10 мин. действия ультразвука невозможно установить первоначальную вели¬ чину молекулы. На основании большого числа аналогичных опытов с различными веществами Шмид [1857] пришел к следующему выводу о причине ультра¬ звуковой деполимеризации: разрушение макро¬ молекул происходит под действием сил трения *) См. например, Н. Staudinger, Die hoch- molekularen organischen Verbindungen Kaustschuk und Zellulose, Berlin, 1932. между жидкостью, колеблющейся в ультразву¬ ковом поле со скоростью около 40 см/секу и инертными макромолекулами. В определенной области концентраций (область гель-растворов по Штаудингеру) нитевидные молекулы перепле¬ таются, их массы суммируются и весь комплекс молекул не может больше следовать за колеба¬ ниями растворителя. Поэтому растворитель должен совершать колебательные движения, про¬ ходя сквозь пустоты в переплетенных молеку¬ лярных нитях. В результате имеет место отно¬ сительное движение растворителя и молекул и возникают силы трения. Расчет величины этих сил показывает, что они действительно могут разорвать химические связи, например связи С—С. Так, например, по спектроскопическим дан¬ ным (главным образом по поглощению в инфра¬ красной области спектра), для разрыва связи С—С требуется сила 4,5-10~5 дин, для разрыва связи С—О—сила 5,77-10“5 дин, а для разрыва связи С=С—сила 9,77-10“5 дин. Если эта гипотеза правильна, т. е. если депо¬ лимеризация обусловлена силами трения, то она должна быть тем сильнее, чем больше отношение поверхности молекул к силам связи. Это подтвер¬ ждается тем экспериментальным фактом, что под действием ультразвука сильная деполимери¬ зация наблюдается только для нитевидных моле¬ кул. Как раз в этом случае поверхность особен¬ но велика, а силы, требуемые для разрыва моле¬ кулы на две части, относительно малы. То обстоя¬ тельство, что разрушение нитевидных молекул идет лишь до известного предела (см. фиг. 542), подтверждает приведенные выше положения: в случае коротких молекул силы трения, воз¬ никающие в ультразвуковом поле, недостаточны для разрыва химической связи. Гербет [2871а] в опытах с сильно разбавлен¬ ными растворами яблочного пектина показал, что конечный молекулярный вес, достигаемый при деполимеризации ультразвуком, при про¬ чих одинаковых условиях зависит от интенсив¬ ности облучения. Деполимеризация, прекра¬ щающаяся при снижении интенсивности, вновь начинается при ее повышении. По Шмиду [1856], кинетику распада моле¬ кул можно описать уравнением где х—число связей, разорванных под действием ультразвука в единице объема к данному моменту времени, dx/dt—скорость распада, Р—степень полимеризации в момент времени Ре—конечная
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 481 степень полимеризации, Nl—число Лошмидта и k—постоянная. Следовательно, скорость депо¬ лимеризации пропорциональна разности меж¬ ду длиной нитевидных молекул в данный момент времени и их конечной длиной. Эксперимен¬ тальные данные хорошо удовлетворяют выше¬ приведенному уравнению. Зависимость ультразвуковой деполимеризации от концентрации исследовали Шмид и Роммель [1871]. На фиг. 543 представлена зависимость Фиг. 543. Распад полистирола в толуоле под действием ультразвука при различных концен¬ трациях. распада полистирола в растворах различной кон¬ центрации от длительности действия ультразву¬ ка. По оси ординат отложено отношение удель¬ ной вязкости т)уд. к концентрации раствора См в молях на литр. Величина этого отношения мо¬ жет служить относительной мерой молекуляр¬ ного веса. Отчетливо видно, что деструктирую- щее действие ультразвука снижается при повы¬ шении концентрации раствора. При переходе к очень большим разведениям эффективность ультразвука также уменьшается. Таким обра¬ зом, существует оптимальная концентрация, при которой эффективность действия ультразвука достигает максимума. Этим также подтверждает¬ ся описанный выше механизм распада молекул высокополимера в результате относительного движения этих молекул и молекул растворителя с возникновением сил трения. В очень разбав¬ ленных растворах, где молекулы свободно дви¬ жутся, нет этого относительного движения, так как сила трения между колеблющейся жидкостью и молекулой значительно превышает инерцию последней. Поэтому молекула колеблется вместе с растворителем. При очень высоких концен¬ трациях растворитель гораздо крепче связан с сеткой геля и не способен к самостоятельным колебаниям. Только в области промежуточных концентраций (гель-растворы) имеет место от¬ носительное движение между жидкостью и моле¬ кулами высокополимера, приводящее к разру¬ шению последних. Однако необходимым усло¬ вием при этом является определенная степень жесткости макромолекул, так как лишь жесткая, негибкая молекула может разорваться в опре¬ деленных местах под действием переменных по направлению сил трения. Согласно вышеизложенному, деполимериза¬ цию под действием ультразвука можно рассма¬ тривать как доказательство жесткости макромо¬ лекул в растворе. Это может привести к решению до сих пор не ясного вопроса о гибкости макро¬ молекул. Соответствующие материалы приведены у Шмида и Бойтенмюллера [1859]. В случае гибких молекул, которые могут соединяться в большие комплексы, можно было бы предполагать, что относительное движение между жидкостью и комплексами молекул при¬ водит к возникновению сил трения, если инер¬ ция этих комплексов настолько велика, что они не успевают следовать за колебаниями жидкости. Однако Шмид и Бойтенмюллер [1859] доказали, что это не играет роли. Например, они подвер¬ гали действию ультразвука полистирол, раство¬ ренный в различных смесях толуола с четырех¬ хлористым углеродом. Частица твердого тела, плотность которого равна плотности окружаю¬ щей жидкости, должна вести себя относительно жидкости так, как если бы она была лишена инертной массы, и, следовательно, должна коле¬ баться вместе с жидкостью. Поэтому при равен¬ стве плотностей растворителя и растворенного вещества следовало бы ожидать * минимума ультразвуковой деполимеризации. Согласно фиг. 544, этого не наблюдается. Следовательно, расщепление под действием ультразвука обус¬ ловлено не инерцией, а жесткостью молекул. Наконец, остается еще открытым вопрос, не являются ли истинной причиной деполиме¬ ризации повышение температуры или возникно¬ вение кавитации. Шмид и Роммель [1871] пока¬ зали, что повышение давления до 15 атм вызы¬ вает усиление распада молекул под действием ультразвука. Этим исключается влияние кави¬ тации (к этому вопросу мы еще подробно вернем¬ ся ниже в настоящем пункте). Шмид и Бойтен¬ мюллер [1860] исследовали влияние температуры на разрушение ультразвуком нитроцеллюлозы в я-бутиловом спирте и полистирола в толуоле. Они показали, что собственно ультразвуковой распад, который можно найти, если вычесть тепловой распад, понижается при высоких тем¬ 31 Д, Бергман
482 Глава VI. Различные применения ультразвука пературах. Это можно объяснить, если принять, что при повышении температуры жесткость макромолекул уменьшается. Однако для окон¬ чательного выяснения этого вопроса необхо¬ димы дальнейшие опыты. В настоящее время еще отсутствуют точные исследования зависимости ультразвуковой депо¬ лимеризации от частоты. Ориентировочные опыты Фиг. 544. Распад полистирола в смесях толуола с че¬ тыреххлористым углеродом. По оси ординат отложен молекулярный вес в процентах от исходного значения. Точка 1,058 на оси абсцисс соответствует равенству плотностей полистирола и растворителя. Параметром является длительность облучения. в этом направлении Фройндлиха и Гиллингса [657] и Шмида [1857] позволяют предполагать, что высокочастотные ультразвуковые волны бо¬ лее эффективны, чем низкочастотные. Перепле¬ тенные макромолекулы тем в меньшей степени могут следовать за колебаниями жидкости, чем выше частота ультразвука. Поэтому, согласно Шмиду [1857], в растворах типа описанных в гл. IV, § 2, п. 5 должна наблюдаться дисперсия ультразвука. Это открывает возможность по из¬ мерениям скорости звука делать важные заклю¬ чения о структуре растворов макромолекул, играющих в настоящее время столь важную роль в химии высокомолекулярных соединений. Однако Шмид и Поппе [3988] показали, что в интервале частот 10—284 кгц при одинаковой интенсивности степень деполимеризации не за¬ висит от частоты. Следует отметить, что в этих опытах лишь исчезающе малая часть имеющих¬ ся в растворе молекул разрывалась под действием ультразвука. Так называемый «звуковой выход» был равен для самых длинных молекул 4-10“7, т. е. в течение одного колебания на 107 молекул разрывалось лишь 4 связи. В последнее время много исследователей за¬ нималось вопросами ультразвуковой деполиме¬ ризации. Джеллинек и Уайт [3140—3143] про¬ вели теоретическое и экспериментальное иссле¬ дования распада молекул с длинными цепями под действием ультразвука. Джеллинек и Уайт [3140] вычислили функции распределения ко¬ нечных продуктов деполимеризации по весу и по числу звеньев цепи, средние размеры цепей и степень негомогенности продуктов распада гомодисперсного полимера. При расчетах было постулировано, что вещество состоит только из молекул определенной степени полимеризации Р9 что скорость распада снижается пропорциональ¬ но уменьшению Р и для определенного конечного значения Ре равна нулю и что константа скоро¬ сти k одинакова для всех значений Р, больших Ре, и равна нулю для всех значений Р, меньших Ре. В другой работе [3141] авторы исследовали распад растворенного в бензоле гомодисперсного полистирола под действием ультразвука с часто¬ той 500 кгц при длительности облучения 0,5— 9 час. Приняв, что константа скорости k равна 3,87-104 час."1, они получили удовлетворитель¬ ное совпадение с предложенной ими теорией. Эти же авторы [3142] исследовали зависи¬ мость константы скорости k от длины цепи при ультразвуковом облучении отдельных фракций полистирола. Лежащее в основе теории предпо¬ ложение о том, что k не зависит от Р, не было подтверждено. По-видимому, ультразвуковая де¬ полимеризация, кроме сил трения и столкнове¬ ния, вызывается также и другими причинами. В своей последней работе [3143] эти авторы иссле¬ довали зависимость k от концентрации. При вы¬ соких интенсивностях ультразвука k увеличи¬ вается с понижением концентрации и, по-види¬ мому, проходит через максимум при концентра¬ циях, для которых молекулярные цепи сильно переплетаются. Грабар и Прюдом в многочисленных работах [730, 2915, 2916, 3806—3809] показали ошибоч¬ ность утверждения Шмида, согласно которому кавитация не играет роли при деполимеризации ультразвуком. К этим же выводам пришли Вейсслер [4380, 4381], а также Мелвилл и Мер- рей [3538]. Таким образом, осталось неясным, обусловлен ли распад макромолекул под дей¬ ствием ультразвука только механическими сила¬ ми трения или также химическим действием образующихся при кавитации радикалов (см. § 9 настоящей главы). Так, например, Морель и Гра¬ бар [2917, 4887] обнаружили, что наблюдае¬ мое снижение молекулярного веса желатины при облучении ультразвуком обусловлено химиче¬ ским действием. Аналогичный эффект они полу¬ чили и при добавке, например, раствора гипо- бромита. Однако в противоположность этому
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 48а Грабар и Прюдом [3806, 3809] обнаружили, что вызываемая кавитацией деполимеризация имеет место и в тех случаях, когда химическое дей¬ ствие исключено, как например в присутствии С02 или Н20. Шмид, Паре и Пфлайдерер [3987] подтвер¬ дили эти выводы. Тонкими экспериментами, подробностей которых мы не будем касаться, им удалось показать, что и при кавитации уль¬ тразвуковая деполимеризация представляет со¬ бой механический распад, в котором главную роль играет резонансное воздействие колеблющихся кавитационных пустот (см. § 7 настоящей гла¬ вы). Сата, Окуяма и Чжуйо 13954] провели опы¬ ты с водными растворами поливинилового спирта и также пришли к выводу о механической и гидро¬ динамической природе ультразвуковой деполи¬ меризации. Еще в своих более ранних работах Шмид с сотрудниками провели опыты с растворами при повышенном давлении с целью исключить влия¬ ние кавитации. Они наблюдали в этих условиях ультразвуковую деполимеризацию. Это свиде¬ тельствует о том, что при повышенном давлении в газовой фазе кавитация не полностью исклю¬ чается. Между жидкостью и находящимся над ней сжатым газом устанавливается диффузион¬ ное равновесие, которое может быть нарушено звуковыми волнами. Кавитации можно избежать только в том случае, если подвергать ультра¬ звуковому облучению полностью обезгаженную жидкость при обычном давлении или в вакууме. Следует упомянуть также о некоторых ста¬ рых работах Собю и Каваи [4123, 4124], которые наблюдали под действием ультразвука с часто¬ той 560 кгц распад полистирола и целлюлозы. Акия и Окуй [2296] исследовали деполимериза¬ цию полистирола в зависимости от интенсивности и продолжительности действия ультразвука. Иван и Тошима [3122] обнаружили, что при повышенном давлении полистирол в различных растворителях не деполимеризуется при дей¬ ствии ультразвука; в то же время нагревание вызывает деполимеризацию. При действии ульт¬ развука распадается полиметилметакрилат, рас¬ творенный в хлороформе (Вада и Накане [4353]). Жуков и Хенох 14094] исследовали ультразву¬ ковую деполимеризацию растворов агара, галак¬ тозы и крахмала. При этом наблюдалось пони¬ жение pH и увеличение электропроводности, что свидетельствовало о том, что при ультразву¬ ковом облучении идут окислительные процессы. В последнее время Оно [1461] исследовал распад клейстера из картофельной и пшеничной муки под действием ультразвука. Ход процесса распада регистрировался путем наблюдений ми¬ кроскопической структуры, а так жепри помо¬ щи измерений удельного объема по значениям вязкости. При этом было обнаружено, что ультразвук с частотой 800 кгц значительно более эффективен, чем при частоте 400 кгц. Клейстер из картофельной муки, характеризующийся боль¬ шим удельным объемом, претерпевает больший распад, чем клейстер из пшеничной муки. Со¬ гласно Оно, большое значение имеет внешнее дав* ление. Максимальный эффект наблюдается при атмосферном давлении; при повышении или понижении давления эффект быстро уменьшается почти до нуля. Это указывает на то, что главную роль в процессе распада играет кавитация. По*- скольку растворенные газы оказывают на распад лишь незначительное влияние, окислительные процессы не могут играть решающей роли. Глав¬ ной причиной деполимер изующего действия ультразвуковых волн оно считает механическое действие колеблющихся пузырьков газа, а так¬ же пузырьков газа, возникающих при кавита¬ ции. Кроме того, часто должен иметь место гидь ролиз в результате локального нагрева при адиа¬ батическом сжатии пузырьков газа (см. § 11 настоящей главы). К аналогичным выводам пришел также Везе- майер [2132], который подвергал действию ультра¬ звуковых волн диастазу, крахмал, гликоген и сахар. Он обнаружил, что распад этих веществ происходит только при условии наличия в рао творе воздуха. Согласно Веземайеру, основную роль играют образующиеся в ультразвуковом поле Н202, НК02 и HN03 (см. § 9 настоящей главы), которые действуют на обрабатываемое вещество. Во всяком случае, сравнивая работы различных авторов, можно прийти к заключению, что существующие взгляды на сущность про¬ цесса ультразвуковой деполимеризации весьма противоречивы, а сам процесс в достаточной мере сложен (см. также [1300] и новые исследо¬ вания Рено, о которых говорится в § 9 настоя¬ щей главы). Не исключено, что отдельные части молекул^ разорванных в ультразвуковом поле, несут раз7 ноименные электрические заряды и под дей¬ ствием электростатических сил вновь соединяют* ся после прекращения облучения. Чтобы воспре^ пятствовать этому, Маринеско [1293] предложил одновременно с действием ультразвука накла¬ дывать электростатическое поле так, чтобы дис¬ пергированные частицы в соответствии со своими зарядами осаждались на обоих электродах. Если частицы имеют разную величину, то, согласно Маринеско [1293], при облучении ультразвуком 31*
484 Глава VI. Различные применения ультразвука можно получить своего рода ультразвуковую фильтрацию. Во многих аналогичных случаях можно рекомендовать применение ультразвуко¬ вой центрифуги, описанной в § 12, п. 4 настоя¬ щей главы. Сата 11798, 1799] исследовал влияние ульт¬ развука на оптическую вращательную способ¬ ность оптически активных высокомолекулярных веществ—желатины и танина. Названные веще¬ ства характеризуются изменением вращатель¬ ной способности во времени. (Это явление обыч¬ но называется мультиротацией1).) Сата наблюдал, что в случае желатины уже при длительности действия ультразвука 1—7 мин. имеет место спонтанное понижение оптической активности, которая, однако, через некоторое время снова возвращается к исходному уровню. Одновре¬ менно наблюдается общее понижение кривой мультиротации. Явления обратимости спонтан¬ ного понижения вращательной способности Сата объяснил дегидратацией или разрушением гид- ратной оболочки, а необратимое понижение мультиротации—химическими реакциями рас¬ пада. Последнее подтверждается также помут¬ нением и окрашиванием желатины при много¬ кратном облучении. В случае растворов танина аналогичных изменений оптической активности под действием ультразвука не наблюдается. Сата объясняет это тем, что молекулы танина окру¬ жены тонким, но очень прочным гидратным слоем. Опыты Джонаса [3157] и Буонсанто [4621] показали уменьшение вращательной способ¬ ности D-глюкозы в результате облучения. Ника¬ кой зависимости этого эффекта от интенсивно¬ сти ультразвука Джонас не нашел. 4. Тиксотропнэе ожижение под действием ультразвука Действие ультразвуковых волн на гели было подробно исследовано Маринеско [1287] и Фройндлихом, Роговским и Золльнером [658, 659]. Они нашли, что в случае тиксотропных гелей ожижение под действием ультразвука проте¬ кает так же, как и при встряхивании (тиксо- тропными называются гели, для которых можно осуществить изотермическое превращение золя в гель, например гели гидроокисей железа и алюминия, гель кремневой кислоты). Длитель¬ ного изменения геля при этом не происходит. Ожижение начинается сначала на поверхности *) См., например, В. W i е п, Harms, Handbuch der Experimentalphysik, Bd. 18, Leipzig, 1928, S. 605. раздела воздух—гель и сопровождается изме¬ нением окраски, причем жидкая часть геля тем¬ неет. Если в геле имеются пузырьки воздуха, то во время действия ультразвука они всплывают наверх и остаются там после прекращения облу¬ чения ультразвуком. Стеклянный шарик в тик- сотропном геле погружается при облучении вниз^ и остается там после прекращения действия ульт¬ развука. Оба эти явления объясняются тем, что ожижение начинается на границах раздела меж¬ ду гелем и воздухом и между гелем и стеклом. Фройндлих и Золльнер [660] считают, что при ожижении тиксотропных гелей, так же как и при эмульгировании, существенную роль играет ка¬ витация. Это подтверждается тем фактом, что при повышенном внешнем давлении, а также в вакууме имеет место лишь незначительное по¬ верхностное ожижение. Согласно опытам Фройндлиха с сотрудни¬ ками, действие ультразвука не изменяет времени затвердевания (т. е. времени, в течение которого гель затвердевает настолько, что не выливается через 30 сек. после перевертывания реакцион¬ ного сосуда). Однако новые исследования Сата и Нарузе [1803] показали, что такое влияние имеет место. В случае гидроокиси алюминия время затвердевания меняется в зависимости от времени, прошедшего с момента приготовления геля. Через 1—2 недели после прибавления элек¬ тролита к золю оно достигает предельного зна¬ чения, которое заметно больше для проб, подверг¬ нутых действию ультразвука, чем для проб, об¬ работанных встряхиванием рукой. Отсюда;Сата и Нарузе делают вывод, что ультразвуковые волны, кроме ожижения тиксотропных систем, вызывают также расщепление агрегатов на бо¬ лее мелкие частицы. Это приводит к изменению гидратации и распределения адсорбированного электролита, что в свою очередь вызывает уве¬ личение времени затвердевания. О расщеплении частиц геля под действием ультразвука свидетельствуют также опыты Мар- тенссона и Ламма [3490], которые показали, что активность гидроокиси алюминия, осажденной в присутствии RaTh, возрастает на 30% в ре¬ зультате облучения. Для тиксотропных систем с гидроокисью железа процесс еще более заметен. По данным Эрбринга и Брозе [556], тиксотроп- ное ожижение суспензии бентонита, которое до¬ стигается при воздействии колебаний слышимых частот, не наблюдается при действии ультра¬ звука. (См. таже цитированные в гл. V, § 1, п. 2 работы Сривастава по измерению упругих постоянных таких гелей, а также патент Шлез- мана [3974], согласно которому облучение ультра¬
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 485 звуком положительно влияет на процесс полу¬ чения неорганических гидрогелей из гидрозолей.) 5. Пептизирующее действие ультразвука Особое внимание заслуживает действие ульт¬ развуковых волн на пептизацию, под которой, как известно, понимают процесс образования коллоидного раствора. Фройндлих, Роговский и Золльнер [659] наблюдали, как под действием ультразвука полоски желатины в воде так бы¬ стро растворялись, что почти моментально сли¬ пались, в то время как без озвучивания они сохраняли свою первоначальную форму и лишь постепенно набухали. Скорость растворения кау¬ чука в анилине, эфире, бензоле и т. п. также сильно повышается. Харисако [782, 2964] ис¬ следовал влияние добавок электролитов на об¬ разование гелей желатины под действием ультра¬ звука. Особенно подробно процессы образования коллоидных растворов были исследованы Сата и Ватанабе [1807, 1808] для гидроокисей метал¬ лов и Сата и Нивазе [1805] для сульфида ртути. Оказалось, что пептизация гидроокиси железа сильно повышается под действием ультразвука. Гидроокись железа, полученная из хлорида железа и аммиака и тщательно отмытая до от¬ рицательной реакции на ионы хлора и аммония, была пептизирована в ультразвуковом поле, чего нельзя добиться, например, путем длитель¬ ного встряхивания. Таким образом, наблюдает¬ ся специфическое пептизирующее действие ульт¬ развуковых волн, на которое, однако, влияют ионы примесей осадка: ионы С1 обладают пепти- зирующим действием, а ионы NH4—коагулирую¬ щим. Гидроокись, полученная при большом из¬ бытке аммиака, остается стабильной в ультра¬ звуковом поле, но сейчас же пептизируется при добавлении незначительного количества со¬ ляной кислоты. Количество вещества, пептизи- рованного в результате действия ультразвука в течение 30 сек., почти в 10 раз больше коли¬ чества вещества, пептизированного путем встря¬ хивания в течение 3 час. Опыты Сата и Нивазе [1805] и Сата и Окуяма [1806] по пептизации сульфида ртути показали, что незначительное загрязнение осадка, а также условия его образования и обработки существен¬ но влияют на пептизирующее действие ультра¬ звуковых волн. При полной очистке под дей¬ ствием ультразвука не наблюдается пептизации всего осадка. Пептизация наступает лишь в при¬ сутствии незначительных количеств примесей, особенно ионов С1. Катсурай [1032] получил при помощи ультразвука гидрозоль ферромагг нитной окиси железа Fe0-Fe203. Более подробное описание соответствующих опытов можно найти в оригинальных работах^ Здесь следует отметить еще одну работу Сатз [1797] о пептизации угля в этиловом эфире,. Путем воздействия ультразвуковыми волнам? с частотой 450 кгц в течение всего 30 сек. удается получить очень устойчивую суспензию угля, чего,, например, невозможно добиться получасовым встряхиванием. Весьма важно указать, что пеп¬ тизация наблюдается лишь в том случае, если в угле или эфире имеются незначительные коли¬ чества влаги, которая действует в качестве пеп- тизатора. В данном случае, по всей вероятности, имеет место адсорбционная пептизация (по классификации Оствальда) в результате адсорб¬ ционного сродства между углем и водой и раство¬ римости эфира в воде. 6. Образование туманов под действием ультразвука После того как мь рассмотрели диспергиро¬ вание при помощи ультразвука жидкостей в жид¬ костях и твердых тел в жидкостях, нам осталось Фиг. 545. Образование тумана под действием ультра¬ звука. Вскоре после включения ультразвука жидкость закипает (а) и вслед за тем образуется туман (б) (/=300 кгц). познакомиться лишь с процессом диспергирова¬ ния жидкостей в газовой фазе. Уже Вуд и Лу¬ мис [2174] обнаружили, что при действии ультра¬ звука на жидкости типа бензола, толуола или воды над поверхностью жидкости образуется туман, который исчезает после прекращения дей¬ ствия ультразвука. Это явление показано на фиг. 545. На дне колбы находится тонкий слой бензола. Если колбу погрузить в масляную ванну, в которой распространяются ультразвук
486 Глава V7. Различные применения ультразвука Ковые волны, то над жидкостью появляется гу¬ стой туман бензола, медленно оседающий на дно после выключения ультразвука. При тщатель¬ ном наблюдении можно успеть заметить, что сначала поверхность жидкости бурно вскипает, как если бы жидкость подогревали снизу. Вскоре после этого внезапно образуется туман. Если налить тонкий слой жидкости непосредственно на излучающую поверхность ультразвукового вибратора, например на_ рабочую поверхность добиться образования тумана, если применить специальное устройство для увеличения мощ¬ ности колебаний, предложенное Вудом и Луми¬ сом. Стеклянную трубку диаметром 25 мм запаи¬ вают с одного конца, а другой конец оттягивают до толщины 7 мм, причем следует добиваться, чтобы оттянутая часть трубки была как можно более тонкостенной. При погружении трубки тол¬ стым концом в масляную ванну ультразвукового излучателя энергия колебаний в значительной Фиг. 546. Распы¬ ление воды, налитой тонким слоем на рабочую поверх¬ ность ультразвуко¬ вого излучателя (f== 1 мггц). Фиг. 547. Образование тумана из воды под действием ультразвука. а—при частоте 1 мггц на поверхности столба воды высотой 10 см, б—при частоте 3 мггц на излучающей поверхности ультразвукового вибратора. медицинского ультразвукового вибратора, то она почти мгновенно превращается в туман (фиг. 546). Чем выше частота ультразвука, тем тоньше и плотнее образующийся туман. Это иллюстри¬ руют две фотографии на фиг. 547. В случае а распыление производилось на поверхности столба воды высотой 10 см при частоте 1 мггц, а в слу¬ чае б—непосредственно на излучающей поверх¬ ности ультразвукового вибратора при частоте 3 мггц. В первом случае сравнительно грубо дисперсный туман висит в воздухе, в то время как во втором случае более тонкий и плотный туман, образующийся при более высокой часто¬ те, плотной массой спускается вниз. ( Даже в случае плохо испаряющихся жидко¬ стей, например трансформаторного масла, можно степени концентрируется в тонкой части трубки (см. замечания в гл. II, § 5, п. 5). Если нанести на эту часть стеклянной трубки несколько капель масла, то оно растекается по поверхности стек¬ ла и диспергируется в воздух, причем вокруг трубки образуется облако масляного тумана. Масло при этом не стекает вниз по трубке, а остается на месте в виде колец большего или меньшего диаметра. Обычно считают, что образование тумана вызывается нагреванием жидкости, обусловли¬ вающим ее испарение и последующую конденса¬ цию. Однако опыты Золльнера 11961] показали, что одной из существенных причин образования тумана является возникновение кавитации на поверхности жидкости. Очевидно, разрушение
§ 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 487 кавитационных пустот приводит к распылению жидкости. Это доказывает тот факт, что раство¬ ренные в жидкости нелетучие вещества, напри¬ мер красители, переходят в туман без остатка. О влиянии кавитации свидетельствует также то, что жидкости с низким давлением паров, напри¬ мер тетралин, декалин, вода, после тщательного обезгаживания в вакууме не образуют тумана под действием ультразвуковых волн. Суспензии мелких частиц в воде и других жидкостях также увлекаются капельками ту¬ мана. Это явление использовали Келер, Кох и Тессер1) для нанесения на держатель объекта электронного микроскопа суспензий, которые при других методах нанесения не дают четкой картины. Каплю суспензии помещают непосред¬ ственно на мембрану излучателя ультразвука, которую для этой цели делают несколько вогну¬ той. Туман собирают в стеклянную трубку, куда осторожно вносят держатель объекта, на кото¬ рый оседают капельки препарата (см. фиг. 547а). Фиг. 547а. Электронная микрофото¬ графия поливинилацетата, нанесенного на держатель объекта электронного ми¬ кроскопа методом ультразвукового рас¬ пыления (X 12 ООО). Штрейбль [2014, 4186, 4187] исследовал обра¬ зование тумана под действием ультразвука для растворов поваренной соли различных концен¬ траций с целью выяснения возможности тера¬ певтического применения такого тумана. При использовании ультразвуковых волн с частотой 800 кгц и мощностью 40 вт удается получить 15 л тумана в 1 мин. В табл. 103 приведены ско¬ рости распыления (количества жидкости, рас¬ пыляемые в 1 мин.); плотность тумана соста¬ вляла 24—74 мм3/л, а его весовое содержание— 0,45—7,5 мг/л. Оба эти значения были выше, *) Доклад на годовом собрании немецкого общества по электронной микроскопии, 1952 г. (напечатан в жур¬ нале Zs. f. wiss. Mikroskopie). Таблица 103 СКОРОСТИ РАСПЫЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ИНТЕНСИВНОСТЯХ УЛЬТРАЗВУКА Распыляемая жидкость Скорость распыления (смЬ/мин) при интенсивности ультразвука 2,4 вт/см* 3,0 вт/смЪ 3,75 вт/см2 4,5 вт/см2 \ Дистиллированная вода . . 0,36 0,48 0,71 0,92 Вода с 1% NaCl 0,28 0,42 0,62 0,74 » » 5% NaCl 0,22 0,28 0,52 0,68 » » 10% NaCl 0,18 0,23 0,47 0,60 » » 20% NaCl 0,12 0,16 0,18 0,24 чем соответствующие значения при образовании тумана обычными методами. Размеры капелек (обусловливающие стабильность и глубину про¬ никновения) лежали в интервале 0,5—20 |х, т. е. были более благоприятны, чем в обычных туманах. Поэтому не исключено, что получение туманов при помощи ультразвука будет играть когда-нибудь большую роль в ингаляционной терапии (см. также Бонелли [4602J и патент Джоека 13145]). Розенталь 13894] и Хени [2985] дали подроб¬ ные обзоры патентов на различные методы рас¬ пыления жидкого горючего в двигателях при помощи ультразвука. При ультразвуковом рас¬ пылении достигается более тонкое диспергиро¬ вание горючего и лучшее перемешивание его с воздухом. Если горючее содержит в качестве составных частей высокополимеры, то они под¬ вергаются расщеплению (деполимеризации, см. п. 3 настоящего параграфа). В патенте [3897] Розенталь описывает сопло для ввода жидкого горючего в топки, перегреватели, плавильные печи и т. п. В сопле помещен магнитострикцион- ный вибратор, благодаря которому достигается особенно тонкое распыление горючего. Еще не ясно, насколько широкое практическое приме¬ нение найдут’ подобные устройства. До настоя¬ щего времени еще не известно случаев их прак¬ тического использования. Наконец следует еще отметить, что распыле¬ ние жидкости ультразвуком может быть исполь¬ зовано для удаления жидкости из какого-нибудь вещества, например из бумаги или ткани. Для этой цели в высушиваемом веществе нужно воз¬ будить стоячие звуковые волны, так чтобы в ве¬ ществе находилась хотя бы одна пучность. О различных возможностях, которые здесь воз¬ никают, см. сообщение о патентах фирмы «Си- менс-Шуккерт» [5027].
488 Глава VI. Различные применения ультразвука § 6. КОАГУЛИРУЮЩЕЕ И ОРИЕНТИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА. АКУСТИЧЕСКОЕ ДВОЙНОЕ ЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ 1. Коагуляция аэрозолей В то время как на эмульсии и жидкие золи ультразвуковые волны оказывают сильное дис¬ пергирующее действие, на аэрозоли они влияют противоположным образом, а именно вызывают сильную коагуляцию частиц. Как известно, аэро¬ золем называется дисперсная система из тонко измельченных твердых или жидких веществ в га¬ зовой фазе, например туман, пыль, дымит, п.1) Различное действие ультразвуковых волн на гид¬ розоли и аэрозоли объясняется тем, что первые характеризуются гораздо большей стабильно¬ стью и что благодаря кавитации в жидкости могут возникнуть разрывающие силы. Послед¬ нее не имеет места в газовой среде; к тому же аэрозоли сами по себе менее стабильны. Уже давно было известно, что под влиянием звуковых колебаний между частицами, колеблющимися в звуксвэм поле, могут возникнуть силы притяжения и отталкивания. Для сферических частиц этот процесс был экспериментально и тео¬ ретически исследован Кёнигом [1096—1098] в связи с работами Бьеркнеса [288]. На этом явлении основано отчасти возникновение пыле¬ вых фигур в трубках Кундта. Брандт и Фройнд [348, 352—354] и Брандт и Гидеман [361] пока¬ зали, что под действием интенсивных ультразву¬ ковых волн в аэрозолях мгновенно происходит коагуляция и осаждение частиц. Опыты прово¬ дились с табачным дымом, туманом из хлористо¬ го аммония и позднее с парафиновым туманом. Источником ультразвука являлся магнитострик- ционный излучатель. Брандт и Фройнд изучили подробности про¬ цесса оседания частиц микрофотографированием при освещении по методу темного поля. Исполь¬ зованная ими установка изображена на фиг. 548. В нижней части трубки, составленной из трех частей—А у В и С,—расположена камера для наблюдения К2- Освещение производится по методу темного поля: М—конденсор микроскопа, Е—круглая центральная диафрагма и О—перед¬ няя линза объектива микроскопа. Ультразвуко¬ вые волны возбуждаются в верхней части трубки и могут быть диафрагмированы заслонкой S. Маленькая камера Кл со смотровым окошком D служит для оценки времени падения оседающих частиц. В этом случае направление освещения перпендикулярно к направлению наблюдения. х) См., например, подробный обзор Брандта [350] об аэрозолях. Фиг. 548. Установка для ис¬ следования коагуляции в газо¬ вой фазе под действием ультра¬ звука. колеблются. Следующие снимки от в до в дают различные фазы коагуляции частиц; отчетливо» видно, что частицы становятся крупнее и совер¬ шенно хаотически движутся в поле зрения. Два последних снимка ж и з показывают оседание взвешенного вещества после выключения ультра¬ звука. Слипшиеся частицы проходят noqra все поле зрения за короткое время экспозиции (V25 сек.), в то время как некоагулированные частицы, как это было видно на снимке а, ос¬ таются на месте. На фиг. 549 изображены восемь последова¬ тельно снятых микрофотографий процесса коа¬ гуляции дыма. На снимке а аэрозоль находится в исходном состоянии. На снимке б уже нача¬ лось действие ультразвука и видно, что частицы
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука 489 На основании этих опытов Брандт и Гидеман различают две стадии коагуляции. Вначале частицы принимают участие в колебательном движении и следуют за движением газа между пучностями и узлами колебаний. Ори этом они в результате столкновений и под действием сил Фиг. 549. Коагуляция дыма под действием ультразвука. взаимного притяжения слипаются и увеличи¬ ваются в размерах. На второй стадии увеличив¬ шиеся частицы уже не следуют за звуковыми ко¬ лебаниями, а совершают хаотические движения, причем в результате новых взаимных соударе¬ ний и столкновений с меньшими частицами их размеры продолжают увеличиваться. В табл. 104 приведены данные Брандта и Фройнда [353] о зависимости времени падения и радиусов частиц от амплитуды колебаний магнитострикционного излучателя через 1 мин. после начала действия ультразвука. Кроме того, в табл. 104 приведено отношение массы т ча¬ стиц после озвучивания к их первоначальной мас¬ се т0. Эти данные свидетельствуют о сильной за¬ висимости процесса коагуляции от интенсивно¬ сти ультразвука. При наибольшей амплитуде ко¬ лебаний за 1 мин. 200 частиц слипаются в один большой агрегат, который оседает в 33 раза быст¬ рее исходных частиц. Увеличение размеров частиц можно определить, измеряя времена паде- Таблица 104 ЗАВИСИМОСТЬ КОАГУЛЯЦИИ от АМПЛИТУДЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ волн Амплитуда колебаний излучателя, ц. Время падения на 1 мм, сек. Радиус частиц, [х Отношение масс т/т9 0 2 1.8 9 1,3 2,3 2,1 18 0,56 3,7 8,7 36 0,4 4,3 13,6 54 0,06 10,5 200 ния, и оптически—путем измерения поглощения света взвесью во время действия ультразвука. Зависимость коагуляции от частоты ультра¬ звука, от влияния гидродинамических сил и т. п. изучалась в работах Брандта [349], Брандта, Фройнда и Гидемана [358—362, 857], Татума [2041], Готтшалка и Клэра [442, 445, 725] г а также Клэра, Спендлава и Поттера [446]. Для каждого размера частиц имеется опреде¬ ленная частота, ниже которой частицы успевают полностью следовать за звуковыми колебаниями среды. При более высоких частотах амплитуды частиц уменьшаются. Поэтому в гетерогенном аэрозоле в определенной оптимальной области частот, зависящей от величины частиц, частицы различной величины имеют различные амплитуды колебаний, что приводит к взаимным столкно¬ вениям и коагуляции. При очень высоких часто¬ тах эта благоприятная для «ортокинетической» коагуляции область частот остается позади и действуют только гидродинамические силы в- смысле Бьеркнеса. Степень участия частицы в звуковых колеба¬ ниях среды (так называемый коэффициент увле¬ чения) в случае стоячей звуковой волны связа¬ на с частотой колебаний и радиусом частицы сле¬ дующим соотношением: где ХР—амплитуда колебаний частицы, Хо— амплитуда колебаний газа, г и р—соответствен¬ но радиус и плотность частицы, f—частота коле¬ баний, т]—коэффициент вязкости. Это соотношение, которое следует из уравне¬ ния, полученного Кёнигом [1096, 1097], выво¬ дится следующим образом. Пусть в газе с вяз¬ костью т), колеблющемся с амплитудой Xg и частотой /, находится частица с радиусом г
490 Глава VI. Различные применения ультразвука и плотностью р. Согласно закону Стокса, сила трения, действующая на частицу, где Av—разность скоростей частицы и газа. Согласно формуле (5), скорость частиц газа Движение частицы описывается дифферен¬ циальным уравнением Непериодический член отображает переходный процесс. Им можно пренебречь, так как коагу¬ ляция происходит через такое время, когда переходный процесс не оказывает уже никакого влияния. Таким образом, амплитуда частицы Фазовый угол 9 определяется соотношением При этом выводе мы пренебрегли поправочным множителем Канингхема в законе Стокса для неоднородной среды, который равен 1~|-А(1/г), где Л =0,8—1,7, I—длина свободного пробега частицы. Если его учитывать [359], то эта по¬ правка входит как множитель в знаменателе под корнем. К соотношению (342) можно прийти также, упростив выведенное Кёнигом [1096] в 1891 г. уравнение для увлечения сферической частицы колеблющейся жидкой или газообразной средой, которое было экспериментально проверено Ваген- шайном [2108]. В связи с этим следует упомянуть работы Горбачева и Северного [723, 1917], кото¬ рые исследовали движения тяжелой частицы в .звуковом поле и возникающие при этом пондеро- моторные силы. Отношение амплитуд Xp/Xq будет тем мень¬ ше, чем больше радиус частицы и чем выше ча¬ стота. Таким образом, для степени участия частицы в колебаниях газа определяющей являет¬ ся величина r2f. На фиг. 550 дана зависимость Xp/Xg от г для различных частот ультразвука для воздуха (т]^0,00017) и частицы с плотно¬ стью р=1. Для большинства аэрозолей оптималь¬ ной является область частот 5—50 кгц. Согласно соотношению (342), коэффициент увеличения определяется выражением (343) Частицы, имеющие в данном звуковом поле одно и то же значение Z, движутся в этом поле оди¬ наково. При значении Xp/Xg, примерно рав¬ ном 0,8, наклон кривых на фиг. 550, вначале Ф'и г. 550. Зависимость отношения амплитуд Хр/Хд от радиуса частицы г для различных частот ультра¬ звука. незначительный, достигает максимальной вели¬ чины. Если принять это значение Xp/Xq за границу, до которой частицы еще увлекаются звуковыми колебаниями, то из соотношения получим величину Zo=0,54. Эту величину Брандт, Фройнд и Гидеман [358, 857] назвали критиче¬ ским числом. Величина Z0 определяет степень участия частиц в колебаниях газа. Для воздуха (т]=0,00017) при плотности частиц р=1 и Z0=0,54 получаем из выражения (343) критическое зна¬ чение которое для отдельных кривых на фиг. 550 опре¬ деляется пересечением с прямой М. Эти соотношения становятся еще более на¬ глядными, если по оси абсцисс откладывать значения г, по оси ординат—значения /, а в ка¬ честве параметра выбрать коэффициент увлече¬ ния Хр/Хву как это сделано на фиг. 551, где пря¬ мые 1 и 2 относятся соответственно к значениям коэффициента увлечения 0,8 и 0,2. В области А практически все частицы полностью увлекаются
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука 491 газом, а в области С—они практически покоятся. В промежуточной области В частицы колеблют- ся в соответствии со своими размерами с самы- Фиг. 551. Зависимость между радиусом частиц и частотой ультразвука при коагуляции для двух значений коэффици¬ ента увлечения Xp/XG=0,8 (прямая 1) и Xp!Xq=0,2 (прямая 2). ми различными амплитудами. Таким образом, например, для аэрозоля с радиусом частиц 0,8 —2 р. наилучшее коагулирующее действие частиц в промежуточной области В (см. фиг. 551) при более низких частотах. Из вышеизложенного следует, что способ определения интенсивности звука по амплиту¬ дам колебаний частиц, взвешенных в жидкости или газе, как это, например, было предложено Андраде [106] и Вагеншайном [2108], совершен¬ но неприменим для высоких частот, а для низ¬ ких частот может быть использован лишь в том случае, если степень дисперсности достаточно высока. Андраде [108, 109] дал теорию коагуляции частиц дыма под действием звуковых колебаний столь большой частоты, что взвешенные частицы не могут принимать участия в колебаниях сре¬ ды. При этом он учитывал только гидродинами¬ ческие силы притяжения. Данные Андраде по развитию процесса коагуляции во времени были экспериментально проверены Паркером [1505] при частоте 220 кгц. Однако, как показал Гиде- ман [40], результаты Андраде искажены вслед¬ ствие ошибки в расчетах. При рассмотрении акустической коагуляции в первую очередь следует учитывать вынужден¬ ные колебания частиц в звуковом поле и возни¬ кающие при этом силы Бернулли между колеб¬ лющимися частицами. Кёниг [1096] вывел следующее выражение для силы притяжения между двумя сферическими колеблющимися частицами с радиусами гх и г2, направление колебаний которых перпендикуляр¬ но к соединяющей их линии: где d—расстояние между частицами, Av—ско¬ рость движения частиц относительно окружаю¬ щей среды и р—плотность среды. При помощи это¬ го выражения Брандт, Фройнд и Гидеман [358, 359] рассчитывали время за которое две оди¬ наковые частицы сблизятся до столкновения, т. е. до расстояния 2г. Это время равно Фиг. 552. Микрофотографии частиц, ко¬ леблющихся в ультразвуковом поле. а—частота ультразвука ниже промежуточной области, б—частота лежит в промежуточной области. будут оказывать ультразвуковые волны с часто¬ той около 16 кгц. На фиг. 552 приведены две микрофотографии, показывающие колебания Однако из этого выражения практически невоз¬ можно извлечь никаких выводов о течении про¬ цесса коагуляции во времени, так как в ходе этого процесса величины г, d и Av все время меняются. Согласно Клэру, Спендлаву и Поттеру [446], коагулирующее действие оказывает, кроме того, давление звуковых волн на маленькие частицы. Кинг [1044] показал, что в стоячей звуковой волне в газе на маленький шарик радиуса г
492 Глава VI. Различные применения ультразвука действует сила, обусловленная давлением звука. Это давление (346) (348) где х0 — координата частицы в момент времени t = 0, а На фиг. 553 представлено распределение от¬ носительной плотности частиц в моменты вре¬ мени 0, 21 и 43 сек. для аэрозоля, состоящего из частиц диаметром 1 [х,в ультразвуковом поле с частотой 10 кгц и плотностью энергии 1000 эрг/см3 (что соответствует интенсивности ультразвука 3,3 вт/см2). Коэффициент вязкости среды был принят равным т] = 1,85-10“4. Таким образом, кривые, рассчитанные для идеального аэрозоля, отчетливо показывают, что при легко достижимой интенсивности ультразвука под дей¬ ствием волнового давления частицы концентри¬ руются в пучностях колебаний стоячей звуковой волны, где и происходит дальнейшая коагуля¬ ция. Брандт, Фройнд и Гидеман [359, 361, 362] экспериментально исследовали оседание частиц в движущихся аэрозолях. Источником ультра¬ звуковых волн служил свисток Гартмана (см. гл. II, § 1, п. 2), установленный между двумя резонансными трубками, через который про¬ пускался аэрозоль. По данным авторов, этим способом можно очистить, например, 200 л тумана NH4C1 в минуту. Из других работ в этой области следует отметить более ранние опыты Паттерсона и Кейвуда [1544], которые наблк> дали увеличение размеров частиц аэрозоля и их оседание в местах пучностей колебаний под дей¬ ствием ультразвуковых волн с частотой 34 кгц, полученных при помощи пьезоэлектрического излучателя. Можно указать также на опыты Пир¬ сона [1547], уже отмечавшиеся в гл. Ill, § 1. Фиг. 553. Распределение относительной плотности частиц в стоячей звуковой волне между узлами (/С) и пучностями (В) колебаний под действием волнового давления звука для различных моментов времени. Оседание частиц дыма при воздействии ультра¬ звуковых волн изучали также Клэр с сотруд¬ никами [442, 445, 446, 2639]. Они использовали описанный в гл. II, § 3 электродинамический излучатель и получили в основном те же резуль¬ таты, что и Брандт, Фройнд и Гидеман. На фиг. 554 показана зависимость между степенью осаждения, временем облучения и мощ¬ ностью ультразвука для тумана хлористого ам¬ мония плотностью 2 мг/л, по данным Клэра [2639]. Эти опыты показывают, как сильно зави¬ сит слипание частиц от мощности звука. При больших интенсивностях звука можно за корот¬ кое время добиться той же степени коагуля¬ ции, как при малых интенсивностях за длитель¬ ное время. Слипание частиц начинается прв интенсивности звука 0,15 вт/см2. Чтобы до¬ биться допустимых в технических установках скоростей газа и размеров аппаратов, необхо¬ димы интенсивности звука не менее 1 вт/см* и длительности пребывания частиц в звуковом поле не менее 4 сек. где Е — плотность энергии волны и к = 2тс/Х. Отсюда сила, действующая на частицу, Очевидно, эта сила равна нулю для узлов и пучностей колебаний и достигает максимума между ними, причем по обе стороны от пучности колебаний сила К направлена к этой пучности. Это значит, что под действием волнового давле¬ ния частицы должны перемещаться в пучности колебаний. Уравнение движения для одной частицы в этом случае имеет вид Интегрирование этого уравнения дает
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука 493 На основе еще не опубликованных расчетов Вивиана и Стокса, Киду [3253] выводит следую¬ щую зависимость между степенью коагуляции Фиг. 552. Зависимость степени осажде¬ ния тумана хлористого аммония от времени облучения при различных мощностях ультразвука. Еу числом G частиц в 1 см3 и временем облу¬ чения t звуком с интенсивностью J: здесь k—постоянная, зависящая от частоты, природы частиц и используемой аппаратуры. Таким образом, эффективность коагуляции ульт¬ развуком зависит от концентрации частиц. Поэтому при слишком малых концентрациях не¬ обходимо вводить пыль для затравки. Для неко¬ торых аэрозолей можно увеличить коагуляцию ультразвуком, вводя водный туман. Последнее особенно полезно в тех случаях, когда пыль вследствие особой формы частиц (например, пыль, образующаяся при износе от трения) лишь с трудом слипается и образует хлопья. Возникает вопрос о практическом примене¬ нии коагуляции аэрозолей под действием ультра¬ звука для акустической очистки газов. Первые опыты по очистке промышленных газов поста¬ вил в 1938 г. Гиз [713], который использовал в качестве источников ультразвука магнитострик- ционные излучатели и ультразвуковые свистки. В связи с относительно малой мощностью этих источников опыты проводились лишь с неболь¬ шими объемами (трубки диаметром 30—140 мм и длиной 300—1000 мм). Для отделения 90% аэрозоля скорость потока должна была быть не выше 0,3 м!сек. Результаты этих опытов пока¬ зали, что промышленное использование аку¬ стических газоочистительных установок с выше¬ указанными источниками невыгодно по срав¬ нению с применением существующих электро¬ фильтров. Так, например, для 90-процентной очистки 1000 м3 пыльного газа с содержанием пыли 4,5 кг/м3 при применении ультразвукового Фиг. 555. Большая акустическая газоочистительная установка фирмы «Ультрасоник Корпорейшн». свистка требуется 200 квт-ч, а при использова¬ нии магнитострикционного излучателя — 10— 20 квт-ч. При использовании электрофильтров расход энергии составляет только 0,2—0,5 квт-ч, причем следует иметь в виду, что электрофильтры применяются на больших промышленных уста¬ новках, а в случае ультразвуковых способов речь идет лишь о небольших экспериментальных аппаратах. Соотношения выгоднее при использовании новых ультразвуковых сирен, описанных в гл. И, § 1, п 4. По сообщению Портера [1633], а также Дансера и Неймана [2664, 2665], за последние годы в США для различных целей были построе¬ ны подобные акустические газоочистительные ус¬ тановки больших размеров, которые могут очи¬ щать до 2000 м3 газа в минуту. На фиг. 555
494 Г л два VI. Различные применения ультразвука изображена такая установка для получения сажи из природного газа, сжигаемого с добавками масла. Через находящуюся справа башню, в верх¬ ней части которой установлена сирена, проте¬ кает 50—60 м3 газа в минуту. При частоте звука Ct 6 Фиг. 556. Частицы сажи до облучения ультра¬ звуком (о) и после облучения (б). Фиг. 557. Действие акустического газоочистительного устройства фирмы «Ультрасоник Корпорейшн», уста¬ новленного в фабричной трубе. а—сирена включена, б—сирена выключена. 3,5 кгц и интенсивности около 1 вт1см} коагу¬ лируется около 96% содержащихся в газе частиц сажи. Они частично оседают в башне, частично отделяются в двух включенных последователь¬ но очистителях типа «циклон», которые видны на фиг. 555. На фиг. 556 приведены две микро¬ фотографии частиц сажи до и после облучения. На микрофотографиях отчетливо видно, как очень мелкие частицы слипаются в крупные агрегаты. Акустический способ можно с успехом исполь¬ зовать для очистки отработанных газов про¬ мышленных предприятий (см. фиг. 557). Кребс и Биндер [4816] сообщают об установке камеры ультразвуковой коагуляции между топкой и ды¬ мовой трубой перед обычным очистителем типа «циклон». Этим способом удается распространить действие очистителя с частиц диаметром 10 р до частиц диаметром 0,005 р.. Особенно большое значение этот способ должен иметь для цемент¬ ных и химических заводов (например, при произ¬ водстве серной кислоты), так как обычные фильт¬ ры в этих случаях неприменимы. Подобные установки нашли применение для выделения соды из отработанного газа на больших бу¬ мажных фабриках, а также для возврата распы¬ ленных катализаторов при пиролизе углеводо¬ родов [4102] (см. также [2379, 3183, 3306, 4179, 4269, 4886, 5063]). Однако последние опыты большого масштаба, поставленные Шнитцле- ром [5004], показали, что акустическая очистка газов при современном состоянии техники излу¬ чения звука еще не оправдывает себя благодаря слишком большим расходам энергии. В табл. 105 Таблица 105 СРАВНЕНИЕ СТОИМОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТА¬ ЦИИ РАЗЛИЧНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ Звуковые установки Электро¬ фильтры Механи¬ ческие установки Стоимость изго¬ товления уста¬ новки в Герма¬ нии, марки . . 65 000 (без зву¬ ковой изоляции) 80000 Стоимость изготов¬ ления установки в США, доллары 47 500 38 500 rl—5* 0,3—0,5 Потребляемая мощ¬ ность, квт/м3 10** 51—5800 при частоте выше 16 кгц*** * Согласно работе [2665]. ** Согласно работе [5004]. *** Частное сообщение. дано сравнение стоимости изготовления уста- новки и потребления энергии для различных способов очистки газов. Что касается стоимости установок, то даже если учесть стоимость зву¬ ковой изоляции против мешающих шумов, зву¬ ковые установки могут уже сейчас конкуриро¬ вать с электрофильтрами. Однако сравнение потребляемых мощностей убеждает в нерента¬
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука 495» бельности звуковых установок. При этом сле¬ дует принять во внимание, что действие звука или ультразвука приводит только к увеличе¬ нию размеров частиц, основную массу которых приходится затем осаждать в обычном очистителе. Весьма важной проблемой является уничто¬ жение природных туманов, например на аэро¬ дромах. Подробности опытов в этом направле¬ нии, проведенных во время последней войны, еще не известны. Колебательное движение мельчайших частиц жидкости в звуковом поле используется в мыло¬ варенной промышленности для быстрой сушки диспергируемого в распылительных башнях мыльного раствора [1632, 5149]. Звуковые коле¬ бания повышают скорость движения влажных частиц относительно окружающего газа, благо¬ даря чему время сушки сокращается. Подроб¬ ности см. в патенте Хорсли и Дансера [4765]. См. также патенты по акустической очистке газов [357, 443, 876, 915,'1136, 1475, 4102, 4654, 4765, 5073]. 2. Коагуляция гидрозолей В гл. VI, § 5, п. 1 уже указывалось, что в гидрозолях под действием ультразвука также происходит коагуляция. Существование пре¬ дельной достижимой концентрации эмульсиц при ультразвуковом диспергировании обусло¬ влено именно процессами коагуляции. Эта кон¬ центрация достигается тогда, когда устанавли¬ вается равновесие между процессами диспер¬ гирования и коагуляции. Механизм коагуляции эмульсий был изучен Золльнером и Бонди [1964]. Они заполняли толстостенную стеклянную труб¬ ку диаметром 1 см и длиной 50 см эмульсией толуола в воде и погружали ее нижним заплав- ленным концом в масляный фонтан над ультра¬ звуковым излучателем. В нижней и средней ча¬ стях трубки, где энергия ультразвука была до¬ статочно велика, образовывались белые зоны, в которых скапливались капельки толуола. Капельки постепенно росли, а после выключе¬ ния ультразвука всплывали наверх. При даль¬ нейшем действии ультразвука капельки переска¬ кивали из одной зоны в следующую и в конце концов образовывали на верхней поверхности жидкости слой толуола. Через некоторое время жидкость в нижней части трубки после прекра¬ щения воздействия ультразвука становилась почти прозрачной. Ультразвуковую коагуляцию легко проде¬ монстрировать и на примере ртутной эмульсии, если (как уже указывалось в § 5, п. 1 настоящей главы) порцию эмульсии, из которой удалена вся избыточная ртуть, подвергнуть дальнейшему действию ультразвука. Через короткое время первоначально мутная жидкость становится со¬ вершенно прозрачной. Заметная коагуляция наблюдается также и в суспензиях, например в суспензии кварцевого порошка в органиче¬ ских растворителях. Поскольку при этих опытах в стенках трубки* легко возникают поперечные волны, которые накладываются на продольные волны в жидкости* Фиг. 558. Коагуляция в суспензиях. а—толуол в воде, б—кварц в воде, в—толуол и кварц; в воде. и приводят, таким образом, к искажению ульт¬ развукового поля, следует использовать тол¬ стостенные капиллярные трубки. Бонди и Золль¬ нер [1964] рекомендуют для таких опытов сле¬ дующую установку. Толстостенный капилляр,, слегка U-образно согнутый и расширенный в. средней части, помещается горизонтально над! ультразвуковым излучателем так, чтобы его середина была в масляном фонтане и звуковая энергия могла передаваться находящейся в труб¬ ке жидкости. Во избежание выброса жидкости концы трубки закупоривают воском. После включения излучателя в заключенной в капил¬ ляре жидкости возникают стоячие волны, при¬ чем в узлах скорости, находящихся на расстоя¬ нии Х/2 один от другого, образуются резко очер¬ ченные зоны, где происходит коагуляция капе^- лек толуола. На фиг. 558,а видно, что первая зона удалена* на Х/4 от свободной поверхности жидкости. Если проделать аналогичный опыте эмульсией, в кото¬ рой суспензированные частицы (например, квар¬ цевая пыль, нитробензол или ртуть) тяжелее жидкости среды (например, воды), то, как видно на фиг. 558,6, наблюдается то же явление с тога
496 Глава VI. Различные применения ультразвука лишь разницей, что скопление частиц происхо¬ дит в местах пучностей, и поэтому первая зона располагается на поверхности жидкости. Если жидкость содержит как более легкие, так и более тяжелые частицы, то при помощи ультразвука удается даже их разделить. Это отчетливо видно на фиг. 558,в для системы вода—толуол—кварц. Резко ограниченные дискообразные зоны толуола и кварца расположены одна за другой на рас¬ стояниях Х/4. В качестве самого общего вывода можно сказать, что дисперсная фаза собирается в узлах колебаний, если она легче растворителя, и в пучностях колебаний, если она тяжелее его. Фиг. 559. Смещение пробковых и стек¬ лянных шариков в пучности колебаний стоячей звуковой волны с частотой 30 кгц в воде. о—ультразвук выключен, б—ультразвук вклю¬ чен; видно образование кавитационных пузырь¬ ков в пучностях давления. Маринеско [1295] показал, что если возбу¬ дить в концентрированной водной суспензии красителя конго красный стоячую ультразву¬ ковую волну, то спустя короткое время наибо¬ лее грубые частицы красителя коагулируются в местах пучностей колебаний. При этом обра¬ зуется система темных и светлых красных полос, устойчивая в течение длительного времени. По данным Капустина [3178], при возбуждении стоячих ультразвуковых волн в растворе жела¬ тины с добавленной в него тушью частицы туши собираются в пучностях колебаний. При этом получают отчетливо видимую картину темных параллельных зон. Ангерер [2325, 2326, 2331] поставил следую¬ щий весьма поучительный демонстрационный опыт. Стеклянные и пробковые шарики подве¬ шены на нитях в воде (фиг. 559,а), в которой возбуждается стоячая звуковая волна (Х=5 см). При этом шарики собираются в местах пучностей колебаний стоячей волны (фиг. 559,6). В этом опыте стоячая волна отражается с правой сто¬ роны от отражателя звука, так что на отражателе возникает пучность колебаний. На фиг. 559,6 можно видеть в пучностях давления волны мель¬ чайшие пузырьки воздуха, которые возникают там благодаря кавитации, а потом перемещаются в пучности колебания (см. также фиг. 148а). До сих пор мы еще не указывали на то, что скорость скопления и коагуляции зависит от размеров суспензированных частиц. Чем боль¬ ше частицы, тем быстрее протекают эти про¬ цессы. В случае истинных коллоидных растворов не удается наблюдать заметной коагуляции. Вуттге и Диккель [4468] предложили способ непрерывного разделения частиц, перемещаю¬ щихся под действием звуковых колебаний в пуч¬ ности или узлы колебаний, при помощи токов жидкости, перпендикулярных к стоячей звуко¬ вой волне и направленных в узлах и пучностях колебаний навстречу друг другу. В сточных водах бумажных фабрик часто остаются в незначительной концентрации волок¬ на целлюлозы, которые проходят сквозь сита и фильтры и оказывают вредное влияние на реч¬ ное рыбное хозяйство. По сообщению фирмы «Атлас-Верке» (Бремен), эти волокна при помощи ультразвуковых волн с частотой 175 кгц удается коагулировать в клубки, которые хорошо задер¬ живаются в ситах. Однако, по данным Хузмана [3093а], обработка канализационных вод ультра¬ звуком нерациональна; ультразвук уменьшает количество взвешенных частиц, доступных от¬ делению, диспергируя их и образуя коллоид¬ ный раствор. Отделение свежей и гниющей пле¬ сени также не облегчается под действием ультра¬ звука (см. также [2644, 4853, 5025]). Стабилизированные эмульсии, как например толуол в растворе олеата натрия или ртуть в рас¬ творе желатины или лизальбиновой кислоты, под действием ультразвуковых волн также пре¬ терпевают уменьшение дисперсности благодаря соединению маленьких частиц в большие капель¬ ки. Отсюда можно заключить, что ультразвуко¬ вые волны в состоянии пробить адсорбированную пленку эмульгатора. Согласно Бонди [305J, это можно продемонстрировать, если встряхи¬ ванием ртути с раствором желатины или лизаль¬ биновой кислоты получить эмульсию ртути в ви¬ де маленьких шариков примерно одинаковой величины и подвергнуть эту эмульсию действию ультразвука. При этом шарики ртути, разделен¬ ные адсорбированной пленкой, почти моменталь¬ но соединяются в зеркальную гомогенную массу. Германе [835] поставил тщательные опыты по исследованию скорости коагуляции отрицатель¬ ных золей AgJ, полученных добавлением избыт¬ ка раствора KJ к раствору AgN03. Он измерял зависимость степени коагуляции, определяемой
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука 497 оптически по эффекту Тиндаля, от концентра¬ ции AgJ, концентрации электролитов и интен¬ сивности ультразвука. Увеличение последней вызывает всегда ускорение коагуляции, которая отсутствует лишь при высоких концентрациях электролита. Коагуляцию Германе не смог объяс¬ нить ни процессами кавитации, ни повышением температуры. Учет кинетической энергии колеб¬ лющихся частиц, ортокинетической коагуляции (см. п. 1 настоящего параграфа) и действия гидро¬ динамических сил не способствуют выяснению вопроса. По всей вероятности, важную роль иг¬ рают электрические силы. По-видимому, под дей¬ ствием ультразвуковых волн нарушается сфери¬ ческая симметрия двойного электрического слоя вокруг отдельной частицы, что приводит к по¬ явлению дипольного момента [833, 834]. Вслед¬ ствие этого отдельные частицы притягиваются друг к другу, и скорость коагуляции повышается. В одной из дальнейших работ Германе [836] показал, что при объяснении процессов коагу¬ ляции, кроме ортокинетической коагуляции, вызываемой движением колеблющихся частиц, следует учитывать также перикинетическую коа¬ гуляцию, обусловленную броуновским движени¬ ем. Пренебрегать последней можно лишь в случае равномерного движения среды (см. также [323]). Согласно Томбергу [4283], коагуляция целлю¬ лозных растворов (вискозы) ускоряется под действием ультразвука. Согласно последним работам Фрея и Шиф- фера [644], с помощью диффузии при действии ультразвуковых волн с частотой 1 мггц и ин¬ тенсивностью 2 вт/см2 удается разделить гомо¬ генные смеси, например глицерина с водой или гексана с парафином. В своих опытах Фрей и Шиффер в течение многих часов после выключе¬ ния стоячей звуковой волны наблюдали (тене¬ вым методом) изменения концентраций в местах узлов колебаний (см. также опыты Эрнста, опи- санныевгл. IV, § 1, п. 6, иопытыКаррелли, Бран- ка и Поррека, о которых говорится в п. 3 настоя¬ щего параграфа). Бойд и Зентнер [2523] показали, что в 50- процентном водном растворе глицерина в стоя¬ чей звуковой волне наблюдается повышение содержания глицерина у отражателя прибли¬ зительно на 6%. Однако, по всей вероятности, это явление обусловлено местным нагреванием раствора интенсивными звуковыми волнами (см. также [3728]). Недавно Линдстрём [4844] теоретически и экспериментально исследовал разделение сме¬ сей жидкости под действием ультразвука. На основании термодинамических расчетов он пока- 32 Л. Бергман зал, что в смеси равных частей воды и глицерина под действием звука интенсивностью 10 вт/см2 нельзя ожидать изменений концентрации, пре¬ восходящих 5-10”8. При таких изменениях кон* центрации показатель преломления может изме¬ ниться лишь на 5-10“9,что не может быть обна¬ ружено даже теневым методом. Это означает, что явления, наблюдавшиеся Фреем и Шиффе- ром, а также Эрнстом, были обусловлены дру¬ гими причинами. Линдстрём экспериментально решил вопрос о разделении жидкостей под дей¬ ствием ультразвука, расположив в стоячей зву¬ ковой волне перед отражателем множество поло¬ сок фильтровальной бумаги, так что часть поло¬ сок находилась в пучностях, а часть—в узлах колебаний. Анализ этих полосок после много¬ часового облучения дал отрицательный резуль¬ тат. Коффин и Фант [2643] исследовали влияние звуковых волн на фракционированную перегон¬ ку, предполагая, что под действием ультразвука будет быстрее достигаться равновесие в процес¬ сах конденсации и парообразования в колонке и, следовательно, будет ускорено разделение компонентов смеси. Для смеси бензола с четы- р'еххлористым углеродом облучение ультразву¬ ком с частотой 25 кгц привело лишь к 3-процент¬ ному повышению концентрации четыреххло¬ ристого углерода в верхней части колонки. Хауль, Руст и Лютцов [2976] изучили влия¬ ние ультразвука на распределение фенантрена между бензином и метиловым спиртом в проти- воточной установке. Они показали, что при опре¬ деленной скорости течения жидкостей облуче¬ ние ультразвуком с частотой 570 кгц повышает выход на 76%. Этот результат свидетельствует о том, что облучение позволяет достичь распре¬ деления, возможного по закону Нернста, за более короткое время и с меньшим количеством рас¬ творителей. Это можно объяснить увеличением поверхности раздела вследствие повышения ско¬ рости диффузии. Однако мощность звука не должна достигать значений, при которых возни¬ кает кавитация, а следовательно, происходит эмульгирование. 3. Ориентирующее действие ультразвуковых волн. Акустическое двойное лучепреломление Еще Бургер и Золльнер [388] показали, что под действием ультразвука даже в истинных кол¬ лоидных растворах, например в золях пятиокиси ванадия и окиси железа, наблюдается ориен¬ тация анизотропных коллоидных частиц. Вслед¬ ствие студнеобразного состояния таких растворов
498 Глава VI. Различные применения ультразвука эта ориентация может сохраняться очень долгое время. Этот эффект можно обнаружить лишь при помощи ультрамикроскопа или по появлению двойного лучепреломления в поляризованном свете. Такую суспензию коллоидных частиц несферической формы в ультразвуковом поле следует рассматривать как оптически одноосный кристалл, оптическая ось которого совпадает с направлением распространения ультразвука. Поэтому указанное явление носит название аку¬ стического двойного лучепреломления. Акустическое двойное лучепреломление было подробно изучено Кавамура [3233, 3234] на примере золя пятиокиси ванадия при частотах 2,5—5,2 мггц. Плоскость поляризации падаю¬ щего света должна составлять угол 45° с напра¬ влением распространения ультразвука. В этом случае при скрещенных николях можно наблю¬ дать просветление поля зрения в тех местах, где проходят звуковые волны. Степень просвет¬ ления возрастает с интенсивностью ультра¬ звука и достигает предельного значения при достаточно сильных ультразвуковых полях. Дальнейшие исследования в этом направле¬ нии провели Каррелли и Бранка [4638] и Петра¬ лья [1559] с коллоидными водными и глицери¬ новыми растворами железа Браве и пятиокиси ванадия. Петралья [1559, 1560] измерил также дихроизм, который появляется под действием ультразвука у суспензии кристалликов борной кислоты (диаметром меньше 100(л) в жидкостях типа скипидара, ксилола, петролейного эфира, четыреххлористого углерода и т. п. В этом случае также дело сводится к ориентирующему действию ультразвука. Проблема ориентации несферических частиц в звуковом поле впервые была теоретически рас¬ смотрена Польманом [1611]. Теорию акустиче¬ ского двойного лучепреломления для коллоид¬ ных растворов с несферическими частицами впервые предложил Ока [1451]. В основе обеих работ лежит выведенная Кингом [1044] фор¬ мула, которая дает среднее по времени значение момента вращения М для свободного жесткого и очень тонкого диска Релея, находящегося в стоя¬ чей звуковой волне: где р0—плотность окружающей среды, г—ра¬ диус диска, U—амплитуда скорости колебаний звуковой волны, (xr)=2Tcr/X—отношение длины окружности диска к длине ультразвуковой вол¬ ны X, h—расстояние диска от узла скорости, —масса диска (d1—толщина диска), то=зРог3—присоединенная масса, т/2— момент инерции диска в вакууме, гидродинамический момент инерции, <р—угол между нормалью к диску и направлением коле¬ баний в звуковой волне. При выводе формулы (349) было принято, что окружность диска мала по сравнению с дли¬ ной волны, т. е. xr<Cl. Для бегущей волны как sin2х/г, так и cosHh можно положить равными единице. Для момента вращения в пучности колеба¬ ний стоячей волны, т. е. при А=Х/4, получим cos2x/z=0 и sinHh—l и, следовательно, Для момента вращения в узле колебаний sin2x/i = 0 и cos2x/z. = 1 и, следовательно, Отсюда (хг)2- При частоте ультра¬ звука 3000 кгц, что для воды соответствует Х=0,5 мм, и при г=10р получим (хг)2^ 1/100 и 0,0006. Таким образом, в общем случае следует учитывать ориентационные явления в пучностях колебаний, тем более, что, согласно расчетам Кинга [1043], под действием волнового давления большинство частиц перемещается в пучности (см. п. 1 настоящего параграфа). Польман проверил свои теоретические выво¬ ды на примере суспензии алюминия в ксилоле с частицами диаметром 20 р. и толщиной 1,5 р. и обнаружил хорошее совпадение теории с экс¬ периментом. О важном применении этих ориен¬ тационных явлений для визуализации ультра¬ звуковых волн уже сообщалось в гл. III, §4, п. 5. Здесь следует отметить еще чувствительность этого явления. Ориентация алюминиевых частиц в ксилоле при комнатной температуре имеет место уже при значении £/=5-10“5 см/сек, т. е. при интенсивности ультразвука J=U2p0v/2= =2,8 эрг/сек-см2. Однако при этих условиях вре¬
§ 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука 499 мя ориентации настолько велико, что она прак¬ тически не осуществляется. При значении t/=0,7 см!сек время ориентации равно около 0,5 сек. Момент вращения, существенный для аку¬ стического двойного лучепреломления в пучно¬ стях колебаний, можно получить из формулы (350), если пренебречь малым членом (хг)2 и ввести поправку на конечную толщину диска (согласно Кингу, вместо т1 подставляют вели¬ чину тх—тр где mf—масса жидкости, вытес¬ ненной частицей): Коэффициент пропорциональности £$ положи¬ телен, если плотность рх частицы больше, чем плотность р0 жидкости; в противоположном слу¬ чае он отрицателен. Для небольших интенсивностей ультразвука, при которых акустическое двойное лучепрелом¬ ление пропорционально плотности энергии Е звуковой волны, Ока определяет удельную кон¬ станту акустического двойного преломления (при концентрации С=1); (353) где пр и ns—показатели преломления суспензии для света, электрический вектор которого соот¬ ветственно параллелен и перпендикулярен на¬ правлению распространения ультразвука, п0— показатель преломления без ультразвукового по¬ ля, k—постоянная Больцмана, Т—абсолютная температура. К сожалению, имеющийся эксперименталь¬ ный материал недостаточен для проверки при¬ менимости теории. Недавно Бёммель и Никитин [300] исследовали акустическое двойное луче¬ преломление коллоидного раствора триокиси вольфрама. Ориентирующее действие ультра¬ звуковых волн для этого раствора можно видеть невооруженным глазом: светлые области про¬ хождения звуковых волн выделяются на темном фоне. Этим явлением можно воспользоваться для визуализации ультразвукового поля над колеблющимся кварцем и для изучения харак¬ тера колебаний. Бёммель [295] исследовал рассеяние света ориентированными под действием ультразвука коллоидными частицами W03. Результаты од¬ ного из его опытов при концентрации раствора 3,5* 10~4 el см? приведены на фиг. 560. Радиус-век¬ тор представляет интенсивность рассеянного све¬ та в произвольных единицах. Кривая Л соответ- ствует рассеянию света раствором без воздействия ультразвуком, кривая В—рассеянию после вклю¬ чения ультразвука, кривая С—рассеянию света чистой водой. Фиг. 560. Рассеяние света частицами W03, ориенти¬ рованными под действием ультразвука. А—рассеяние света необлученным раствором, В—рассеяние света облученным раствором, С—рассеяние света чистой водой. Если к раствору W03 добавить определенное количество водного раствора агар-агара, то через некоторое время жидкость затвердевает, а ориентированные частицы «замерзают». Фик¬ сированное этим способом «звуковое поле» мож¬ но в зависимости от концентрации добавленного раствора агар-агара сохранять многие часы и под¬ вергать тщательному оптическому исследованию. Каррелли, Бранка и Поррека [2618, 4639, 4640] установили, что при диффракции света в коллоидном растворе крахмала в воде (кон¬ центрация ~0,1 г!л) в стоячей ультразвуковой волне диффракционные полосы четных порядков остаются видимыми в течение нескольких секунд после выключения ультразвука, в то время как диффракционные полосы нечетных порядков мгновенно исчезают. Длительность сохранения диффракционной картины после выключения ультразвука повышается при увеличении интен¬ сивности и продолжительности действия ультра¬ звука. Аналогичное явление наблюдалось также в коллоидных растворах крахмала в спирте* белка в воде, поливинилового спирта в ами¬ ловом спирте, сульфата бария и каломели в воде. В бегущих ультразвуковых волнах это явление не наблюдается. Его можно объяснить следую¬ щим образом. На стоячей звуковой волне свет диффрагирует как на диффракционной решетке, постоянная которой равна длине звуковой 32*
500 Глава VI. Различные применения ультразвука волны X. Согласно уравнению (144), угол диф¬ фракции определяется уравнением Если жидкость содержит мелкие частицы, то, как это показано в п. 2 настоящего параграфа, они должны собираться в пучностях стоячей звуковой волны, находящихся, как известно, на расстояниях Х/2 друг от друга (см. фиг. 210). После выключения звуковой волны в течение короткого времени еще остается периодическое распределение частиц. Поскольку периодичность плотности частиц в жидкости соответствует по¬ стоянной решетки Х/2, диффракция света опре¬ деляется уравнением Этот угол a'k вдвое больше угла диффракции ak для стоячей звуковой волны в жидкости. По¬ этому получается такая же диффракционная картина, как если бы сохранялись только полосы четного порядка. Каррелли и Поррека [4639] доказали пра¬ вильность этого объяснения, измерив распреде- ление интенсивности света в диффракционной картине. Они обнаружили, что для звуковой волны в коллоидном растворе распределение ос¬ вещенности в диффракционной картине заметно отличается от распределения освещенности для чистой жидкости, даваемого теорией Рамана и Ната (см. гл. III, § 4, п. 2), а именно полосы чет¬ ного порядка характеризуются повышенной ин¬ тенсивностью. Приведенное выше объяснение можно доказать также следующим образом. Как было отмечено в гл. III,§4, п. 2, интенсив¬ ность света, диффрагированного стоячей звуко¬ вой волной, модулирована с удвоенной частотой ультразвука. Это, однако, не будет иметь места для света, диффрагированного скоплениями ча¬ стиц, отстоящих на Х/2 друг от друга. Поэтому если исследовать степень модуляции света в от¬ дельных диффракционных порядках при диффрак¬ ции света на стоячей звуковой волне в коллоид¬ ном растворе, то для нечетных диффракционных порядков следует ожидать 100-процентной моду¬ ляции, а для четных—лишь незначительной моду¬ ляции. В связи с этим следует указать на второй тип акустического двойного лучепреломления, кото¬ рый впервые обнаружил Люка [1238, 1239], пропуская ультразвуковые волны (/=1,6 мггц) сквозь вязкие жидкости, как например касто¬ ровое или льняное масло. Этот эффект можно наблюдать по просветлению поля зрения в скре¬ щенных николях, если плоскость поляризации падающего света лежит под углом 45° к напра¬ влению распространения ультразвука. В данном случае речь идет о двойном лучепреломлении в потоке—явлении, которое впервые наблюдал Максвелл, а затем подробно исследовал Кундт. Кундт помещал различные жидкости в простран¬ стве между внутренней поверхностью непо¬ движного полого цилиндра и внешней поверх¬ ностью вращающегося внутри сплошного ци¬ линдра, так что в жидкости в радиальном напра¬ влении возникал градиент скорости. Люка на основе чисто гидродинамических представлений вывел формулу акустического двойного лучепреломления для жидкости с коэф¬ фициентом вязкости т]. Если звуковая волна распространяется по направлению х, то где и—скорость частиц жидкости и М—постоян¬ ная, зависящая от температуры, показателя пре¬ ломления в изотропном состоянии и геометри- ческо-оптической анизотропии молекул жид¬ кости1). Используя уравнения (5) и (14), полу¬ чаем после простых преобразований где J—сила звука, с—скорость его распростра¬ нения в жидкости, р—плотность жидкости и /— частота звука. Люка указывает, что описанное явление определенным образом связано с депо¬ ляризацией, наблюдаемой при обычном рассея¬ нии света жидкостью вследствие анизотропии, обусловленной тепловыми волнами (см. также [2076] и [1608, 2210]). В отличие от этого гидродинамического объяс¬ нения Петерлин [1556, 3735, 4941] предложил кинематическую теорию акустического двой¬ ного лучепреломления. Он получил следующее выражение для максимального значения двой¬ ного лучепреломления: где D—вращательная постоянная диффузии. В отличие от теории Люка эта теория дает при возрастании частоты замедление роста и затем уменьшение двойного лучепреломления. 1) Подробнее см. G е i g е г, S с h е е 1, Handbuch der Physik, Bd. 21, Berlin, 1929, S. 876.
§ 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука 501 Следует сделать еще одно замечание отно¬ сительно условий наблюдения акустического двойного лучепреломления. В одной из полуволн звуковой волны действует давление а в соседней полуволне—давление точ¬ но такое же по абсолютной величине, но вызы¬ вающее двойное лучепреломление противополож¬ ного знака. Таким образом, бесконечно протя¬ женная жидкость, пронизываемая звуковыми волнами, должна быть в среднем оптически изо¬ тропной. Поэтому акустическое двойное луче¬ преломление можно наблюдать только при помощи светового пучка конечной ширины. Петерлин [1556] дает для интенсивности про¬ ходящего света при наблюдении сквозь скре¬ щенные николи следующее выражение: где х=ъd/\ (id—ширина светового пучка в на¬ правлении распространения звуковой волны) и /0—интенсивность проходящего света в беско¬ нечно узком пучке или при бесконечно большой длине звуковой волны X. Цветков и Маринин [4297] предложили спо¬ соб измерения акустического двойного луче¬ преломления с использованием стробоскопиче¬ ского освещения. Опыты, поставленные с ка¬ сторовым и подсолнечным маслом, дали хорошее совпадение эксперимента с теорией. Аналогич¬ ные исследования провели Цветков и Эскин [4296]. В заключение следует отметить некоторые явления, открытые Бургером и Золльнером [388], которые также характерны для действия ультразвука. Так, например, концентрированная суспензия гипса, застывающая обычно лишь через несколько минут или даже часов, под дей¬ ствием даже слабых ультразвуковых волн за¬ твердевает через несколько секунд. Это явление наблюдается также и для суспензии каолина. В этом случае обычное время затвердевания, равное 17 час., уменьшается при слабом воз¬ действии ультразвука до 15—30 сек. Аналогично ведет себя суспензия тонко размельченного литографского сланца, в то время как суспензии пластической глины и пятиокиси ванадия не затвердевают под действием ультразвука, так как в этих случаях отдельные частицы уже креп¬ ко связаны друг с другом. Относительно при¬ менения этого явления см. [3495, 3814]. Если слить воду с осадка типа кварцевого по¬ рошка или морского песка, то при небольшом давлении осадок будет слегка влажным и мягким. Однако под действием сильного давления осадок становится сухим и твердым и оказывает зна¬ чительное сопротивление вводимому в него пред¬ мету. Это явление можно объяснить тем, что во влажном осадке частицы стремятся распреде¬ литься так, чтобы образовать возможно более плотную упаковку. Под действием внешнего давления частицы смещаются, упаковка стано¬ вится рыхлой и вода проникает вглубь, так что осадок кажется сухим и твердым. Интересно, что при действии ультразвуковых волн этого влияния давления не наблюдается. Так, в мокрый осадок кварцевого песка не уда¬ валось вставить до дна стеклянный сосуд. При действии ультразвуковых волн (/^ 250 кгц) это оказалось легко осуществимым. Такой же оса¬ док был тщательно освобожден от избыточной воды и казался совершенно сухим. Однако после кратковременного облучения ультразвуком вы¬ делилось еще 0,5—1 см3 воды на 100 см3 осадка. Это показывает, что под действием ультразвука происходит еще более плотная упаковка частиц песка. Поэтому было предложено применять ультразвук для сушки ряда веществ, например торфа [2159]. В бумажном производстве при по¬ мощи ультразвука можно удалять воду из еще мокрой бумажной ленты, чтобы сделать бумаж¬ ное волокно более прочным (см. также п. 1 на¬ стоящего п ар агр афа). § 7. ОБЕЗГАЖИВАНИЕ ЖИДКОСТЕЙ И РАСПЛАВОВ ПРИ ПОМОЩИ УЛЬТРАЗВУКА. УЛЬТРАЗВУКОВАЯ КАВИТАЦИЯ При прохождении ультразвуковой волны че¬ рез жидкость почти всегда наблюдается появле¬ ние небольших пузырьков газа. В случае стоя¬ чей звуковой волны эти пузырьки под действием звукового давления концентрируются преиму¬ щественно в пучностях колебаний, где и остают¬ ся. Этим способом можно непосредственно опре¬ делить узлы давления и измерить длину волны звука. На это уже давно указали Бойль с сотруд¬ никами [12, 325, 329, 332], а также Тейлор и Спроуль [2045а]. Естественно, возникает вопрос о причине появления пузырьков газа в жидкости под действием ультразвука. Возможны два объяс¬ нения. Во-первых, уже имеющиеся в жидкости микроскопические пузырьки газа под действием ультразвуковых волн могут соединяться в более крупные пузырьки, которые становятся види¬
502 Глава VI. Различные применения ультразвука мыми, легче всплывают и, как уже указывалось, собираются в пучностях стоячей звуковой вол¬ ны. Во-вторых, растворенные в жидкости газы могут образовывать пузырьки благодаря возни¬ кающему в звуковой волне разрежению или на¬ ступающей при больших интенсивностях ультра¬ звука кавитации [325, 2045а]. Это обезгаживающее действие ультразвука отчетливо видно на фиг. 547, а. В облучаемом снизу стеклянном цилиндре находится вода; отчетливо видно, что число образовавшихся пузырьков газа возрастает снизу вверх. На фиг. 559,6 видно, что в стоячей звуковой волне кавитация приводит к образованию пузырьков газа в пучностях давления. В левой части фотографии между пучностями колебаний, обо¬ значенными штрихами, видны светлые зоны. Это мельчайшие пузырьки газа, выделившиеся в результате кавитации. В стоячей звуковой волне, направленной вертикально (см., напри¬ мер, фиг. 148а), можно видеть, что пузырьки образуются в пучностях давления, а затем под влиянием звукового давления перемещаются в пучности скорости, где совершают колеба¬ тельные движения, сливаются в более крупные пузырьки и всплывают на поверхность. Происхо¬ дящее в пучностях скорости объединение мно¬ гих маленьких пузырьков аналогично процессу коагуляции (см. § 6, п. 1 настоящей главы). В § 6, п. 1 настоящей главы уже были рас¬ смотрены силы Бернулли, действующие между колеблющимися частицами. В случае пузырьков газа при этом следует учитывать, что в звуковой волне каждый пузырек пульсирует, т. е. его объем увеличивается и уменьшается в соответствии с колебаниями давления в звуковой волне. При определенных размерах пузырьки газа совершают резонансные колебания. Согласно Минерту [1362а] и Смиту [1955], эта резонанс¬ ная частота определяется выражением (356) где d—диаметр пузырька, р0—гидростатическое давление в жидкости с плотностью р, х—отно¬ шение теплоемкостей газа в пузырьке и а— поверхностное натяжение на границе газа и жидкости. Обычно величиной 4a/d можно пре¬ небречь по сравнению с р0, так что резонансная частота газового пузырька удовлетворяет сле¬ дующему более простому выражению: Для пузырьков воздуха в воде при pQ= 1 атм= = 1,02-106 дин/см2, тс=1,14 и р=1 получаем (357а) Таким образом, произведение диаметра пузырька на резонансную частоту является постоянной величиной. При частотах 10, 100 и 1000 кгц диаметры пузырьков воздуха в воде при резо¬ нансе равны соответственно 0,66, 0,066 и 0,0066 мм. Собственные колебания газовых пу¬ зырьков в жидкостях экспериментально изучали Мейер и Тамм [1353]. Затухание при распро¬ странении звуковых волн, возникающее вслед¬ ствие наличия колеблющихся газовых пузырь¬ ков, теоретически и экспериментально исследо¬ вали Лауер [3381], Экснер [2763], а также Экснер и Хампе [4701]. Пузырьки газа, диаметр которых меньше резонансного, пульсируют в фазе с колебаниями давления в звуковой волне; для пузырьков газа с диаметром больше резонансного между пуль¬ сацией и колебаниями давления имеет место сдвиг фазы на 180°. Еще Бьеркнес1) теоретически и экспериментально показал, что «на тело, по¬ мещенное в осциллирующий поток жидкости и пульсирующее синхронно с колебаниями по¬ тока, в момент сжатия действует сила, направле¬ ние которой совпадает с направлением потока...» В стоячей звуковой волне вектор скорости движения среды направлен к пучностям давле¬ ния при повышении давления и от них при понижении давления (см., например, фиг. 8). Поэтому пузырьки газа с диаметром меньше резонансного мигрируют к пучностям давления, а пузырьки с диаметром больше резонансного— к узлам давления, т. е. к пучностям скорости. Вследствие малой величины пузырьков, диа¬ метр которых меньше резонансного, в опытах с ультразвуком, как правило, наблюдают лишь последнее явление. Если направить интенсивный пучок света - перпендикулярно к направлению наблюдения, то можно заметить такие мелкие пузырьки в виде блестящих точек. На эти явле¬ ния, которые было бы интересно выяснить до¬ бавочными опытами, указал недавно Блейк [2479]. На фиг. 561 в несколько иной форме показа¬ но обезгаживающее действие интенсивных уль¬ тразвуковых волн. Очень вязкая жидкость (на¬ пример, концентрированный раствор сахара) путем резкого встряхивания насыщается пузырь¬ х) См., например, В. V. Bjerknes, Die Kraft- felder, Braunschweig, 1909, S. 14.
§ 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука 503 ками воздуха, которые часами остаются во взвешенном виде и придают жидкости вид молока. Если такую содержащую воздух жид¬ кость поместить в пробирке в сильное ультра¬ звуковое поле, то уже через несколько секунд Фиг. 561. Обезгаживание вязкой насыщенной воз¬ духом жидкости под действием ультразвука с частотой 300 кгц. <а—перед включением ультразвука, б—через 3 сек. после вклю¬ чения ультразвука, в—через б сек., г—через 10 сек. жидкость полностью обезгажйвается и становится прозрачной. В этом опыте дело заключается не только в том, что под действием давления зву¬ кового излучения пузырьки газа поднимаются вверх. В пограничном слое между чистой жид¬ костью и пеной можно наблюдать, как при воз¬ действии звуковых колебаний отдельные пузырь¬ ки газа объединяются в большие пузыри и под¬ нимаются вверх сквозь молочно-мутную жид¬ кость. Это. раз деление жидкости и пены происхо¬ дит только в пограничном слое, так как звуковые волны не могут проникнуть глубже в насыщен¬ ный газом слой. Обезгаживание ускоряется еще и тем, что под действием. звуковых волн высокой частоты вязкость жидкости уменьшает¬ ся (см. § 5, п. 3 настоящей главы), вследствие чего облегчается всплывание пузырьков. Ана¬ логичные опыты со слышимым звуком провел Нодтведт [4896]. Баумгартл [2425] использовал ускорение процесса обезгаживания при увеличении интен¬ сивности звука для сравнительных измерений интенсивности звука. Для этой цели в стеклян¬ ную трубку с дном в виде мембраны из целло¬ фановой пленки наливают жидкость, содер¬ жащую пену, и измеряют время, требующееся для просветления слоя жидкости определенной высоты при звуковом облучении. При больших интенсивностях звука для замедления процесса увеличивают вязкость жидкости добавлением гуммиарабика или коллидона. Количественные измерения степени обезга¬ живания жидкостей при помощи ультразвука впервые произвел Сёренсен [1965]. Он нашел, что для удаления 1 см3 газа в секунду из на¬ сыщенной воздухом воды при частоте 194 кгц требуется мощность 51,2 кет, при частоте 380 кгц—72,6 кет, при частоте 530 кгц—87,4 кет. Таким образом, обезгаживание сильно зависит от частоты. Для масел заметное обезгаживание может быть достигнуто лишь при низких ча¬ стотах. Паунов [1546] определил количество и состав газа, остающегося в воде после обезгаживания при помощи ультразвука с частотой 400 кгц. В случае воды, насыщенной Н2 или N2, равно¬ весие достигается через 4 часа, причем в воде остается Н2 или N2 в количестве 50—60% того объема газа, который может быть поглощен во¬ дой в нормальных условиях. В случае 02 газа остается меньше, однако в воде находят замет¬ ное количество 03. Хотя ультразвуковое обез¬ гаживание жидкостей во многих случаях весьма удобно и важно для химических исследований, необходимы дополнительные опыты по иссле¬ дованию эффективности обезгаживания и осо¬ бенно по зависимости степени обезгаживания от частоты и амплитуды звуковых волн. При использовании ультразвука для обезгаживания следует иметь в виду, что при больших интен¬ сивностях, особенно если возникает кавитация, в жидкостях, могут происходить химические превращения, например окисление, деполиме¬ ризация и т. д. (см., например, Руст [3916]). Обезгаживание при помощи ультразвука может оказаться еще более важным для распла¬ вов металлов, чем для жидкостей. Оно может быть использовано для получения действительно однородных металлов без газовых включений. Ультразвуковое обезгаживание расплавов пред¬ лагалось Крюгером [1133], Крюгером и Кусма- ном [1135], Хертлом [843] и Джаном и Рейсинге- ром [985] (см. патенты Рейса [1700], Рубисова [1761], а также [529, 530]). Практические
504 Глава VI. Различные применения ультразвука результаты опытов в этом направлении до сих пор еще не были опубликованы. Крюгер [1133] и Клейн [1056] с успехом при¬ менили магнитострикционный излучатель для ультразвукового обезгаживания расплавов стек¬ ла, что имеет большое значение при изготовле¬ нии высокосортного оптического стекла. К сожалению, при больших массах расплава применение этих методов встречает значитель¬ ные трудности. При введении ультразвуковых волн от излучателя в расплав имеют место боль¬ шие потери вследствие отражений от поверхно¬ стей раздела, поглощения в передающем звене и т. п. В патенте [1705] предлагается передача ультразвуковых колебаний снизу в тигель с рас¬ плавом. В большинстве случаев невозможно по¬ гружать источник колебаний непосредственно в расплав, а подобрать подходящий материал для передающего звена затруднительно. Кера¬ мики, которые удобнее всего применять при высоких температурах, не выносят механиче¬ ских напряжений при больших интенсивностях ультразвука и разрушаются. До сих пор в каче¬ стве материала для передающего звена лучше всего оправдали себя специальные сорта фарфора (Ардо) и плавленый кварц [1905]. Из этих ма¬ териалов можно сделать головку магнитострик¬ ционного излучателя, описанного в гл. II, § 4, п. 3, которую погружают сверху в обрабатывае¬ мый расплав (см. также [1905] и § 8, п. 1 на¬ стоящей главы). Чтобы обойти трудности механической пере¬ дачи звуковых колебаний в расплав, Эсмарх, Руммель и Бойтер [566, 1770], предложили со¬ вершенно другой способ обезгаживания метал¬ лических расплавов. Они налагали постоянное магнитное поле на высокочастотное поле электро¬ печи; при этом возникали электродинамические силы, которые вызывали очень интенсивные ко¬ лебания в расплаве. Это обеспечивало полное обезгаживание расплава без увеличения пере¬ мешивания. При этом в расплаве на 1 см длины токопроводящего участка действует сила где i—сила тока в амперах, Н—напряженность высокочастотного магнитного поля и Н0—напря¬ женность налагаемого постоянного магнитного поля в эрстедах. Первое слагаемое в скобках дает постоянную силу, вызывающую перемешивание расплава. Второе слагаемое соответствует ме¬ ханическим колебаниям с частотой, вдвое боль¬ шей частоты возбуждающего тока. Последнее слагаемое соответствует добавочным механиче¬ ским колебаниям с частотой со, которые можно* усилить почти неограниченно, повышая Н0, без увеличения постоянной силы, и, следова¬ тельно, без увеличения перемешивания. Недавно Эккардт и Иден [2722, 2727, 4689] применили этот метод для обезгаживания рас¬ плавленного стекла. При этом возникает следую¬ щая трудность: расплавленное стекло обладает пренебрежимо малой проводимостью, благодаря чему индуцированные в расплаве токи недо¬ статочны для достижения необходимой тем¬ пературы. Однако в случае щелочных стекол можно, повысив частоту до 2 мггц, индуктивно нагреть и расплавить предварительно нагретое плавленое стекло. Поэтому Эккардт и Иден про¬ водили нагревание расплавов стекла и возбу¬ ждали звуковые колебания с частотой 200 кгц не в самом расплаве, а в платиновом тигле. Если после достижения температуры плавле¬ ния включить постоянное магнитное поле, воз¬ буждаемое отдельной катушкой, то стенки тигля испытывают высокочастотные колебания, и на¬ чинается интенсивное обезгаживание расплава. Этим способом впервые удалось получить пол¬ ностью обезгаженное, лишенное пузырей высоко¬ качественное оптическое стекло, что лишь с большим трудом достигается обычными мето¬ дами. Выше мы неоднократно указывали на дей¬ ствие кавитации. Рассмотрим теперь подробнее процесс возникновения ультразвуковой кави¬ тации. В гидродинамике кавитацией (см., на¬ пример, [302, 1372]) называют образование в жидкости под действием достаточно больших разрывающих напряжений пустот, которые в следующее мгновение снова быстро смыкаются. Кавитация возникает, например, при быстром вращении гребных винтов, в турбинах, при вы¬ текании жидкости из сопла и т. д. Импульсы давления, возникающие при смыкании кавита¬ ционных пустот, приводят к разрушению ма¬ териала1). Релей [1693] рассчитал силы, возникающие при смыкании сферического газового пузырька в жидкости. Если радиус газового пузырька уменьшается от начального значения R0 до зна¬ чения R в жидкости с гидростатическим дав¬ лением р0, то скорость v встречного движения частиц жидкости обратно пропорциональна ра¬ диусу R уменьшающегося пузырька. Таким обра¬ зом, при R—>0 V—>оо. Если это быстрое движе¬ ние внезапно прекратится вследствие полного х) См., например, Hydraulische Probleme, Berlin*. 1926, S. 14.
§ 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука 505 смыкания полости, то сконцентрированная в нич¬ тожном объеме кинетическая энергия освободит¬ ся и перейдет частично в тепловую энергию и частично в энергию сжатия. При этом из центра сомкнувшейся полости распространится сфери¬ ческая ударная волна. Согласно Релею, на рас¬ стоянии г= 1,587 R от центра пузырька в жид¬ кости возникает максимальное давление (358) Для R = ^ R0 и р0 = 1 атм получаем р= 1260 атм. Это давление возникает в непосредственной бли¬ зости от поверхности пузырька, но на самой поверхности оно равно нулю. Если газовый пузырек уменьшается от исходного радиуса R0 до радиуса R, то при этом создается давление (359) где р—сжимаемость жидкости. Для воды (Р=50х X 10"6 атм"1) при р0= 1 атм и RJR=20 получаем р=10 300 атм. Время, в течение которого пол¬ ностью смыкается газовый пузырек радиуса R0 в жидкости с плотностью р при гидростатическом давлении р0, равно (360) где р0 выражено в дин/см2. При нормальном дав¬ лении для смыкания газового пузырька диамет¬ ром 0,1 мм в воде требуется время 5 мксек. Если учесть, что при частоте ультразвука f такие кави¬ тационные процессы происходят / раз в секунду, то становится понятным сильное разрушающее действие ультразвука, описанное в § 5 настоящей главы. Мёллер и Шох [1364] экспериментально исследовали импульсы давления, возникающие в процессе кавитации. Нолтинг и Неппирас [3654], приняв не¬ которые упрощающие условия, вывели следую¬ щее дифференциальное уравнение, которому под¬ чиняется кавитационное колебание газового пу¬ зырька: (361) N -'U / ”' -I где Rq—начальное значение радиуса пузырька в момент времени t=0, р—плотность и а—поверх¬ ностное натяжение жидкости с гидростатическим давлением р0, Р—амплитуда звуковой волны с частотой /. Решение этого уравнения при помощи электронного интегратора позволяет предсказать частотные зависимости и характер* установления кавитационных колебаний, а сле¬ довательно, и возникающих волн сжатия вблизи от полости. В другой работе [3636] этих же авто¬ ров обсуждаются граничные условия, при ко¬ торых еще возникает кавитация при изменении Р0’ Р> #0 и jf. Возникает вопрос, каким образом в жидкости могут образоваться пустоты или, другими сло¬ вами, какое разрежение или разрывающее на¬ пряжение может обусловить появление кави¬ тационных пустот? Следует различать два случая: 1) жидкость содержит растворенные газы и 2) газы полностью удалены. Если в первом случае увеличить объем сосуда, полностью заполненного* жидкостью, то вследствие возникающего разре¬ жения жидкость будет перенасыщена газом, ко¬ торый и выделится в виде маленьких пузырьков.. Это явление можно назвать «псевдокавитацией» в отличие от «истинной кавитации», которая может иметь место лишь в полностью обезгажен- ной жидкости. Истинная кавитация происходит иначе. Рас¬ смотрим порядок величины внутренних сил сцеп¬ ления, которые должны быть преодолены при разрыве жидкости. Из нормального значения, сжимаемости жидкости порядка 10"4 атм'1 можно заключить, что величина внутренних сил эквивалентна ~104 атм. Было проделано много- опытов по определению напряжения растя¬ жения, необходимого для разрыва полностью обезгаженной жидкости1). Экспериментально* найденные значения характеризуются большим разбросом и равны от 100 до нескольких атмо¬ сфер. Поэтому Винсент принимает, что в жид¬ кости имеются определенные местные наруше¬ ния однородности (зародыши) в виде ничтожна малых пузырьков, содержащих газ под высо¬ ким давлением, и что разрыв жидкости происхо¬ дит чисто случайно в местах нахождения заро¬ дышей. Условия механического равновесия га¬ зового пузырька радиусом R, находящегося в жидкости с поверхностным натяжением и гид¬ ростатическим давлением р0, определяются соотношением *) См., например. F. М. Donny, Ann. Chim. Phys., 16, 167 (1846); D. Berthelot, Ann. Chim. Phys., 30, 232 (1850); A. M. Worthington, Phil. Trans. (A), 183, 355 (1892); Dixon, J о 1 y, Phil. Trans. (B), 186, 568(1895); J. Meyer, Abhandl. Deutsche Bunsen-Ges., 3, Nr. 6 (1911); R. S. Vi ncent, Proc. Phys. Soc., London, 53, 126 (1941); 55, 41 (1943); E. N. Har¬ vey, W. D. McElroy, A. H. W h i t e 1 e у Journ. Appl. Phys., 18, 162 (1947).
«506 Глава VI. Различные применения ультразвука где р—давление газа в пузырьке. Если принять .для р наивысшее из найденных Винсентом зна¬ чений 7,8, то из соотношения (362) получим .для радиуса пузырька R=2c/(p—р0) величину порядка 10-5 см. Такие «зародышевые» пузырь¬ ки, которые приводят к возникновению кави¬ тации даже при весьма малых интенсивностях ультразвука, обладают ничтожной подъемной силой и поэтому лишь с большим трудом могут быть удалены из жидкости. Последнего удается достигнуть лишь при помощи продолжитель¬ ного кипячения жидкости или многократного интенсивного облучения ее ультразвуком при пониженном давлении. Харви с сотрудниками [2969] нашли другой способ удаления зароды¬ шевых пузырьков. Они повышали давление до 1000 атм и выше, благодаря чему зародышевые пузырьки растворялись. Такую, лишенную за¬ родышевых пузырьков воду можно нагревать до 200° С без образования пузырей пара и под¬ вергать интенсивному ультразвуковому облуче¬ нию без возникновения кавитации. На эти важные для процесса ультразвуковой кавитации микроскопические пузырьки указы¬ вает также Блейк [2480]. Кроме пузырьков, при¬ чиной возникновения кавитации в жидкостях при переменных звуковых давлениях, более низких, чем теоретически необходимые, могут явиться мельчайшие твердые частицы (пыль), особенно гидрофобные. Наконец, возникновение кавитационных пу¬ стот в фазе отрицательного давления звуковой волны можно объяснить тем, что в жидкости вследствие броуновского движения имеют место сильные флюктуации внутренней структуры, т. е. всегда есть области пространства с моле¬ кулами низкой энергии и области пространства с быстро движущимися молекулами высокой энергии. Именно в последних областях, которые называют областями с повышенной микротемпе¬ ратурой, добавочное разрывающее напряжение, •создаваемое звуковой волной, может обеспечить значение энергии, необходимое для разрыва жидкости. До сих пор мы ограничивались теоретическим рассмотрением. Существуют различные способы обнаружения кавитации. Еще Кундт и Леман [1149] установили, что при возникновении кави¬ тации в полностью обезгаженной жидкости наблю¬ дается заметное помутнение. По данным Золль¬ нера [1962], кавитацию можно сделать особенно отчетливо видимой, если облучать интенсивными ультразвуковыми волнами полностью обезгажен- ные жидкости в толстом слое. Для этой цели осо¬ бенно удобны толуол и бензол при комнатной температуре и вода и нитробензол при несколько более высокой температуре. В жидкости обра¬ зуются слегка сверкающие зоны с пониженной прозрачностью, которые исчезают без появления пузырьков после выключения ультразвука. Кро¬ ме того, кавитация всегда сопровождается шипя¬ щим шумом, напоминающим шум кипящей воды. Фиг. 562. Установка для иссле¬ дования кавитации в жидкостях. Жидкость, в которой возникла кавитация, ха¬ рактеризуется пониженной проводимостью для звуковых волн, так как на кавитационных пустотах звуковые волны частично отражаются и частично рассеиваются. Это явление, наблю¬ давшееся еще Бойлем и Тейлором [325, 346], использовали Бриггс, Джонсон и Мэзон [366] для исследования возникновения кавитации в жидкостях. На фиг. 562 представлен продольный разрез экспериментальной установки этих авторов. Пьезоэлектрический излучатель ультразвука S
§ 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука 507 (/=25 кгц) погружен в исследуемую жидкость в камере Кг, дно которой закрыто резиновой пластинкой Gx. Звуковое сопротивление этой пластинки и воды одинаково. Звуковые волны, пройдя сквозь пластинку Gly попадают в метал¬ лическую трубку М, заполненную хорошо обез- гаженным маслом и стальными стружками. Дли¬ на трубки подобрана так, что обеспечивается Фиг. 563. Две серии измерений, выполненных при помощи установки, показанной на фиг. 562. а—зависимость напряжения на приемнике от напряже¬ ния на излучателе, б—зависимость напряжения на излучателе^от гидростатического давления жидкости. отсутствие мешающих отражений от нижнего конца трубки (затухание 10 дб). У нижнего кон¬ ца трубки М в камере /С2, отделенной от масла резиновой прокладкой G2, находится второй пьезоэлектрический кристалл Е, который слу¬ жит в качестве приемника. При помощи элек¬ троннолучевой трубки измеряется напряжение, возникающее на приемном кристалле Е, в зави¬ симости от высокочастотного напряжения на излучателе ультразвука S, измеряемого при помощи лампового вольтметра. Если в жид¬ кости в камере Кг перед генератором кавитация не возникает, то между этими двумя напряжения¬ ми должна иметь место линейная зависимость. На фиг. 563, а дана экспериментальная кри¬ вая для неполностью обезгаженного керосина. Отчетливо видно возникновение кавитации при , напряжении генератора 800 в, так как при более высоких напряжениях кривая становится более пологой. Чтобы найти предел разрежения, при котором в полностью обезгаженной жидкости еще не возникает кавитации, следует изучить возникновение кавитации в зависимости от гид¬ ростатического давления в исследуемой жид¬ кости. На фиг. 563, б приведены результаты таких измерений для керосина. При положи¬ тельных давлениях экспериментальные точки ложатся на прямую. Если продолжить эту пря¬ мую до пересечения с осью абсцисс, то точка пересечения даст искомое давление сцепления. Пусть Ра—амплитуда переменного акустического давления, при котором начинается образование кавитации, pk—давление сцепления жидкости и р0—гидростатическое давление. Тогда Очевидно, при Ра=0 (точка пересечения с осью абсцисс) pk=—p0- В табл. 106 приведены полученные Бригг¬ сом, Джонсоном и Мэзоном значения макси¬ мального возможного переменного звукового давления Ра при гидростатическом давлении Pq — 1 атм для жидкостей с различной вязкостью. Таблица 106 ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ Ра, ПРИ КОТОРОМ ВОЗНИКАЕТ КАВИТАЦИЯ, ВЯЗКОСТЬ т), СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА с И ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ р с ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ ДАВЛЕНИИ ро = 1 атм Жидкость т), пуазы (при 25° С) р, г/см* С, 105 см/сек РС, 105 г!смъ.сек Ра, атм Касторовое масло 6,3 0,969 1,477 1,43 3,9 Касторовое » (ацетилированное) 2,7 0,956 1,451 1,387 3,45 Оливковое масло 0,84 0,912 1,431 1,308 3,61 Маисовое » 0,63 0,914 1,463 1,333 3,05 Соевое » 0,45 0,919 1,461 1,362 2,45 Льняное » 0,38 0,921 1,468 1,353 2,36 Китовый жир . . 0,25 0,88 1,440 1,268 2,9 Диметилфталат 0,178 1,176 1,463 1,722 3,2 Масло транзиль . 0,131 0,88 1,35 1,19 2,35 Керосин 0,04 0,81 1,324 1,072 2,0 а-Метилнафталин 0,01 1,09 1,510 1,643 1,68 Четыреххлористый углерод .... 0,0098 1,595 0,926 1,595 1,75 Г ексафторме тил- циклогексан . . 0,0084 1,37 0,879 1,205 1,5
508 Глава VI. Различные применения ультразвука Одновременно приведены значения скорости рас¬ пространения звука с, плотности р и волнового сопротивления рс. Максимальная ограниченная возникновением кавитации интенсивность ультразвука опреде¬ ляется выражением где J выражено в эрг!см2, Ра—в дин/см2, и с в см!сек. Такесада [4221], а также Дэвиде и Терстон [2666] рассчитали акустическое сопро¬ тивление и коэффициент поглощения воды с пу¬ зырьками воздуха. Как показывает табл. 106, Ра понижается при уменьшении вязкости. Зависимость между вязкостью т] и давлением сцепления pk можно представить соотношением где т]0=0,0013 пуаза. Если ^приближается кт]0, то pk стремится к нулю, т. е. прочность жид¬ кости на разрыв в этом случае будет определять¬ ся лишь гидростатическим давлением. По по¬ рядку величин значения pk хорошо совпадают с результатами, полученными Винсентом ста¬ тистическими методами измерения (см.^ приме¬ чание на стр. 505). Бриггс, Джонсон и Мэзон обнаружили, что после того, как в жидкости однажды возникла кавитация, при дальнейших опытах она возни¬ кает при меньших звуковых давлениях. Если про¬ пускать через жидкость звуковые импульсы раз¬ ной длительности, то интенсивность ультразву¬ ка, при которой возникает кавитация, будет тем больше, чем меньше длительность импульса. Это свидетельствует о том, что возникновение кави¬ тации требует определенного времени. Это под¬ тверждается также наличием определённого вре¬ мени, необходимого для смыкания кавитацион¬ ных пустот [см. выражение (360)]. Изложенное находится в согласии с опытами Маллера и Уил¬ ларда [1389], которым при помощи вогнутого кварца с частотой 5 мггц не удалось получить кавитацию в воде, даже при интенсивностях уль¬ тразвука 5000 вт/см2 в фокусе излучателя. Уиллард [4423, 5094] получил прекрасные фотографии процесса кавитации в фокальной точке вогнутого излучателя из титаната бария. Место возникновения кавитации освещалось ртутной лампой высокого давления (1000 ет) при 120 световых импульсах в секунду. На верх¬ нем снимке фиг. 563а видна истинная кавита¬ ция в полностью обезгаженной воде. Фотография получена при освещении тремя импульсами, следующими друг за другом с интервалами в 8 мсек. Это можно видеть по пузырьку в левой части фотографии, который перемещается слева направо и поэтому дал три изображения. В сред- ней части фотографии видно большое количество маленьких пустот, образовавшихся в результа¬ те смыкания кавитационных полостей, которые Фиг. 563а. Кавитация, сфотогра¬ фированная при импульсном осве¬ щении. Верхний снимок—кавитация в пол¬ ностью обезгаженной воде. На нижнем снимке видно, что в воде, содержащей воздух, после прекращения кавитации остаются мельчайшие пузырьки воз¬ духа. возникли под действием звуковой волны. Они окружают зону кавитации в виде волокнистого пера. После выключения ультразвука изобра¬ жение исчезает. На двух нижних снимках сфо¬ тографирован тот же процесс в воде, содержащей воздух. Благодаря образованию пузырьков газа зона кавитации видна гораздо отчетливее. После выключения ультразвука остаются зоны с ма¬ ленькими пузырьками воздуха, которые переме¬ щаются под действием токов жидкости по на¬ правлениям направо вверх и направо вниз (нижний снимок на фиг. 563а). В первой фазе образования кавитационной полости должна быть достигнута определенная степень расширения г чтобы при смыкании полости во второй фазе она полностью исчезла. В неполностью обезга¬ женной воде вторая фаза приводит к образова¬ нию неисчезающих маленьких пузырьков газа*
§ 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука 509 В последнее время Ланге [3375] и Эше [2757а] устанавливали начало кавитации, принимая при помощи кристаллического микрофона вызывае¬ мый кавитацией шипящий шум. Регистрируя возникновение высокочастотного шума (с часто¬ той 60—1100 кгц) или же начало низкочастотного шума при использовании амплитудно-модули- рованного звука, можно исследовать зависимость возникновения кавитации от интенсивности зву¬ ка, его частоты в области между 3 и 3300 кгц, состояния жидкости и т. д. На фиг. 564 в качестве примера приведены спектры кавитационного шума для частот 15, 365 и 500 кгц. Кроме интенсивного пика, при Фиг. 564. Спектры кавитацион¬ ного шума (/о—частота ультра¬ звука). частоте /0 высокой интенсивностью обладают также и гармоники kf0(k= 1, 2, 3,...). Кроме того, во всех опытах появляется субгармоника 1/2 /0 со своими обертонами, причем четные гармоники 1/2 /0 всегда совпадают с соответствующими ча¬ стотами kf0. Изменение поверхностного натяжения, вве¬ дение искусственных зародышей, возбуждение кавитации на ограничивающих поверхностях облегчает возникновение кавитации, но не изме¬ няет спектрального распределения шума. Эше следующим образом анализирует значение ка¬ витационного спектра: «Непрерывный спектр обусловлен статистически распределенными во времени пульсациями давления при кавитации, которые соответствуют кавитационным колеба¬ ниям, постулированным Релеем [1693] и Нол- тингом и Неппирасом [3654]. Таким образом, если спектр имеет непрерывный фон, то имеет место «истинная кавитация» в отличие от обра¬ зования пузырьков (обезгаживания). Эта клас¬ сификация не отвечает на вопрос о том, в чем заключается различие между истинной кави¬ тацией ‘и псевдокавитацией, а именно играют ли в первой и во второй главную роль соответ¬ ственно пузырьки с водяными парами и газона¬ полненные пузырьки. Пульсация давления мо¬ жет иметь место в обоих случаях, но она будет тем мягче, чем больше газа содержит пузырек первоначально. Спектральные линии обусловле¬ ны резонансными колебаниями пульсирующих пузырьков, расположенных на довольно зна¬ чительных расстояниях вокруг центра кавита¬ ции. Эти пузырьки колеблются нелинейно, одна¬ ко их пульсации не имеют характера вырожден¬ ных колебаний кавитационных полостей в смысле приведенного выше определения. Вследствие нелинейности колебаний появляются обертоны. Пузырьки, собственная частота которых совпа¬ дает с возбуждающей частотой, дают наиболее интенсивные колебания». Появление субгармоник можно объяснить следующим образом. Колеблющийся пузырек представляет собой систему, масса которой в значительной степени определяется соколеб- лющейся массой воды, а упругие силы—сжимае¬ мым объемом воздуха. Во время колебания содер¬ жание газа или водяных паров в пузырьке ме¬ няется, так как в фазе пониженного давления растворенный газ диффундирует в пузырек, а в фазе повышенного давления — из него. По¬ этому во время колебания периодически ме¬ няются также упругие силы. Таким образом, эта колеблющаяся система подчиняется диф¬ ференциальному уравнению Матьё, решение ко¬ торого может дать любые гармоники. Кроме того, не исключено, что пузырек совершает коле¬ бания типа периодического сплющивания и в те¬ чение одного периода при постоянной величине поверхности дважды достигает максимального объема, принимая сферическую форму. Эше подтвердил также экспериментально уже отмеченное выше положение о том, что для возбуждения кавитаций при более высоких ча¬ стотах требуется большая сила звука. В табл. 107 приведены переменные звуковые давления и силы звука, необходимые для возникновения кави¬ тации при частотах 15—3300 кгц. Увеличение необходимой силы звука при повышении часто¬ ты обусловлено, по всей вероятности, тем, что образование кавитации требует известного вре-
510 Глава VI. Различные применения ультразвука Таблица 107 ПЕРЕМЕННОЕ ЗВУКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ И СИЛА ЗВУКА, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ КАВИТАЦИИ В ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТОТАХ Частота, кгц Для возбуждения кавитации необходимо звуковое давление, атм сила звука, вт>/с м% 15 0,5—2,0 0,16—2,6 175 4 10 365 7—20 33—270 500 12—25 100—400 3300 230—300 35 000—60 000 мени, которое зависит от величины и формы зародышей кавитации, а также от действующего разрежения. Доньон и Симоно [2705] также исследовали зависимость кавитации от частоты при гемолизе эритроцитов (см. § 12, п. 3 настоящей главы). Они отметили увеличение кавитации при повы¬ шении частоты. Кроме того, кавитация сильно зависела от концентрации эритроцитов. Уже при концентрации 0,65 объемн. % не удавалось вызвать кавитацию ультразвуком с частотой 500—1400 кгц [2700—2703]. Это же еще не впол¬ не ясное явление наблюдалось и для других суспензий. Поскольку возникновение кавитации сильно зависит от внешнего давления, последнее при ультразвуковом обезгаживании жидкостей не должно превышать определенного критического значения. Нумахи и Курокава [1441, 1442] исследовали влияние содержания воздуха в со¬ левом растворе и морской воде на возникнове¬ ние кавитации. Блейк [289] в предварительном сообщении предложил установку для исследования кави¬ тации с использованием нескольких магнито- стрикционных излучателей ультразвука на ча¬ стоте 60 кгц (см. также работы Деру [2688], Хансекера [3086], Келлера (3246], Марбо [3481], Мавруада [3531], Нумахи [3668], Пильмайера [3762], Розенберга [3886] и Уилларда [4423]. При большой нагрузке пьезоэлектрических излучателей, особенно в морской воде, кристал¬ лы кварца подвергаются разрушению вслед¬ ствие процессов кавитации. Поэтому Мэзон [2255, 1313] рекомендует использовать проме¬ жуточную жидкую среду, в которой кавитация возникает лишь при высоком переменном зву¬ ковом давлении. При этом излучатель заключает¬ ся в особый резервуар, снабженный мембраной с большой поверхностью. В качестве такой про¬ межуточной жидкой среды, волновое сопротив¬ ление которой должно быть как можно ближе к волновому сопротивлению морской воды, мож¬ но рекомендовать, например, смесь из 4 объемов- диметилфталатас 3 объемами гексафторксилола. В заключение следует упомянуть еще одно явление, тесно связанное с возникновением- ультразвуковой кавитации. Речь идет о явлении люминесценции при кавитации, причиной кото¬ рого служат электрические разряды в кавита¬ ционных полостях. Подобную люминесценцию впервые наблюдали Френцель и Шультес [654] при интенсивном ультразвуковом облучении чи¬ стой, но не обезгаженной воды. Авторы объяс¬ нили это явление электрическими разрядами типа эффекта Ленарда, происходящими при обра¬ зовании пузырьков. Свечение хорошо видно невооруженным глазом, адаптированным к тем¬ ноте. Его можно фотографировать и, согласно данным Френцеля и Шультеса, усилить, приме¬ шав к воде массу Хейдена, применяемую для покрытия рентгеноскопических экранов. Чамберс [421] наблюдал под действием звука с частотой 1—9 кгц люминесценцию в следую¬ щих жидкостях: 1) глицерин, 2) нитробензол, 3) этиленгликоль, 4) о-нитротолуол, 5) изоами- ловый спирт, 6) диметилфталат, 7) дибутилфта- лат, 8) вода, 9) я-бутиловый спирт, 10) куку¬ рузное масло, 11) я-пропиловый спирт, 12) изо¬ пропиловый спирт, 13) этиловый спирт. Жидкости перечислены в порядке умень¬ шения интенсивности люминесценции; у гли¬ церина и нитробензола свечение настолько интен¬ сивно, что его можно наблюдать и без темновой адаптации. Чамберс обнаружил, что относитель¬ ные интенсивности люминесценции при воздейст¬ вии ультразвука прямо пропорциональны произ¬ ведению внутреннего трения на дипольный мо¬ мент молекул жидкости. Если трение измерять б единицах CGS • 103, а дипольный момент в дебаях„ то при величине произведения, меньшей 1,5, люминесценция не наблюдается. Единствен¬ ным исключением является вода, которая све¬ тится значительно сильнее, чем это должно быть по указанному правилу. Поскольку внутреннее трение уменьшается при повышении температу¬ ры, люминесценция также ослабевает при уве¬ личении температуры. Для объяснения этого явления Чамберс приписывает жидкости ква- зикристаллическую структуру. При наруше¬ нии пространственной решетки звуковыми вол¬
§ 8. Применение ультразвука в металловедении 511 нами должно наблюдаться свечение, аналогич¬ ное триболюминесценции. Дальнейшие исследования люминесценции под действием звуковых волн провели Левшин и Ржевкин [1201], Меллертс [3537], Паунов [1504, 1545], Полотцкий [1625, 3791], Харви [804], Прюдом [3805], а также Гриффинг и Сетт [2931]. Свечение наблюдается только в том случае, если в облучаемой жидкости растворены такие газы, как воздух, кислород, неон, аргон, азот и т. п. Цвет свечения зависит от природы растворенного газа: для воздуха и азота на¬ блюдается синее свечение, для кислорода—голу¬ бое, для аргона—фиолетовое. Если в жидкости растворены водород или углекислый газ, то свечение не наблюдается. Для водорода вызы¬ ваемое кавитацией электрическое напряжение, в этом случае очень небольшое, по всей веро¬ ятности, недостаточно для возбуждения газа. В случае углекислого газа в пустотах создается слишком высокое давление газа, затрудняющее ионизацию. Последнее имеет место также при добавлении небольших количеств жидкостей с вы¬ соким давлением паров, например эфира, спирта, ацетона и т. п.; эти вещества накапливаются в кавитационных пустотах и благодаря высо¬ кому давлению паров исключают возможность электрического разряда. По данным Прюдома [3805], добавление к воде CS2 значительно уси¬ ливает ультразвуковую люминесценцию. Хар¬ ви отмечает, что интенсивность свечения резко снижается при повышении температуры и лю¬ минесценция полностью прекращается при тем¬ пературе выше 40° С. В отличие от данных Френцеля и Шультеса он обнаружил, что люми¬ несценция не зависит от растворенных или су¬ спензированных веществ. Харви [804] и Бреслер [364] обнаружили, что при облучении ультразвуком жидкостей, содержащих луминол (гидразид аминофталевой кислоты) и кислород, наблюдается особенно интенсивное свечение. В этом случае имеет место хемилюминесценция, обусловленная оки¬ слением луминола. Как указано в § 9 настоящей главы, при ультразвуковой кавитации акти¬ вируется кислород. Это окислительное действие проявляется лишь во время облучения, посколь¬ ку луминол, добавленный к облученной воде, люминесцирует очень слабо, а во время облуче¬ ния дает яркое свечение. Прюдом и Бюссо [4964] недавно обнаружили* что при ультразвуковой люминесценции испу¬ скается также ультрафиолетовое излучение, ин¬ тенсивность которого повышается при увеличе¬ нии интенсивности ультразвука. Это ультра¬ фиолетовое излучение исчезает при добавлении CS2 и при образовании свободного иода в рас- творе иодистого кальция (см. § 9 настоящей гла¬ вы), возможно, вследствие поглощения излуче¬ ния этими веществами. Причина появления ультрафиолетового излучения еще не ясна. Френкель [647] провел теоретическое иссле¬ дование электрических разрядов при кавитации. Он рассчитал электрическое поле между двумя стенками полости, образующейся в жидкости в. результате внезапного разрыва. Френкель, различает два типа кавитации: равновесную ка¬ витацию и кавитацию при разрыве. Возник¬ новение равновесной кавитации связано с мед¬ ленным понижением давления ниже давления, паров жидкости, причем образуются сфериче¬ ские полости. Кавитация второго типа возни¬ кает при быстром понижении давления, кото¬ рое имеет место в ультразвуковых волнах, и приводит к образованию линзообразных по¬ лостей. Согласно теории Френкеля, электриче¬ ские разряды могут происходить лишь в послед¬ нем случае. Это подтверждается тем, что при кавитации, обусловленной чисто гидродинами¬ ческими причинами, например при истечении жидкости из сопла, не наблюдается никакой люминесценции. Пусть d—расстояние, образующееся между двумя слоями жидкости в момент разрыва, г— радиус кавитационной полости, N—число ионов- с зарядами е в единице объема жидкости. Тогда, согласно Френкелю, напряженность электриче¬ ского поля в кавитационной полости Е = уУШ. Например, если принять N=1018, d= 5• 10-8 см и г—10“4 см, то Е= 2 ед. CGSE=600 в!см. Это напряжение достаточно для того, чтобы вызвать, разряд в газе при давлении 1/б0 атм. Теория Френкеля была в дальнейшем развита Натансо¬ ном (3621]. § 8. ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В МЕТАЛЛОВЕДЕНИИ 1. Облучение расплавов Соколов [1969] первым исследовал действие ультразвука на расплавы цинка, олова и алюми¬ ния; он работал в диапазоне частот 600—4500 кгц при акустической мощности 80 вт и обнаружил,, что под действием ультразвука понижается точ¬ ка плавления указанных металлов и ускоряется*
512 Глава VI. Различные применения ультразвука их затвердевание. У цинка, кроме того, уско¬ ряется рост дендритов в процессе затвердевания. Для возбуждения колебаний Соколов использо¬ вал кварцевую мозаику толщиной 5 мм, вклеен¬ ную между стальными пластинами толщиной 10 мм и диаметром 200 мм\ на верхней пластине ^был укреплен стальной плавильный тигель. возрастает с 34 до 52 кг!ммг, что, впрочем, может быть связано с уменьшением хрупкости. Ускорение затвердевания и понижение точки плавления в противоположность опытам Соко¬ лова не наблюдаются; напротив, исчезает обыч¬ ное для алюминия явление переохлаждения. Аналогично обстоит дело и для дюралюминия Фиг. 565. Действие ультразвука на расплавы сурьмы (а, б), силумина (в, г) и дюралюминия (д, ё)\ а, в, <5—необлученные расплавы; б, г, е—облученные. В дальнейшем обстоятельные исследования в этом направлении были произведены Шмидом и его учениками. Так, например, Шмид и Эрет [1865] исследовали влияние звука при частоте, не превышавшей 10 кгц, на затвердевание сурь¬ мы, кадмия, дюралюминия и силумина. Исполь¬ зованная для этой цели аппаратура описана в|гл. И, § 4, п. 3. У сурьмы и кадмия, которые, затвердевая в обычных условиях, приобретают крупнозернистую структуру, облучение в про¬ цессе затвердевания приводит к существенному уменьшению размеров зерен, что отчетливо вид¬ но ^на фиг. 565, б. Причина, по-видимому, заклю¬ чается в том, что образующиеся при затвердева¬ нии зерна металла разрываются и число их воз¬ растает. Сурьма, подвергнутая действию звука при затвердевании, становится менее хрупкой; например, оказывается возможным без труда выбивать на образце знаки, тогда как обычно этого не удается сделать. Твердость, по Бринелю, и силумина. У дюралюминия под действием облучения сеткообразная структура вторичной кристаллической смеси раздробляется (фиг. 565, е), в то время как для силумина облучение приводит к разрушению игл кремния и образо¬ ванию весьма гетеродисперсной структуры (фиг. 565, г). Твердость, по Бринелю, возрастает у дюралюминия с 78 до 96 кг!мм%, а у силумина— лишь с 38 до 39 кг)мм2, что лежит в пределах ошибки измерений. Номото [14296) исследовал действие ультра¬ звука на расплав висмута и также обнаружил уменьшение зерен; по этому вопросу см. также патенты [529, 1847, 2833]. Вопрос о влиянии частоты и силы звука на уменьшение зерен и увеличение прочности сплава, подвергнутого облучению при затвердева¬ нии, подробно исследовали Шмид и Роля [1869]. Опыты проводились на легкоплавких сплавах Вуда при частотах 50, 9000 и 284 000 гц
§ 8. Применение ультразвука в металловедении 513 и при разных значениях силы звука. В необлу- ченном состоянии на полированной поверхности этих сплавов видны игольчатые кристаллиты. При облучении они укорачиваются тем сильнее, чем больше сила звука, в то время как частота (если исключить самую низкую частоту) особой роли, по-видимому, не играет. Шмид и Ролл отсюда заключают, что уменьшение зерен обу¬ словлено не вибрацией их в звуковом поле, а разрушающим действием сил трения между расплавом и выпавшими кристаллитами, подоб¬ но тому, как это имеет место в описанном в § 5, п. 3 настоящей главы процессе деполимеризации. Если рассматривать идеализированный игло¬ видный кристалл как цилиндр длиной I и ра¬ диусом г, то силу Р, обусловленную трением об иглу расплава плотности р и вязкости т], движущегося со скоростью U, можно вычислить по формуле Стокса Для рассматриваемых расплавов т\ = =0,2 г/см-сек, /=0,1 см, г =0,009 см и р =10 г/см3\ соответствующие этим цифрам значения Р для трех частот звука приведены в четвертом столбце табл. 108. Скорость U, приведенная в третьем Таблица 108 СРАВНЕНИЕ СИЛ ТРЕНИЯ И СИЛ ИНЕРЦИИ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ ИГЛОВИДНЫЙ КРИСТАЛЛ в КОЛЕБЛЮЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ Частота, гц Ампли¬ туда колебаний А, ц. Амплитуда скорости U, см/сек Максималь¬ ная сила трения Р, дин Сила инер¬ ции, дин 50 200 6,3 0,03 0,006 9 000 4,5 26 0,28 4,6 284 000 0,051 9,1 0,06 51 столбце, вычисляется по формуле U =2-fA, где А—амплитуда колебаний излучателя звука, приведенная во втором столбце той же таблицы. Наконец, в пятом столбце табл. 108 указаны значения сил инерции частиц в расплаве. Легко видеть, что на высоких частотах силы инерции значительно превосходят силы трения, так что на этих частотах иглы в расплаве остаются практически неподвижными и силы трения мо¬ гут сказываться в полной мере. Если игла в расплаве принимает положение, при котором потоки жидкости обтекают ее в разных направ¬ лениях, или если случайно оказывается так, 33 л. Бергман что движущаяся жидкость действует лишь на один конец иглы, что эквивалентно изгибанию стержня с одним защемленным концом, то при достаточной силе трения игла должна сломаться, В одной из дальнейших работ Шмид и Ролл [1870] для проверки опытов Соколова [1969] облучали расплавы цинка, помещенные в желез¬ ный тигель. Замеченное Соколовым ускорение роста дендритов обнаружено не было; тем не менее облученный цинк содержал множество мельчайших вкраплений, имеющих форму стер¬ женьков и игл, которые можно было считать железом. Анализ пробы облученного цинка по¬ казал содержание железа до 1%, что позволяет с уверенностью утверждать, что облучение силь¬ но увеличивает скорость растворения железа в цинке. Вероятно, это можно объяснить тем, что сплав железо—цинк и соединение FeZn7, находящиеся вначале лишь на стенках тигля, под действием звука диспергируют внутрь рас¬ плава, где они либо растворяются и при затвер¬ девании вновь выпадают, либо непосредственно реагируют с цинком и переходят в насыщенные составные кристаллы. Это эмульгирующее и диспергирующее дей¬ ствие звука на металлические расплавы, воз¬ можно, сыграет еще важную роль в металло¬ ведении. Как известно, существует множество сплавов, например Fe—Pb, AI—Cd, А1—РЬ, Си—Pb, Zn—Pb ит. д., которые в жидком со¬ стоянии при любых или при некоторых концент¬ рациях не смешиваются между собой. Согласно Хертлу [843], облучение ультразвуком таких сплавов вплоть до затвердевания делает воз¬ можным получение смеси весьма тонкой струк¬ туры. Используя звук с частотой 500 гц, полу¬ ченный при помощи автомобильного гудка, Ма- зингу и Рицау [1307] удалось исключительно равномерно ввести в алюминий присадки свинца. Успешные опыты по дисперсии свинца в алю¬ минии и кадмия в силумине при действии звука с частотой 10 кгц провели также Шмид и Эрет [1865]. На фиг. 566, а показана фотография про¬ травленной пробы свинца, взятой из середины тигля, расплав в котором подвергался облуче¬ нию звуком в течение 10 мин. при температуре 800°С. На фиг. 566,6 изображена фотография пробы, взятой из нижней части того же тигля. Даже и здесь, где имеется избыток свинца, отчет¬ ливо видна интенсивная дисперсия свинца в алю¬ минии. Последняя фотография подтверждает описанный в § 5, п. 1 настоящей главы процесс дисперсии жидких металлов в воде, когда среда, в которой происходит дисперсия, прежде всего внедряется в толщу диспергирующего металла.
514 Глава VI. Различные применения ультразвука В дальнейшем успешные опыты в том же направлении проводили Беккер [218] и недавно Бароне и Ринальди [2393]; последние при по¬ мощи ультразвука осуществляли дисперсию свинца и олова в цинке; средняя величина частиц диспергированного свинца после облучения в те¬ чение 30 мин. составляла 60 р. Фиг. 566. Дисперсия свинца в алюминии. а—проба из средней части тигля, б—проба из нижней части тигля. Зееман [1904] указывает на возможность воздействовать ультразвуком на образование смешанных кристаллов или вызывать при по¬ мощи ультразвука образование смешанных кристаллов в сплавах, которым в обычных усло¬ виях свойственна гетерогенная кристаллиза¬ ция; до сих пор также не было сделано попыток разрушить ультразвуковым облуче¬ нием внутриметаллические связи. Зиберс и Булиан [1929] исследовали дейст¬ вие звукового и ультразвукового облучения на затвердевающие бинарные магниево-алюми¬ ниевые расплавы, содержащие 4—12% алюми¬ ния. У таких расплавов концентрация остатка расплава уже при содержании 3—4% алюми¬ ния обычно достигает эвтектической точки и кристаллизация заканчивается образованием вы¬ рожденной эвтектики. Под действием облучения соединение Al2Mg3, образующееся как вырож¬ денная эвтектика, превращается в настоящую эвтектику. В процессе опытов расплав подвер¬ гался как тряске с частотой 50 гц, так и дейст¬ вию ультразвука с частотой 280 кгц. Сила звука в первом случае достигала 100 вт/см2, а во втором случае едва составляла 1 вт/см2. Эффект наступал в обоих случаях, так что, по-видимому, он не зависит от частоты. Улучшения структуры с точки зрения достижения большей однород¬ ности при последующем прокаливании после обработки при указанных значениях силы звука не наблюдалось. В патентах [1109, 3815] пред¬ лагаются способы ускорения спекания металли¬ ческих порошков. Хотя практическое значение всех этих опы¬ тов пока невелико, с научной точки зрения они представляют некоторый интерес. К сожалению, задачу облучения значительных количеств рас¬ плавов решить не так просто; по этому вопросу мы отсылаем читателя к § 7 настоящей главы, где шла речь об обезгаживании металлических расплавов. Зееман и Менцель [1905] описывают гене¬ ратор высокой частоты, который на частоте 20 кгц отдавал мощность 20—25 кет и служил для возбуждения нескольких магнитострикцион¬ ных излучателей. При помощи четырех таких излучателей, погруженных в расплав, дюралю¬ миний облучался в опускающемся кокиле диа¬ метром 29 см\ при этом непосредственно при отливке на каждый квадратный сантиметр по¬ перечного сечения болванки удавалось вводить в расплав колебательную мощность около 2 вт. При макроскопическом исследовании болванка, отлитая при облучении ультразвуком, оказы¬ валась более однородной и мелкозернистой, чем отливки, полученные обычным способом; в ней совершенно не было видимых глазом раковин. Можно было также заметить улучшение микро¬ строения: кристаллы эвтектики в облученном металле были гораздо равномернее и тоньше, чем в необлученном. Вследствие более тонкой структуры металл, отлитый при облучении ультразвуком, оказался более прочным—со¬ противление на сжатие в нем превосходило со¬ противление обычного металла на 3 кг/мм2. 2. Облучение твердых металлов Ультразвуковые волны могут оказать замет¬ ное действие и на металлы, находящиеся в твер¬ дом состоянии, поскольку всякое механическое воздействие вызывает в металлах процессы пре¬ вращения, выделения и разрушения. Холлману и Бауху [895] удалось показать, что под дейст¬ вием ультразвука в никелевом стержне происхо¬ дит расшатывание молекулярных магнитов, что существенно облегчает процесс перемагничива- ния. Таким образом, мы имеем здесь дело с рас¬ шатыванием кристаллической структуры фер¬ ромагнитного материала под действием звуко¬ вых волн высокой частоты. Это подтверждают также очень хорошие опыты Шмида и Еттера [1866], которые более подробно исследовали влияние облучения зву¬ ком с частотой 10 и 20 кгц на магнитные свойства никеля. На фиг. 567 изображена зависимость
§ 8. Применение ультразвука в металловедении 515 измеренной магнитомером намагниченности ни келевого стержня от напряженности магнит¬ ного поля. Нижняя кривая есть так называе¬ мая основная или нулевая кривая намагничи¬ вания никеля, которая получается при намаг¬ ничивании образца, первоначально находивше¬ гося в полностью размагниченном состоянии. Фиг. 567. Кривые намагничивания никеля при различной силе звука. А—идеализированная кривая, В—при большой силе звука, С—при малой силе звука, D—нулевая кривая, Е—разность кривых С и D (х 10). Над ней располагается кривая, соответствую¬ щая воздействию ультразвука малой интенсив¬ ности, и еще выше—кривая, полученная при облучении ультразвуком наибольшей возмож¬ ной интенсивности. Облучение ультразвуком увеличивает намагниченность тем больше, чем выше сила звука; следовательно, эффект ана¬ логичен тому, который имеет место при меха¬ нических сотрясениях. Важно, что повышенная намагниченность сохраняется после прекраще¬ ния облучения, т. е. обусловленный действием звука процесс необратим. На фиг. 567 в увеличенном в 10 раз масштабе показано также приращение намагниченности под действием слабого облучения. Нетрудно видеть, что при слабом намагничивании дейст¬ вие звукового облучения не сказывается. Оно достигает максимума лишь там, где нулевая кривая намагничивания имеет наибольшую кру¬ тизну, т. е. там, где вступают в действие скачки Баркгаузена. Однако достижимая в настоящее время интенсивность звукового облучения не может довести до конца все необратимые про¬ цессы намагничивания; изображенная для срав¬ нения на фиг. 567 идеализированная кривая намагничивания расположена выше, чем кри¬ вая, полученная при наибольшей силе звука. Шмид и Еттер показали также, что ультра¬ звук оказывает свое действие и при размагни¬ чивании, т. е. при постепенном ослаблении Фиг. 568. Изменение петли гисте¬ резиса никеля под действием звука. Необлученному металлу соответствует внешняя кривая. внешнего поля, причем процессы размагничи¬ вания ускоряются, т. е. облегчается возвраще¬ ние элементарных магнитов в неупорядоченное состояние. Эти процессы отчетливо видны на фиг. 568, где изображены петли гистерезиса, полученные при сильном внешнем поле (34 эр¬ стед) и при различной интенсивности звука. Внешняя кривая относится к необлученному металлу. Под действием облучения петля гисте¬ резиса несколько сжимается, т. е. приближается к идеальному случаю, которому соответствует не петля, а обратимая основная кривая намаг¬ ничивания, Наконец, облучение звуком всегда снижает остаточную намагниченность; при слабом на¬ магничивании остаточная намагниченность уст¬ раняется полностью, а при намагничивании до насыщения—падает приблизительно на 30%. В одной из последующих работ Шмид и Ет¬ тер [1867] показали, что наблюдаемые измене¬ ния магнитных свойств обусловлены исключи¬ тельно переменным звуковым давлением, а не амплитудой, скоростью или ускорением колеб¬ лющихся частиц. С этой целью Шмид и Еттер при помощи магнитного ярма измеряли распреде¬ ление намагниченности вдоль никелевой трубки, в которой возбуждались колебания на высших гармониках. Как видно из фиг. 569, остаточная намагниченность уменьшается лишь в областях, 33*
516 соответствующих пучностям давления в стоячей звуковой волне; Объяснение этому интересному явлению можно найти в современных взглядах на про¬ цесс намагничивания. Согласно этим взглядам, ферромагнитное тело в ненамагниченном состоя¬ нии разбивается на множество областей спон¬ танной намагниченности (доменов) с различной магнитной ориентацией. Намагничивание про¬ исходит не только путем одновременного пово¬ рота и согласования магнитной ориентации до¬ менов, но в значительной мере путем увеличения и при более низких температурах; в частности, осажденный на поверхности никель под дейст¬ вием ультразвука равномерно абсорбируется уже при температуре 450° (см. также [1278]). Как известно, водород диффундирует сквозь нагретую до красного каления платину или палладий. Согласно Маринеско [1296], под дей¬ ствием высокочастотных звуковых волн такая диффузия происходит при более низких темпе¬ ратурах и даже при комнатной температуре. Ультразвуковое облучение ускоряет и про¬ цессы аллотропических изменений. Так, напри- Фиг. 569. Распределение намагниченности вдоль никелевой трубки, в кото¬ рой возбуждены стоячие звуковые волны. Параметром для обеих кривых является амплитуда звукового давления. должным образом ориентированных доменов за счет соседних. Такие необратимые процессы изменения границ доменов могут вызываться растяжением или сжатием, а следовательно, и воздействием ультразвука. Однако опыты, проведенные Шмидом и Еттером [1868] с нике¬ левыми проволоками, показали, что существуют глубокие различия между влиянием статиче¬ ского сжатия или растяжения и влиянием вы¬ сокочастотных колебаний. May [1279, 1280] использовал расшатывание структуры металла под действием ультразвука для улучшения и ускорения процесса азотиро¬ вания сталей. Скорость диффузии азота в сталь при обычно применяемых температурах весьма мала. Так, например, по данным Мейера и Эй- лендера [1354], для проникновения азота на глубину 1 мм в сталь, содержащую 0,3% С, 1,12% А1 и 1,43% Мп, нужно при температуре 550° приблизительно 48 час. Согласно данным May и Гийе [764], при воздействии высоко¬ частотных' звуковых колебаний глубина и ско¬ рость проникновения азота существенно возра¬ стают. Так, например, у хромо-никелево-молиб¬ деновой стали, подвергшейся в течение 9 час. облучению звуком в атмосфере аммиака при тем¬ пературе 500°, число Бринеля—Виккерса воз¬ росло от 780 до 1033 при одновременном увели¬ чении твердости. Облучение ультразвуком поз¬ воляет проводить и другие процессы облагора¬ живания сталей с большей эффективностью мер, по данным Маринеско [1296], при облуче¬ нии белого тетрагонального олова при темпера¬ турах ниже —20°С оно спустя короткое время переходит в серое кубическое олово. Наоборот, под действием облучения при температурах выше + 12°С происходит обратный процесс— серое олово превращается в белое. В обоих слу¬ чаях мы имеем дело с разрушением устойчивого, но не равновесного состояния и установлением под действием подведенной энергии состояния истинного равновесия. Выше мы указывали, что ультразвуковые колебания могут вызвать расшатывание кри¬ сталлической структуры металлов. Это можно использовать для уничтожения внутренних на¬ пряжений, т. е. для старения материалов. Так, например, при помощи кратковременного облу¬ чения ультразвуком можно с успехом произво¬ дить старение пружин и т. п. Как известно, пайка алюминия представляет значительные трудности, так как этот металл на воздухе мгновенно покрывается слоем окиси, с которым припой не схватывается. Однако если облучать ультразвуком подлежащие спайке алюминиевые части, то можно получить прочное соединение, так как ультразвук удаляет слой оксида с поверхности металла 12059]. Для луже¬ ния оловом алюминиевых деталей и проводов достаточно погрузить их в сосуд с расплавом олова, облучаемым ультразвуком с частотой 20 кгц. Первым на такую возможность указал
§ 8. Применение ультразвука в металловедении 517 в двух патентах Шёфер [4015, 4016]. На фиг. 570 показан предназначенный для этой цели прибор с магнитострикционным излучателем; в верхней (Лондон). Стержень этого паяльника, снабжен¬ ный электрическим подогревателем, соединен с магнитострикционным вибратором, так что во время пайки в расплавленное олово излу¬ чаются высокочастотные звуковые колебания. На фиг. 572 показан ультразвуковой паяль¬ ник, выпущенный недавно фирмой «Сименс- Шуккерт» (Эрланген). В головке этого паяль¬ ника имеется так называемый паяльный гри¬ фель—стержневой магнитострикционный вибра¬ тор, работающий на частоте 20 кгц\ однако этот элемент не является стержнем паяльника в обыч¬ ном смысле слова. Спаиваемые друг с другом Фиг. 570. Магнитострикцион¬ ный излучатель с укрепленным наверху гиглем для лужения алюминия (фирма «Атлас- Верке»). части прибора расположен тигель с электриче¬ ским подогревом. Можно, конечно, применять и электропаяльник, стержень которого, механи¬ чески связанный с магнитострикционным вибра- Ф и г. 571 Ультразвуковой паяльник фирмы «Муллард Электроник Прадактс». тором, сам может служить излучателем; такого рода паяльник был впервые предложен в па¬ тенте Барвича [2412] в 1938 г. На фиг. 571 показан ультразвуковой паяль¬ ник фирмы «Муллард Электроник Прадактс» Фиг. 572. Ультразвуковой паяльник фирмы «Сименс- LII у ккерт». алюминиевые детали должны быть предвари¬ тельно нагреты до температуры пайки, т. е. приблизительно до 250°С при помощи допол¬ нительного источника тепла, например газовой горелки. После этого спаиваемые поверхности покрываются слоем припоя и по ним несколько раз проводят излучающим колебания грифелем паяльника. Пайки, произведенные этим паяль¬ ником, оказываются весьма прочными. В ка¬ честве припоя следует применять олово высшей очистки, или, согласно Уотерфолу [4369], оло¬ вянно-цинковые сплавы, устраняющие электро¬ литическую рекристаллизацию. На фиг. 573 показан увеличенный в 65 раз разрез спая алюминия с оловом, протравленный азотной кислотой. Нетрудно видеть, что олово проникло в алюминий, образовав своего рода каналы, которые местами соединяются друг с другом; в некоторых точках частицы алюминия оказываются оторванными и растворенными в олове. Таким образом, мы получаем как бы перемешивание алюминия и олова, чего при обычной пайке не наблюдается. О применении ультразвуковой пайки см. работы [1018, 2059, 2351, 2656, 2657, 3653, 3655, 4267, 4369, 4390, 4390а, 4391, 4538, 4560, 4567, 4568, 4569, 5055, 5056, 5080, 5081, 5114, 5126, 5134, 5143, 5144, 5153].
518 Глава VI. Различные применения ультразвука О нанесении различных других металличе¬ ских покрытий на металлы, например о цинко¬ вании, при одновременном воздействии ультра¬ звуковых колебаний см. патенты [837, 4309, 5002]. Об очистке металлов путем облучения их ультразвуком в соответствующих жидкостях мы уже говорили в § 5, п. 2 настоящей главы. Фиг. 573. Разрез спая алюминия с оловом (Х65) (по Венку). Хедуолл, Эквалл и Ионссон [818—820] ис¬ следовали влияние ультразвука на скорость потускнения металлов. В хорошо отполирован¬ ном металлическом стержне при помощи кварце¬ вого вибратора возбуждались колебания с ча¬ стотой 360 кгц, а вызывающий реакцию газ в нужной концентрации и с постоянной ско¬ ростью продувался мимо поверхности стержня, расположенной так, что ее удобно было наблю¬ дать. При этом было обнаружено, что под дей¬ ствием ультразвука скорость образования по¬ тускневшего слоя существенно повышается. При колебаниях стержня вследствие различий в со¬ стояниях самого стержня и слоя, в котором про¬ исходит реакция, в слое возникают разрывы и растяжения; благодаря этому оказываются открытыми новые участки поверхности металла и перенос вещества облегчается. До сих пор исследованию подвергались медь в потоках па¬ ров иода и сероводорода при комнатной темпе¬ ратуре и железо в потоке кислорода при темпе¬ ратуре 300°С. В металловедении небезынтересен вопрос о том, насколько прочно удерживаются на ме¬ таллической поверхности различные лаки и краски. Мозес и Витт [3593, 3594] измеряют проч¬ ность таких покрытий следующим образом. Ис¬ следуемый образец укрепляется на конце цилин¬ дрического вибратора, в котором электродина¬ мическим способом возбуждаются продольные колебания с частотой 20 кгц. Амплитуда коле¬ баний постепенно повышается и фиксируется то ее значение, при котором слой краски или лака отрывается от подложки. Измерив это значение, можно рассчитать силу, с которой лак или краска удерживается на поверхности образца. Измерение амплитуд колебаний производится по изменению емкости между противоположным концом вибратора и спе¬ циальным регулируемым электродом. Такой Фиг. 574. Металлические образцы, поврежден¬ ные кавитацией. а—алюминий в воде (X 2), б—латунь в воде (X 200). метод вполне пригоден для исследования проч¬ ности защитных покрытий, а также для выяс¬ нения вопроса о характере сил сцепления между покрытием и металлом и о способах увеличения этих сил. Ультразвук неоднократно использовался для исследования разрушающего действия кавита¬ ции1). С этой целью небольшой образец иссле¬ дуемого материала укрепляют на нижнем конце стержневого магнитострикционного вибратора и приводят его в колебания в соответствующей жидкости. Спустя некоторое время на образце можно обнаружить разрушения, обусловленные кавитацией. Пример таких разрушений в алюминиевом об¬ разце показан на фиг. 574, а. Очень хорошие фотографии таких облученных образцов имеются также в работе Гейнса [678], указавшего на возможность использования этого метода для эрозионного испытания материалов. Подробные исследования Рутенбека показали, в частности, что разрушающее действие кавитации обус¬ ловлено главным образом возникающими в уль¬ тразвуковом поле пузырьками газа. Так, напри- х) См. работы Рутенбека [Т. Rutenbeck, Uber Werkstoffzerstorung durch Kavitation am Schwing- gerat, Zs. Metallkunde, 33, 145 (1941)] и Новотного [H. N о w о t п у, Werkstoffzerstorung durch Kavitation, Berlin, 1942; Umschau, 45, 809 (1941)].
§ 9. Химические и физико-химические действия ультразвука 519 мер, под микроскопом можно видеть, что разру¬ шение наступает в том месте, где до этого имелся пузырек газа. На первоначально гладкой поверх¬ ности образца после облучения можно различить следы таких пузырьков (фиг. 574, б); они пред¬ ставляют собой отдельные точечные повреждения, равномерно распределенные по поверхности. Эти местные повреждения создаются пузырьками, попадающими на поверхности образца при попе¬ ременном сжатии и расширении их в такт с колебаниями стержня. Рентгеноструктурное ис¬ следование образцов показывает разрушение зе¬ рен и нарушение структурной ориентации ве¬ щества (см. также [3251]). Известно, что коррозия железа, цинка, алю¬ миния, магния и других металлов в потоке жидкости происходит медленнее, чем в непод¬ вижной жидкости, так как в потоке жидкости в соприкосновение с металлом приходит большее количество кислорода и облегчается создание за¬ щитного оксидного слоя. Для исследования этого явления Ямагути [4473а] помещал два полирован¬ ных магниевых образца в 3-процентный раствор NaCl и выдерживал их в растворе при 20°С по 5 час., причем один образец находился в непод¬ вижной жидкости, а другой облучался ультразву- комс частотой 1 мггц и интенсивностью 3,5вт/см2. Повреждения на поверхности облучавшегося об¬ разца оказались значительно меньше повре¬ ждений необлучавшегося образца. Ямагути объ¬ ясняет это следующим образом. Продуктами коррозии магния в растворе NaCl являются MgO и Mg (ОН)2, которые, будучи коллоидными суспен¬ зиями в воде, обладают тиксотропными свой¬ ствами. Под действием ультразвука такие ве¬ щества сжижаются и коагуляция не происходит (см. § 5, п. 4 настоящей главы); поэтому облу¬ чаемая ультразвуком суспензия образует зам¬ кнутый защитный слой, предохраняющий металл от коррозии. В неподвижном растворе продукты коррозии коагулируют и благодаря этому воз¬ никают все новые точки, в которых возможна дальнейшая коррозия. В заключение остановимся еще на одном применении ультразвука в металловедении, ко¬ торое в будущем сыграет немаловажную роль в структурном анализе. Речь идет об исследо¬ вании структуры кристаллитов металлов при помощи рефлектоскопов, описанных в § 4, п. 2 настоящей главы. Бастьен, Блетон и Керверсо [181, 2414], а также Файрстон [2793] показали, что при исследовании металлических образцов при помощи рефлектоскопов на рефлектограммах иногда обнаруживаются аномальные (ложные) эхо-сигналы в таких точках, в которых при последующей шлифовке образца никаких пов¬ реждений не оказывается. Исследования пока¬ зали, что ложные эхо-сигналы возникают в тех случаях, когда длина звуковой волны по порядку величины оказывается близкой к размерам от¬ дельных структурных частиц металла; эти эхо-сиг¬ налы обязаны своим появлением не повреждени¬ ям в образце, а особенностям структуры металла. Так, например, была исследована поковка из хромо-никелево-молибденовой стали (0,25%С, 2,5% Ni, 0,6% Сг, 0,25% Мо) толщиной 240 мм, которая после ковки и отжига при 850°С в течение месяца остывала в золе; при облучении этого об¬ разца ультразвуком с частотой 2,5 мггц имело ме¬ сто множество отдельных эхо-сигналов, на фоне которых совершенно пропадал эхо-сигнал от про¬ тивоположной поверхности. Однако все эти эхо- сигналы исчезали после повторного нагрева об¬ разца до 950°С и последующего охлаждения в воздушном потоке. Таким образом, причину аномальных эхо-сигналов следует искать в том, что при очень медленном остывании металла его структура становится исключительно крупно¬ зернистой (размер зерен достигает 2 мм) и очень неоднородной. Последующие опыты Керверсо, Бастьена и Блетона [3252] на других образцах показали, что элементарные структурные частицы металла ста¬ новятся заметны при помощи рефлектоскопа в тех случаях, когда размеры частиц составляют целое число полуволн ультразвуковых колебаний. Отмеченное явление может быть использовано наряду с микрофотографией для измерения вели¬ чины зерен в металлах и изучения процессов превращения и рекристаллизации. § 9. ХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА Различные исследователи, занимавшиеся изу¬ чением ультразвука, уже давно наблюдали целый ряд химических действий ультразвука, которые мы в дальнейшем, за недостатком места, лишь пер еч ис л им1). 1) Сводные обзоры химических действий ультра¬ звука можно найти в работах [39, 70—72, 75, 1229, 1626, Во многих случаях еще не найдено однознач¬ ного объяснения наблюдаемых явлений. Кроме того, очень трудно отличить истинно химические действия ультразвука от происходящих одно¬ временно термических процессов. 1978, 2261, 3013, 3787, 4268, 4303, 4361, 4681, 4739, 4835].
520 Глава VI. Различные применения ультразвука Наблюдаемые химические действия ультра¬ звука можно разделить на две основные группы: на окисляющие действия и на процессы, при которых благодаря облучению ультразвуком про¬ исходит ускорение химической реакции. К последней группе, между прочим, относятся следующие наблюдения. Ричардс и Лумис [1717] установили, что под действием ультразвука ускоряются реакция при гидролизе диметилсульфата, реакция Ландольта и реакция окисления иодистого калия. Ускорение гидролиза диметилсульфата подтверждается так¬ же опытами Мастагли и May [3517]. Портер и Юнг [1631], а также Баррет и Пор¬ тер [172] установили, что реакция Курциуса,при которой азид бензойной кислоты в бензольном или анилиновом растворе при нагревании перехо¬ дит с выделением азота в фенилизоцианат, уско¬ ряется при воздействии ультразвука с частотой 10—50 кгц, что, по-видимому, объясняется воз¬ никающей в растворе кавитацией. Действие уль¬ тразвука пропорционально его интенсивности и не зависит от частоты. Шумб и Риттнер [1896] наблюдали ускорение гидролиза персульфата калия; с другой стороны, Уразовский и Полотцкий [2087] установили, что ультразвук не оказывает действия на разложение трихлоруксусной кислоты и на превращение роданистого аммония в тиомочевину в потоке расплава. Томпсон, Вильбрандт и Грей [5057] обна¬ ружили ускорение гидролиза этилацетата в вод¬ ном растворе в присутствии НС1 и установили не нашедшую еще себе объяснения зависимость эффекта от частоты ультразвука. Либутри [1216] обнаружил, что ультразвук ускоряет разложение бензойной кислоты, диа- бензолхлорида и n-диатолуолхлорида. Кавахара, Ота и Карино [3232] установили, что облучение ультразвуком ускоряет гидратацию ацетилена. Из числа обусловленных ультразвуком эф¬ фектов, при которых вследствие кавитации про¬ исходит окисление, нужно назвать следующие. При облучении водного раствора иодистого калия спустя короткое время выделяется свобод¬ ный иод, что можно обнаружить, например, по по¬ желтению раствора или по его посинению при добавлении капли раствора крахмала (см. гл. III, § 4, п. 5). Соответствующие опыты были прове¬ дены Ричардсом и Лумисом [1717], Шмиттом, Джонсоном и Олсоном [1877], Бойте [249], Со¬ ловьевой [1989], Кузано [1156], Сата и Накасима [1802] и Лю Чжу-ци и Синь У [1213, 1214] в 1927— 1936 гг. Позднее эти опыты повторили и прове¬ ли количественные исследования Бхар [2469], Бюзнель, Пикар и Бузикс [4626—4628], Доньон иСимоно [4681], Эльпинер и Колесникова [2738], Френсдорф и Кларк [2819], Грабар и Прюдом [2918], Гайсинский и Прюдом [2956], Номото и Окуй [1431а], Рено [4972] и Вейсслер, Купер и Снайдер [2130, 4383, 4384]. Как впервые установил Бойте [249], а позд¬ нее подтвердили Шультес и Гор [75], в дистилли¬ рованной воде после непродолжительного облу¬ чения образуется перекись водорода Н202, которую можно обнаружить, например, при помощи водного раствора сернокислого тита- нила; этот бесцветный раствор под действием Н202 окисляется с образованием оранжево¬ желтого перекисного комплекса. В водном .рас¬ творе азотной кислоты под действием ультра¬ звука образуется азотистая кислота [75, 249], которую, согласно Бройнингу [2548, 2550], можно обнаружить при помощи метафенилендиа- мина уже при силе звука, не превосходящей 1 вт/см2. Как известно, этот реактив образует с HN02 и нитритами азокраситель коричневый Бисмарка; по интенсивности окраски раствора колориметрическим способом можно установить количество HN02. Полотцкий [1626, 1627], дейст¬ вуя в течение 40 мин. ультразвуком на воду, насыщенную 02 и N2, обнаружил в 100 см3 во¬ ды 0,167 мг HN03, 1,59 мг HN02 и 0,151 мг Н202. Это означает, что 32% растворенного в воде 02 и 6% растворенного N2 перешли в указанные соединения. Виртанен и Эллфолк [4341] изучали влияние ультразвука на образование ионов N02 и N03 в содержащей 02 воде, через которую продувался азот; они исследовали зависимость указанной реакции от значения pH для воды. При частоте 300 кгц и силе звука 10 вт!см2 образование N02 резко возрастает с увеличением pH, тогда как образование N03 с увеличением pH до 7,7 падает и лишь при дальнейшем увеличении pH несколько возрастает. Появление N03 обусловлено окис¬ лением N02 при наличии образующейся под действием ультразвука Н202. Наибольшее коли¬ чество N02, образующееся в течение 25 мин., составляет 2 мг!л. Неоднократно (Бойте* [249], Олсон и Гарден [1459]) было обнаружено, что водные растворы различных красителей под действием ультра¬ звука меняют цвет. Так, например, слабые рас¬ творы фенолфталеина и красителей водяного голубого, голубого сириуса, бромтимолового го¬ лубого и др. частично обесцвечиваются, а ча¬ стично принимают другую окраску. Как же можно объяснить действие ультра¬ звуковых колебаний на перечисленные выше
§ 9. Химические и физико-химические действия ультразвука 521 химические реакции? Бесспорным является тот факт, что все явления имеют место лишь в при¬ сутствии воды и при наличии кавитации. Как мы уже говорили в § 7 настоящей главы, разрыв воды при образовании кавитационных полостей сопровождается возникновением электрических зарядов, вызывающих люминесцентное свече¬ ние облучаемой жидкости. Только при по¬ явлении такого свечения и вызываемой дей¬ ствием электрических зарядов ионизации разви¬ ваются соответствующие химические реакции. Связь между люминесценцией и химическими эффектами обнаружил, например, Прюдом [3805] (см. также работу Гриффинга и Сетта [2931]). Ранее считалось (Бойте [249]), что перво¬ причиной всех реакций является перекись водо¬ рода, которая образуется при соединении осво¬ бождающегося под действием кавитации сво¬ бодного кислорода с содержащимися в воде ионами Н (Луазлёр [1220]). Однако исчерпываю¬ щие эксперименты Грабара и Прюдома [731, 2918, 3810] показали, что благодаря кавитации и связанной с ней сильной ионизации в воде обра¬ зуются свободные радикалы ОН и Н; они-то и являются первопричиной окисляющего дей¬ ствия ультразвука. Такого же взгляда придер¬ живаются Гюнтер [2949, 2950], Миллер [3571], Эльпинер и Колесникова [2738] и Линдстрём и Ламм [3440]. Справедливость такого предпо¬ ложения подтверждается тем, что указанные химические реакции возникают и в воде, не содержащей кислорода, а также при добавлении аргона [731, 3810] или гелия и азота [2130, 4383, 4384]. Вместе с тем эти реакции не имеют места, если в воде растворены Н2 или С02; в первом случае свободные радикалы вновь связываются водородом1), а во втором случае не возникает явления люминесценции (см. § 7 настоящей главы). Химические реакции в звуко¬ вом поле не возникают и при добавлении неболь¬ ших количеств жидкостей с высоким давлением насыщенных паров, например эфиров, ацетона и т. п.; эти вещества, как и С02, при кавитации освобождаются и заполняют кавитационные по¬ лости,' а высокое давление их насыщенных па¬ ров препятствует образованию электрических зарядов. *) Согласно Грабару и Прюдому [2130], в настоя¬ щее время известны три случая, в которых водород не устраняет химического действия ультразвуковых коле¬ баний: при окислении Мп(ОН)2 в Мп(ОН)3* при инакти¬ вации полифенолоксидазы [2919] и при инактивации гемаглютинов Haemophilus pertussis (возбудитель ко¬ клюша). Линдстрём и Ламм [3440] высказали предпо¬ ложение, что при облучении водных растворов первичной является реакция Н20—*Н+ОН, в подтверждение чего они поставили опыт по полимеризации под действием ультразвука вод¬ ного раствора акрилонитрила. Поскольку кисло¬ род препятствует полимеризации акрилонитрила, постольку сам факт полимеризации под дей¬ ствием ультразвукового облучения свидетель¬ ствует о том, что кислород при облучении не образуется. Вейсслер, Купер и Снайдер [2130, 4383, 4384] исследовали выделение иода из раствора йодисто¬ го калия, к которому добавлялся СС14. Добавле¬ ние СС14 существенно увеличивает выпадение иода. Как показали Вейсслер и сотрудники [4384] и Хауль, Штудт и Руст [3928], даже при слабом облучении водного раствора СС14 в нем образуется свободный хлор, который, обладая большим хими¬ ческим сродством к калию, чем иод, замещает последний; соответственно при образовании хлорноватистой кислоты выделяемый ею кисло¬ род также замещает иод. И здесь важно то обстоятельство, что расщепление молекул СС14 происходит только в присутствии воды, ибо в чистом СС14 свободный хлор не выделяется даже при интенсивном облучении ультразвуком. Опыты А. Клинга и Р. Клинга [1057, 1058] показали, что при облучении галоидозамещенных углеводородов (СНС13, С2Н4С12, CHBr3, CH3J) в присутствии воды и кислорода происходит отщепление галоидов. Однако эта реакция не протекает, если* сначала облучить ультразву¬ ком воду, содержащую свободный кислород, а потом добавить ее к указанным соединениям или если добавить к ним смесь Н202 и воды, содержащей 03. Таким образом, ультразвук дол¬ жен оказывать и какое-то специфическое дей¬ ствие, на что указывают также и Мастагли и May [1322]. Руст [3920] недавно показал, что выделение иода из насыщенного СС14 раствора иодистого калия происходит лишь при непрерывном облу¬ чении ультразвуком и не происходит при импульс¬ ном облучении ультразвуком той же или большей мощности; вместе с тем интенсивная кавитация возникает при импульсном облучении совершенно так же, как и при непрерывном. Объяснение этого, на первый взгляд удивительного, факта состоит, согласно Русту, в том, что только при непрерывном облучении образуются стоячие вол¬ ны, в пучностях давлений которых возбуждаются резонансные колебания пузырьков газа (см. § 7 настоящей главы). При этом возникают высокие давления, которые и являются основной причи¬
522 Глава VI. Различные применения ультразвука ной соответствующих химических действий, в данном случае—выделения хлора1). Эти предположения подтверждаются также и более ранними опытами Линдстрёма [3439], поле бумажную полоску, пропитанную раство¬ ром крахмала; при этом синие полосы на бу¬ мажке возникали лишь в местах, соответствую' щих пучностям давления. Фиг. 575. Зависимость выхода химических реакций от силы звука (по Номото и Окуй). Слева—осаждение иода из раствора иодистого калия после облучения в течение 5 мин. ультразвуком с частотой 470 кгц; по оси ординат отложен объем 0,01 и. раствора МагЭгОз, необходимого для титрования иода, осажденного из 10 см% раствора; А—тит¬ рование непосредственно после облучения, В—титрование спустя 1 час после облучения. Справа—обесцвечивание 0,0025 н. (Л) и 0,075 н. (В) растворов перманганата калия. установившего, что иод выделяется из водного раствора KJ и СС14 в пучностях давления стоячей ультразвуковой волны. Он вносил в звуковое *) Во время подготовки к печати настоящей книги появилась новая работа Руста [4983], в которой он показывает, что, например, при облучении снизу столба раствора иодистого калия и крахмала выделение иода и связанное с этим посинение раствора возникает у поверхности жидкости; это связано с тем, что на рас¬ стоянии А.,/4 от поверхности развиваются наибольшие звуковые давления и именно здесь возбуждаются резо¬ нансные колебания пузырьков газа. Этим объясняется также и следующее явление, отмеченное Хаулем, Штуд- том и Рустом [3928]: выделение иода зависит от высоты слоя облучаемого раствора и начинается лишь тогда, когда эта высота превосходит длину волны. Возможно, что в этом же заключается и причина того, что, как установил Рено [3847], выделение иода не имеет места при облучении ультразвуком с частотой 20 кгц. Руст отмечает далее, что при увеличении силы звука и обра¬ зовании фонтана выделение иода уменьшается и пере¬ стает быть пропорциональным энергии ультразвука. Причина этого состоит в том, что при возникновении фонтана площадь отражающей поверхности уменьшается и соответственно уменьшается интенсивность стоячей волны. При количественных исследованиях химиче¬ ских действий ультразвука было установлено [249, 1156, 1431а], что величина соответствующе¬ го эффекта по мере увеличения силы звука про¬ ходит через максимум (фиг. 575). Причину этого следует искать в кавитации. Как мы говорили в § 7 настоящей главы, при возникновении кави¬ тации часть звуковой энергии рассеивается и по¬ глощается образующимися в жидкости пузырь¬ ками и полостями и, следовательно, действие ультразвука на расположенную дальше жид¬ кость уменьшается. Кроме того, с увеличением силы звука растет и ультразвуковой фонтан, что уменьшает интенсивность стоячих волн, которые в значительной мере ответственны за химические действия ультразвука. В остальном химические эффекты, например выделение иода, зависят от концентрации рас¬ твора (выделение иода, согласно Прюдому и Гра¬ бару [3810], максимально в 7—8-процентном растворе), а также пропорциональны темпера¬ туре [4681] и времени облучения. Бюзнель,
§ 9. Химические и физико-химические действия ультразвука 523 Пикар и Бузикс [4628] обнаружили, кроме того, замечательное явление: количество выде¬ ляющегося иода при различной интенсивности ультразвука зависит от частоты и имеет выра¬ женный максимум в диапазоне 240—320 кгц (фиг. 576). Этот вывод совпадает с результатами, полученными Рено [3847, 4972], показавшим, что на частотах 20 кгц и 3 мггц выделения иода под действием ультразвука достичь не удается. Фиг. 576. Частотная зависимость количества иода, осажденного из раствора иодистого калия под действием ультразвука. Прюдом, Пикар и Бюзнель [4965] вычислили коэффициент полезного действия при акусти¬ ческом выделении иода. На образование ради¬ калов ОН, из которых каждый освобождает один атом иода, расходуется лишь 1% подве¬ денной акустической энергии. Для полноты изложения следует отметить, что существует и ряд других теорий, объясняю¬ щих эффект окисления при ультразвуковом облу¬ чении жидкостей. Так, например, Портер и Юнг [1631], а также Гриффинг [2930] полагают, что химическое действие ультразвука обусловлено местным нагреванием, возникающим при силь¬ ном сжатии маленьких пузырьков газа (см. § 11 настоящей главы); при этом важную роль играет отношение удельных теплоемкостей газа и его теплопроводность. Марбо [3481] считает, что кавитационные силы разрывают связи типа О—Н и при этом образуются ионы Н и ОН, кото¬ рые и служат причиной последующих химиче¬ ских реакций. Миллер [4882] высказывает пред¬ положение, что механизм образования активных радикалов в содержащих кислород жидкостях таков же, каков и при облучении у-лучами. Рено [3847] допускает возможность образо¬ вания озона в результате микроэлектролиза. В пользу этого предположения говорит тот факт [4974], что пиридин подвергается химиче¬ ским изменениям при облучении ультразвуком (f =1 мггц, /=2,5 вт1см2) либо при наличии сле¬ дов воды, либо в присутствии электрического поля. Электрическое поле вызывает в возникших вследствие кавитации пузырьках, заполненных парами пиридина, электрический разряд, кото¬ рый в отсутствие поля возможен лишь при озву¬ чивании смеси, содержащей воду. Рено [4974] показал, что деполимеризация какого-либо высо¬ кополимерного вещества, например плексигласа в виде насыщенного раствора в пиридине, про¬ исходит под действием ультразвука только при одновременном воздействии электрического поля. Очень интересны опыты Прюдома и Грабара [1643], которые облучали ультразвуком с часто¬ той 960 кгц сыворотку лошадиной крови. Если после облучения, добавив раствор сульфата аммо¬ ния или насыщенную С02 дистиллированную во¬ ду, осадить белковые соединения, то количество протеина оказывается большим, чем у необлу- ченной сыворотки. Обработка белковых соеди¬ нений кислотой показывает, что после облучения имеются две или три зоны максимального выпа¬ дения, в то время как в необлученном состоя¬ нии существует лишь одна такая зона. Характер¬ ное для белковых веществ оптическое поглоще¬ ние в полосе около 280 шр. после облучения исче¬ зает. В ультрафиолетовом свете облученная ультразвуком сыворотка дает интенсивную синюю флуоресценцию. Отдельные протеины (альбумин и глобулин), будучи облучены ультразвуком в растворе, придают раствору слегка коричневую окраску и утрачивают присущее им поглощение в ультрафиолетовой области спектра. Однако все указанные явления имели место лишь в тех случаях, когда возникала кавитация. Прюдом и Грабар облучали аминокислоты, родственные белковым веществам кровяной сы¬ воротки (триптофан, фенилаланин и тирозин), в растворах с концентрацией 0,001 н. и обна¬ ружили изменения, аналогичные тем, которые происходят при облучении протеинов: окраску растворов в желто-коричневый цвет, исчезно¬ вение характерных полос поглощения и т. п. Разрушение аминокислот (дезаминирование) под действием ультразвука наблюдали также Эльпи- нер и сотрудники [2736, 2740] и Хенох и Лепинская [2623] (см. также [2968, 3200, 3201, 4030]). В более простых по своему строению веще¬ ствах, таких, как бензойная кислота, фенол и
524 Глава VI. Различные применения ультразвука даже бензол, при облучении их растворов ульт¬ развуком также исчезают характерные полосы поглощения, которые заменяются общим равно¬ мерным поглощением. Убедительного объясне¬ ния этим очень интересным результатам авторы дать не смогли. Исчезновение под действием звукового облучения оптических полос погло¬ щения показывает, что даже в простых веществах мы имеем дело с глубокими изменениями в строе¬ нии молекул. Поскольку все указанные эффекты проявляются в водных растворах и только при наличии кавитации, можно предположить, что дело здесь в процессах окисления, сопровождаю¬ щих облучение ультразвуком. Эльпинер, Блюменфельд и Красновицкая [2737] в течение длительного времени облучали ультразвуком с частотой 6 мггц и интенсивностью 5 вт/см2 10~5-мольный раствор протопорфирина в 10-процентной НС1. При этом характерная для порфирина полоса поглощения исчезла совер¬ шенно, но возникла новая полоса в диапазоне 325—327 шр-. Это означает, что порфирин пол¬ ностью распался на отдельные пирроловые коль¬ ца. При кратковременном облучении можно было обнаружить промежуточные продукты, на¬ пример билирубин. По мнению авторов, причи¬ ной распада порфиринового комплекса является окисляющее действие свободных радикалов. Со¬ гласно опытам Касахара и Кавашима [1021], аскорбиновая кислота (витамин С) под дейст¬ вием ультразвука разрушается в течение х/2—1 мин. Сантамариа, Кастеллани и Леви [3946, 3947, 4989] подробно исследовали инактивацию энзима гиалуронидазы под действием ультразвука и установили, что при ультразвуковом облучении происходит процесс окисления. Разрушающее действие ультразвука исчезало, если в рас¬ твор перед облучением добавлялись восстано¬ вители. Чамберс и Флосдорф [427, 617], а также Перец и Серджент [1552] установили, что под действием ультразвука происходит денатуриро¬ вание различных протеинов (см. также работы Бойда [2522] и Лепешкина [3421]). Ауерсвальд и Борншайн [2360] нашли, что при низких температурах, близких к точке замерзания, облучение ультразвуком с частотой 800 кгц не вызывает изменений протеинов сыворотки. Это заставляет полагать, что при ультразвуковом воз¬ действии известную роль играют и термические силы. Такое суждение согласуется с исследова¬ ниями Лемана и Финстервальдера [3409], кото¬ рые объясняют денатурирование белков разру¬ шением макромолекул под действием соударений, что делает понятной зависимость реакции от температуры. В § 5, п. 2 настоящей главы мы уже упоми¬ нали о том, что, согласно Гралену и Бергу [2920], при облучении древесины в воде происхо¬ дит разрыв связей лигнина с целлюлозой и дру¬ гими углеводами. Шпехт [5039] сообщает, что при облучении ультразвуком кипящего пивного сусла белковое вещество коагулирует и выпадает в значительно большей степени, чем при кипячении без облу¬ чения. При этом как в содержащем, так и в не¬ содержащем хмель сусле происходит увели¬ чение содержания азотистых производных му¬ равьиной кислоты, из чего можно сделать вывод о расщеплении пептидных связей. При облу¬ чении зеленого солода содержание белковых веществ в сухом солоде может возрасти до 40%. В этой связи небезынтересно упомянуть о це¬ лой серии опытов по искусственному старению и созреванию вин и ликеров. Первое сообщение о таком применении ультразвука содержится в патенте Протопопова [1642], относящемся к 1938 г. Многочисленные опыты на всевозможных спиртных напитках провел Шпехт [4141—4143, 4147]. Даже кратковременное облучение в тече¬ ние 2—10 мин. ультразвуком с частотой 300— 1000 кгц дает поразительные результаты; так, например, свежесоставленный ликер после облу¬ чения приобретает качества, которые в обычных условиях появляются лишь после многолетнего хранения. Свежеизготовленный коньяк после однократного облучения также приобретает свой¬ ства, обычно присущие только выдержанному ви¬ ну. Ультразвуковое облучение устраняет непри¬ ятный привкус сивушных масел, всегда прису¬ щий свежей водке; это означает, что высоко¬ молекулярные легко окисляемые спирты не могут противостоять окисляющему действию ультра¬ звука. Опыты Куртце и Бурмайстера [2659, 4623] показали, что в результате правильно дозиро¬ ванного облучения вкусовые свойства вишневой наливки и различных ликеров улучшаются, тогда как аромат 65-градусного очищенного вина воп¬ реки результатам Шпехта только портится. Килп [4796] облучал очищенную хлебную водку и ни¬ каких результатов не получил; он обнаружил, однако, что 10-минутное облучение улучшает вкус и запах продуктов предварительной пере¬ гонки и приближает их свойства к продуктам средней перегонки. Все эти изменения обусловлены в первую очередь окисляющим действием ультразвука,
§ 9. Химические и физико-химические действия ультразвука 525 которое, как уже было сказано выше, вызывается кавитацией. Однако известную роль играют и другие реакции, механизм которых до конца еще не ясен. Графики изменения содержания кислот, эфиров и альдегидов в различных алко¬ гольных напитках под действием ультразвуково¬ го облучения можно найти в работе Шпехта [4147]. Вместе с тем неоднократно было отмечено, что при повторном и слишком интенсивном облу¬ чении спиртные напитки утрачивают свой букет и проигрывают во вкусе и аромате. Особенно сильно это проявляется в ликерах, которые при слишком длительном облучении в значительной мере теряют свои вкусовые и ароматические качества. Это напоминает об известном факте,что содержащиеся в ликерах фруктовые кислоты и без искусственных воздействий с течением времени разлагающе действуют на аромат на¬ питка. В общем и целом можно утверждать, что при правильном применении ультразвук влияет на спиртные напитки облагораживающе; не следует, однако, думать, что при помощи уль¬ тразвука можно улучшить сортность напитков низкого качества или устранить органически присущие* им дефекты. Окончательный вывод о том, насколько широкое применение найдет метод ультразвукового облучения по сравнению с другими известными методами облагораживания спиртных напитков (химические добавки и др.) пока еще делать преждевременно (см. также патенты [2349, 2569, 2728, 4099, 5024]). Кох и Бреттхауер [3291,3292,4804] и Хеннинг [3001] исследовали действие ультразвука на аромат вин. Применительно к виноградным винам эти опыты дали отрицательный результат. Со¬ гласно Хеннингу, ультразвуковое облучение не улучшает свойств белых и красных вин; состав их не изменяется, свободная сернистая кислота не выпадает и не разлагается. Облучение шипу¬ чих вин производить невозможно, ибо при этом из вина улетучивается углекислота. Аромат плодовых и ягодных вин, согласно Коху и Бреттхауеру [3292, 4804], меняется в луч¬ шую сторону. С увеличением интенсивности звука наблюдается рост содержания свободных альдегидов, уменьшение содержания летучих кислот и эфиров и повышение окислительно¬ восстановительного потенциала, что, как извест¬ но, очень благоприятно сказывается на вкусе напитков. Важно отметить, что такое обуслов¬ ленное ультразвуковым облучением улучшение вкусовых свойств сохраняется при хранении вин в бутылках. Процесс уксусного брожения, состоящий в ос¬ новном в окислении спирта в уксусную кислоту, также должен значительно ускоряться при воз¬ действии ультразвука [2348]. К сожалению, практические результаты в этом направлении еще не достигнуты. Облучение бродящего и готового пива, со¬ гласно Шпехту и Рюссу [4150], приводит к вредным изменениям в составе пива, полно¬ стью меняющим его характер. Какого-либо ускорения процесса брожения или уменьшения времени выдерживания не наблюдается. Ультразвуковое старение, возможно, найдет себе применение в производстве духов и души¬ стых веществ; на это указывает, например, Шмидт [5000]. В этой связи нужно упомянуть патент Нор- денскйолда и Хомквиста [3664], согласно кото¬ рому облучение шоколада в процессе размола и перетирки вызывает процесс деполимеризации и окисления, благодаря чему качество продукта улучшается (см. также датский патент № 61924 [1942]1)). Помимо вышеуказанных окисляющих дей¬ ствий, к которым добавляется также помутнение сероводородной воды вследствие выпадения серы [1877] и окисление камфоры [1488], в некоторых случаях наблюдалось также и восстанавливаю¬ щее действие ультразвука. Так, например, Бойте [249] обнаружил, что бледнорозовый раствор КМп04 после нескольких минут облучения ста¬ новится коричневым, что указывает на образо¬ вание гидратированной двуокиси марганца. Ко¬ личественное исследование этой реакции выпол¬ нили Номото и Окуй [1431а]. Аналогичное вос¬ станавливающее действие наблюдается при облу¬ чении HgCl2 с добавкой оксалата аммония; при этом выпадает HgCl [249]. Облучение воды, в которой растворен азот, приводит, согласно Бойте [249], к образованию азотистой кислоты и аммиака; согласно Грабару и Прюдому [2918], при облучении воды, содержащей CS2, помимо коричневых полисульфидов и коллоидной серы, образуется также H2S. Наконец, согласно Вир- танену и Эллфолку [4341], в ультразвуковом поле ионы Fe+++ под действием Н2, вследствие диссоциации молекул Н2 на атомы Н, восстана¬ вливаются в ионы Fe++. Первые опыты по ускорению при помощи ультразвука процессов полимеризации и кон¬ *) Ультразвуковая размольно-перетирочная шоко¬ ладная мельница производительностью в 1000—1500 кг в час выпускается фирмой «Шеллер унд К°» (Франк¬ фурт).
526 Глава VI. Различные применения ультразвука денсации провели Деман и Асбах [501, 4574]. Оказалось, что действие ультразвука с частотой 970 кгц на сырую нефть, кипящую при темпера¬ туре 300—350°, приводит к образованию нерас¬ творимых в маслах продуктов полимеризации. При этих реакциях, которые наблюдаются как для алифатических компонентов нефти, так в мень¬ шей степени и для ароматических, ультразвук действует как катализатор, ускоряющий ход реакции, но не меняющий ее основного напра¬ вления. При очистке сырого бензола серной кислотой при низких или при высоких темпера¬ турах в автоклавах под давлением дополнитель¬ ное облучение ультразвуком во всех случаях приводит к существенному уменьшению смо¬ листых осадков. Оптимальной для этого слу¬ чая является частота 350 кгц. Деман и Асбах добились также при помощи ультразвука заметного ускорения полимеризации ацетальдегида в алдоль и высшие полимеры. Эти опыты дали следующий неожиданный результат: сначала при чистом ацетальдегиде наиболее эффективным является ультразвук с частотой 1070 кгц; с накоплением же алдоля и высших полимеров, которые образуются в ходе реакции, более эффективным оказывается ультразвук с ча¬ стотой 350 кгц. Из этого следует, что для повы¬ шения производительности такие реакции нужно в зависимости от обстоятельств разбивать на ряд стадий и на различных стадиях применять ультразвук различных частот. Помимо того, опыты Демана и Асбаха показали, что при дей¬ ствии ультразвуковых волн на такие химические процессы не безразлично, имеются ли стоячие или бегущие волны. По-видимому, стоячие волны действуют сильнее; правда, это можно объяснить тем, что в стоячей волне давление, скорость и ускорение принимают удвоенные значения (см. также патенты [1137, 1138]). Дальнейшие опыты в этом направлении про¬ вели Островский и Стамбау [3694, 4564]. Они установили, что если взять смесь 100 г стирола, 180 г воды, 5 г мыла и 0,6 г персульфата калия, то при облучении ультразвуком с частотой 15 или 500 кгц и интенсивностью 0,03 вт/см2 скорость процесса полимеризации удваивается. Согласно этим опытам, частота ультразвука осо¬ бой роли не играет; интенсивность же, наоборот, должна превышать некоторую критическую вели¬ чину для того, чтобы имел место эффект ускоре¬ ния реакции. Характерно, что при облучении ультразвуком выпадает так называемый период индукции, что, по-видимому, связано с интенсив¬ ным перемешиванием жидкости при облучении; увеличение же скорости полимеризации можно объяснить более быстрым распадом катали¬ заторов. Аналогичные результаты дает ультразвуковое облучение при эмульсионной полимеризации бутадиена и при получении низкотемпературных каучуков методом окислительно-восстановитель¬ ной полимеризации под давлением 60 атм. Сата и Харисаки [3953] изучали влияние уль¬ тразвука (/=450 кгц) на эмульсионную поли¬ меризацию винилацетата в присутствии пер¬ сульфата аммония в качестве катализатора. Они также нашли, что по сравнению с обычным меха¬ ническим перемешиванием ультразвук сущест¬ венно ускоряет процесс, причем действие ультра¬ звука распадается на два этапа: на первом этапе происходит растворение мономеров в водной фазе, а на втором—ускорение самой реакции полимеризации. Хенглейн и Шульц [4751] облучали ультра¬ звуком с частотой 175 кгц обезгаженньш раствор акриламида и обнаружили полимеризацию с обра¬ зованием очень длинных цепей; в растворах, содержащих газы, этот эффект проявлялся сла¬ бее—образовывались лишь продукты полимери¬ зации среднего молекулярного веса. Согласно Хенглейну и Шульцу, полимеризация как цеп¬ ная реакция является более чувствительным спо¬ собом доказательства химической активности ультразвука, чем все до сих пор обнаруженные реакции. Ряд предложений по повышению эффектив¬ ности катализаторов при помощи облучения ультразвуком,, например путем повышения сте¬ пени дисперсности катализаторов, сделали рус¬ ские исследователи [1644, 1911, 1986]; см. также патенты [755, 816, 1267, 3173, 3857, 4140]. Вопрос о том, в какой степени высокие дав¬ ления, возникающие в жидкости при ультра¬ звуковой кавитации, можно использовать для гидрирования, нуждается в более детальных исследованиях. В литературе имеется лишь крат¬ кое сообщение Мёкеля [3582] о том, что ему удалось при помощи ультразвука при атмосфер¬ ном давлении восстановить N-метил-аминопро- пиофенон в присутствии никеля и водорода в эфедрин, а виноградный сахар в присутствии ни¬ келя и платины в качестве катализаторов— в d-сорбит. Л.РеноиП. Рено [4971] безуспешно пытались вызвать ультразвуком омыление различных эфи¬ ров. Чмутов и Алексеев [2633] с успехом приме¬ нили ультразвук для адсорбции различных жирных кислот на мелкозернистом углероде; при этом молекулы жирных кислот под действием
§ 9. Химические и физико-химические действия ультразвука 527 сил, возникающих в ультразвуковом поле, про¬ никают в поры адсорбирующего вещества. О по¬ лучении металло-органических соединений при помощи ультразвука сообщает Рено [3846]; он, например, указывает на то, что под действием ультразвука алифатические и ароматические бром- и иодпроизводные вступают в соединение с магнием. Из соответствующих эфиров удается выделить магнийбромэтил, магнийбромбутил и магнийбромфенил, не прибегая к предвари¬ тельному высушиванию. Об очень интересном действии ультразвука на образование коллоидной серы в смеси раство¬ ра тиосульфата натрия (Na2S203; 0,0012 М) и со¬ ляной кислоты (0,0024 М) сообщают Ла-Мер и Йейтс [1171]. Такой раствор в течение 47±1 мин. (это значение при опытах повторяется) остает¬ ся прозрачным, после чего наступает эффект Тиндаля, позволяющий заметить выпадение кол¬ лоидных частиц серы. Попытки изменить время, необходимое для образования серы, путем тща¬ тельной дистилляции воды, удаления остатков газов и т. п. успехом не увенчались. Напротив, облучение раствора или использованной для него воды звуком увеличило это время вчетверо. При этом удалось показать, что ни образование Н202, ни еще какое-либо химическое превращение не является причиной описанного явления. Ско¬ рее дело выглядит так, как будто при облу¬ чении исчезают какие-то существующие в воде «зародыши», способствующие выпадению серы. Согласно Вейсслеру [2128], повторившему описанные выше опыты, важную роль играет то, что облученная вода содержит воздух или азот, в то время как наличие кислорода, углекислоты или гелия роли не играет. Объяснение этого явле¬ ния нашли Акия, Номото и Окуй [2294], установившие, что причиной задержки выпа¬ дения серы служит образующаяся под действием ультразвука HN02. При этом HN02 распадается согласно уравнению 2HN02—>N024-N0+H20; далее, от N02 отщепляется атом О, который присоединяется к Na2S203 с промежуточным об разованием 02SS0(0H)2; в результате отщепле¬ ния от этого соединения Н20 образуются две молекулы H2SOs. Реакция H2S203^;H2S03+S за¬ держивает образование свободной серы до тех пор, пока H2S03 в результате дальнейшего окис¬ ления не переходит в H2S04. Среди прочих реакций, происходящих в уль¬ тразвуковых полях, следует назвать следующие: кристаллизация пересыщенных и переохлажден¬ ных растворов, впервые установленная Вудом и Лумисом [2174], а позднее целым рядом иссле¬ дователей [105, 226, 247, 248, 482, 483, 1976]; быстрое, подобное взрыву испарение перегретых жидкостей [1717]; понижение точки кипения четыреххлористого углерода, толуола, эфира и воды, достигающее 2° [1717]. Согласно Смит-Йохансону [4116], ультра¬ звуковым облучением с частотой 1 мггц можно по¬ низить температуру замерзания воды до —30° С. Тернер и сотрудники [4299] наблюдали при облучении звуком как . низкой, так и высокой частоты отчетливую и быструю кристаллизацию сахара из пересыщенных растворов всех видов. Таким способом можно существенно улучшать однородность сахарного сиропа и равномерность кристаллов сахара (см. также патент [2342]). Подробные исследования влияния ультра¬ звука на процессы кристаллизации выполнил также Капустин [3176, 3177, 3179—3182]. Оказа¬ лось, что, помимо ускорения процесса кристал¬ лизации, облучение ультразвуком приводит так¬ же к более тонкой структуре кристаллов. Посто¬ ронние примеси и красящие вещества при приме¬ нении стоячих волн сгоняются в узлы колебаний [3180]. Облучение приостанавливает полиморф¬ ные превращения нитрата аммония при крити¬ ческих температурах 84 и 125° С и даже изме¬ няет их направление. Турнье [4285] рекомендует при выращи¬ вании кристаллов применять кратковремен¬ ное облучение раствора с тем, чтобы разрушить мешающие микрокристаллы, которые могут слу¬ жить зародышами кристаллизации (см. также [3578]). Шмид и Еттер [4998] показали, что под дей¬ ствием ультразвука многие вещества дисперги¬ руются в воде столь тонко, что образуют взвеси очень большой стабильности; при добавлении в такую взвесь осаждающих реактивов выпадают очень равномерные осадки, состоящие из весьма тонких частиц. Согласно Капустину и Фоминой [3182а], облучение ультразвуком существенно ускоряет растворение в воде таких веществ, как сахар, сульфат меди, тиосульфат натрия, ти¬ мол и т. п. Попытки Эйкена и Гюттнера [573] воздей¬ ствовать при помощи ультразвука на термический гистерезис, сопровождающий превращение бро¬ мистого водорода при 89° К, не дали результа¬ тов: характер гистерезисной петли совершенно не изменился. Лошак, Фейн и Ольсен [3445] исследовали влияние ультразвуковых волн на пропано¬ воздушное пламя. Звук подводился к горелке снизу вместе с газом. При частоте 12,7 кгц ста¬ бильность пламени изменялась, причем по отно¬
528 Глава VI. Различные применения ультразвука шению к потоку, направленному против пламени, стабильность повышалась, а по отношению к по¬ токам, сдувающим пламя в сторону, понижалась. Скорость горения при этом не менялась. При пе¬ реходе к частоте 18,3 кгц картина менялась: стабильность по отношению к продольному пото¬ ку не изменялась вовсе, а по отношению к попе¬ речному потоку, как и на более низкой частоте, падала. Опыты на более высоких частотах долж¬ ны были бы объяснить природу так называемого диаметра продувания и влияние горелки. К ана¬ логичным выводам пришли также Киппенхан и Крофт [4797]. Садакийо и Сираизи [1784] и позднее Фурбах [675, 676] нашли, что облучение ультразвуком понижает точку воспламенения минеральных ма¬ сел, если к маслу добавлены металлические при¬ меси, особенно медь, или если масло продувает¬ ся кислородом. Причина влияния меди лежит, по-видимому, в усилении процессов окисления, в результате чего высокомолекулярные составные части масла переходят в низкомолекулярные. Новейшие опыты Сакураи [3936], исследовавше¬ го влияние ультразвука на различные масла животного и растительного происхождения,пока¬ зали, что свойства масел существенно не меняют¬ ся. Облученные масла представляются несколько более подверженными самоокислению. При облу¬ чении смесей масел с активной землей или акти¬ вированным углем некоторые масла оказывались отбеленными лучше, чем без облучения (см. также работы Калоэреаса [1013, 4787]). Неоднократно наблюдавшееся помутнение во¬ допроводной воды под действием ультразвука заставило Бойте, Фурбаха и Сёренсена [250] заняться важным с точки зрения подготовки воды для паровых котлов вопросом о возможности осаждения при помощи ультразвука примесей, обусловливающих жесткость воды, в частности карбонатов и сульфатов кальция и магния. Дей¬ ствительно, облучение позволило уменьшить карбонатную жесткость воды; однако этот эффект нужно приписать нагреву воды в ультразвуковом поле. Напротив, облучение раствора гипса, кон¬ центрация которого составляла 75% от насыще¬ ния, привело к помутнению за счет выпадения гипса; это явление можно приписать каким-то пока еще не ясным химическим процессам, сопро¬ вождающим облучение ультразвуком. Ричардс и Лумис [ 1717j нашли, что неустой¬ чивые вещества, как например трехиодистый азот, при облучении их ультразвуком в жидко¬ сти взрываются. Заключается ли здесь дело в чисто механическом или термическом действии ультразвука, пока с определенностью сказать нельзя. Как будет сказано ниже (§ 11), о терми¬ ческом действии может идти речь только в том случае, если в жидкости имеются пузырьки газа. Маринеско [1290], повторивший такие опыты с трехиодистым азотом, гремучей ртутью и берто¬ летовым порошком (смесь порошкообразного уг¬ ля, серы и перхлората калия), нашел, что эти вещества взрываются в ультразвуковом поле не только будучи помещены в несмачивающую их жидкость (бензол, четыреххлористый углерод и т. п.), но и будучи заключены в тонкостенную стеклянную трубку или облатку из коллодия или целлофана и приведены в соприкосновение с мас¬ ляным фонтаном, созданным ультразвуковым излучателем. Боболев и Харитон [292], действуя ультразвуком (/=750 кгц), вызвали взрыв капли NC13. Маринеско приписывает воспламенение упо¬ мянутых веществ ударному действию звуковой волны. Основанием для этого может служить тот факт, что при большой силе звука мы имеем дело, как правило, с волнами конечной амплитуды, форма которых, т. е. распределение плотности и давления, не синусоидальна, а пилообразна, причем задние фронты всегда более пологи, а пе¬ редние более круты. Лучше всего, пожалуй, в этом можно убедить¬ ся, рассматривая движение газа в трубе -перед скользящим в ней поршнем сначала при медлен¬ ном, а затем при быстром его возвратно-поступа- тельном движении. Если поршень за время t мед¬ ленно передвигается вправо на расстояние х, то находящиеся перед ним частицы газа также передвигаются вправо со скоростью u=x!t. Перед поршнем возникает сжатие, распространя¬ ющееся вправо со скоростью, равной скорости звука. По мере ускорения движения поршня от него исходят все новые возмущения, распростра¬ няющиеся теперь в среде, которая сама движется в том же направлении и в которой к тому же повы¬ шено давление, а следовательно, и температура. Поэтому новые возмущения распространяются с большей скоростью и догоняют возмущения, идущие впереди, так что давление в начале вол¬ ны резко возрастает и здесь возникают большие градиенты давлений. Описанный процесс имеет место лишь при уплотнении среды перед порш¬ нем. Пусть теперь поршень движется справа налево; при этом справа от него возникает раз¬ режение газа, распространяющееся вправо, как волна разрежения, хотя сами по себе частицы газа движутся влево. Из-за уменьшения давле* ния скорость звука падает, следующее возмуще¬ ние распространяется вправо медленнее, чем предыдущее, и т. д., так что эти возмущения
§ 9 Химические и физико-химические действия ультразвука 529 Фиг. 577. Искаже¬ ние формы волны ко¬ нечной амплитуды. уже не могут догнать возмущения, идущие впе¬ реди. Легко понять, что описанный процесс может возникнуть лишь в тех случаях, когда амплитуда колебаний излучателя, а следовательно, и частиц среды достаточно велика, что возможно в ультра¬ звуковых волнах большой мощности. При этом мы имеем дело с волнами конечной амплитуды. На фиг. 577 изображено первоначально синусо¬ идальное распределение скоростей частиц среды вдоль направления распространения волны (сплошная кривая). В соответствии с вышесказан¬ ным области больших скоростей частиц А переме¬ щаются в пространстве быстрее, чем область малых скоростей В, и рас¬ пределение скоростей при¬ обретает пилообразную форму, показанную на фиг. 577 пунктирной ли¬ нией. Мы имеем здесь не¬ которую аналогию с мор¬ ским прибоем. С точки зрения рассмат¬ риваемого здесь вопроса о распространении ультра¬ звуковых волн в жидко¬ сти важно, что в тех точках, где колеба¬ тельная скорость частиц изменяется особенно резко, возникают очень большие градиенты дав¬ лений. Одновременно в этих точках возникают и очень большие ускорения. Важно установить, на каком расстоянии от излучателя образуются эти «точки разрыва». Распространение волн конечной амплитуды теоретически было иссле¬ довано Риманом1). Новейшие исследования в этой области были выполнены Рокаром [1740] для труб у рупоров, Феем [586] для волн слышимого диапазона в воз¬ духе, Бикаром [282] для ультразвуковых волн в жидкостях и Пфримом [1564] в общем случае. Расстояние от излучателя d, на котором в вол¬ не образуется поверхность разрыва, зависит от скорости распространения звука с и других кон¬ стант среды (*=CV/CV для газов и е=1 + Ыа2— для жидкостей, где а и Ь определяются из выражения Ар=а&р—£?Ар2, связывающего изме¬ нения плотности Ар и давления Ар) и от х) В. R i е m а п п, Uber die Fortpflanzung ebener Luftwellen von endlic.her Schwingungsweite, Abhand- lungen d. Ges. d. Wiss. zu Gottingen, 1860, S. 8. Более подробные сведения о волнах конечной амплитуды мож¬ но также найти в работах Бикара [282J, Фубини-Гирона [671] и Гейгера и Шееля [Geiger, S с h е е 1, Handbuch der Physik, Bd. VII, Berlin, 1927, S. 322). (Cm. также P и м а н, Сочинения, М., 1948, стр. 376.—Прим. ред.) 34 л. Бергман величины ускорения излучателя звука, т. е. от частоты / или длины волны X и амплитуды коле¬ баний излучателя А. Имеют место следующие соотношения: для газов Величина е, согласно Бикару [282], состав¬ ляет: для воды—3, для бензола—5,7, для хлоро¬ форма—4,5, для эфира—7,54. Если частота равна 5-102 кгц, а амплитуда колебаний излуча¬ теля равна 10-5 см, то в воде (с=1500 м/сек) величина d оказывается равной 72 см, а в бензо¬ ле (£=1310 м/сек) d=30 см\ при вдвое более высокой частоте d соответственно равно 12 и 7,5 см. В этих расчетах не учитывается вязкость жидкости, т. е. коэффициент поглощения звука в ней, за счет которого истинные значения d оказываются несколько большими. Можно далее показать, что ширина области, в которой существуют большие градиенты скоро¬ сти и давления, определяемые большой крутиз¬ ной фронта звуковой волны, в первом приближе¬ нии определяется выражением где 7]—вязкость жидкости, р0—плотность ее в состоянии покоя, а А—амплитуда звуко¬ вых колебаний. Описанная выше форма волны стабильна лишь при 6<Х. Таким образом, всегда можно установить, имеет ли звуковая волна на заданном расстоянии от излучателя такую искаженную форму. Рено [3847] недавно повторил опыты Марине- ско на десяти различных взрывчатых веществах, которые он подвергал облучению при частоте 1 мггц и силе звука 100 вт/см2. Опыты Рено не увенчались успехом, хотя вещества подвергались облучению как в сухом состоянии, так и будучи диспергированы в воде. Тот факт, что исследо¬ ванные вещества не взрывались, Рено объясняет большим различием между частотой ультразву¬ ка и молекулярной собственной частотой взрыв¬ чатых веществ. Не дало успеха и создание в ди¬ намите небольших воздушных полостей, воз¬ буждавшихся на резонансе. Маринеско и Триллат [1299] нашли, что при воздействии сильных ультразвуковых волн с ча¬
530 Глава VI. Различные применения ультразвука стотой порядка 1000 кгц на смесь насыщенных растворов хлористой ртути и оксалата аммония (раствор Эдера) из раствора выпадает суле¬ ма, количество которой тем больше, чем выше частота и чем дольше воздействие ультразвука. Происходящая при этом реакция аналогична той, которая происходит при освещении раствора ярким светом. Те же исследователи установили заметное действие ультразвуковых волн на гото¬ вые фотографические эмульсии. Незасвеченная пластинка покрывалась вуалью и на ней наблю¬ далось заметное почернение, в то время как засвеченная пластинка после облучения ультра¬ звуком и проявления оказывалась более почер¬ невшей, чем необлученная. На фиг. 578 изображена экспериментальная установка, использованная Маринеско и Реджа- ни [1298] для количественного исследования указанного явления. В масляной ванне ультра¬ звукового излучателя О помещается светонепро¬ ницаемый медный сосуд G, имеющий снизу слю¬ дяное окно для доступа ультразвуковых волн. Снаружи сосуд охлаждается проточной водой. В сосуде, заполняемом водой или проявителем, под углом к направлению распространения звуко¬ вых волн укреплена фотопластинка Р. Вследствие образования стоячих волн почернение пластинки под действием ультразвука имеет вид полос. Зависимость степени почернения от логарифма времени в минутах изображена на фиг. 579. Наи¬ более сильное почернение происходит в концен¬ трированном проявителе. Ход кривой почернения Фиг. 578. Эксперименталь¬ ная установка для иссле¬ дования почернения фото¬ пластинок под действием ультразвука. ' совершенно такой же, как и при освещении фото¬ пластинок. Можно различить «область недодерж¬ ки», область «нормальной экспозиции», и, нако¬ нец, наверху (горизонтальный участок кривой) «область передержки». При очень длительном воздействии звука (порядка 10 час.) наблюдается также явление соляризации. Маринеско [1291]1) объясняет такое фотохи¬ мическое действие ультразвука активацией, обу¬ словленной столкновениями между молекулами солей серебра. Температурный эффект не может оказывать влияния, так как опыт производится в хорошо обезгаженной воде при температуре Фиг. 579. Зависимость обусловлен¬ ного действием ультразвука почер¬ нения фотопластинок от длительно¬ сти звукового воздействия. А—пластинка в дистиллированной воде, В—в разбавленном проявителе, С—в кон¬ центрированном проявителе. 4° С. В этом случае местные повышения темпера¬ туры, обусловленные адиабатическим сжатием, пренебрежимо малы. Само собой разумеется, что сила звука при таких опытах должна быть настолько мала, чтобы фотопластинка не засвечи¬ валась непосредственно люминесценцией, выз¬ ванной кавитацией. Согласно новейшим исследо¬ ваниям Пинуара и Пурадье [3777], важную роль в описанных явлениях играют химические про¬ цессы, происходящие под действием звуковых волн в проявителе. Маринеско и Реджани исследовали далее действие ультразвука на светочувствительные слои фотоэлементов. Лишь у вакуумных фото¬ элементов с цезиевыми и натриевыми катодами облучение ультразвуком вызывает фототок, который в короткое время достигает максимума и затем медленно падает до нуля. У фотосопротив¬ лений и фотоэлементов с запирающими слоями этот эффект не наблюдается. Однако эти данные еще слишком ненадежны, чтобы искать им объяснение. х) Исчерпывающее описание этих опытов и теория приведены в работе Маринеско (N. Marinese о, Proprietes des ultra-sons, v. 2, Paris, 1937, p. 28).
§ 10. Действие ультразвука на электрохимические процессы 531 § 10. ДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ На протяжении ряда лет неоднократно отме¬ чалось действие ультразвуковых колебаний на электрохимические процессы1). Возникающие при этом явления можно разделить на следующие основные группы: 1. Процессы, которые под действием ультра¬ звука происходят на электродах гальванических элементов. 2. Процессы, происходящие в самом электро¬ лите под действием ультразвука. 3. Обусловленные ультразвуком электро- кинетические процессы. Рассмотрим последовательно явления каждой из этих групп. 1. Процессы, которые под действием ультра¬ звука происходят на электродах гальванических элементов. Еще в 1934 г. Моригучи2) установил, что под действием ультразвука понижается элек¬ трическое напряжение, необходимое для элек¬ тролиза воды между платиновыми электродами, причем этот эффект особенно велик при интенсив¬ ном облучении анода. Согласно патенту Датта [534], представляется возможным при помощи ультразвука настолько понизить перенапряжение водорода у катода, что удастся осаждать алюми¬ ний и магний из водных растворов. Правда, прак¬ тические результаты пока отсутствуют. Марине¬ ско [1288] наблюдал, что интенсивное облучение ультразвуком металлической пластинки, обра¬ зующей электрод гальванического элемента, вызывает изменение электродвижущей силы элемента и увеличение напряжения растворения облучаемого металла. Шмид и Эрет [1864] в 1937 г. впервые более точно исследовали влияние ультразвука на потен¬ циал электролитического выделения газов; они использовали установку, схематически изобра¬ женную на фиг. 580. Сосуд, в котором произво¬ дится опыт, представляет собой опрокинутый сте¬ клянный рупор, дно которого закрыто туго на¬ тянутой коллодиевой пленкой, пропускающей ультразвуковые волны. Электродом, на котором должен измеряться потенциал, служит массив¬ ный металлический цилиндр диаметром 10 мм, соприкасающийся с электролитом лишь своим дном. Анод выполнен в виде платинового кольца. Вывод от катода, идущий к находящемуся вне звукового поля нормальному электроду, вытянут *) Обстоятельный обзор электрохимических дей¬ ствий ультразвука можно найти в работе Егера и Ховорки [5106]. 2)Moriguchi, Journ. chem. SocM Japan, 55, 751 (1934;. в виде капилляра. Рупорообразная форма всего сосуда служит не только для увеличения интен¬ сивности звукового поля, но и для получения плоских звуковых волн. Опыты показали, что катодный потенциал выделения водорода неза¬ висимо от материала катода (исключая магний) Фиг. 580. Установка для исследования влияния ультразвука на потенциал электролитического выде¬ ления. изменяется под действием ультразвука, причем при малой интенсивности звук оказывает слабое поляризующее, а при большой интенсивности— сильное деполяризующее действие; при этом при малой плотности тока имеется особо сильно вы¬ раженный скачок потенциала. Последний отчетливо виден на кривых, пред¬ ставленных на фиг. 581. По оси абсцисс здесь отложена сила тока в колебательном контуре генератора, являющаяся мерой силы звука. Ни¬ келевый катод помещался в растворе сульфата никеля, подкисленного лимонной кислотой до значения pH, равного 4,2. Изображенные на фигуре кривые, хорошо повторявшиеся в опытах, относятся к плотностям тока, составляющим 2,5, 3,75 и 8,75 ма!см2. 34*
532 Глава VI. Различные применения ультразвука Деполяризующее действие может в некоторых случаях оказаться столь большим, что водород выделяется при напряжениях, лежащих ниже обратимого равновесного потенциала. Аналогич¬ ным образом можно наблюдать, хотя и менее ярко выраженную, деполяризацию и при анод¬ ном выделении кислорода и хлора на платине. Шмид и Эрет объясняют эти явления тем, что вследствие кавитации, возникающей под воздей¬ ствием ультразвука на границе электрод—жид¬ кость, из катода в какой-то мере выделяется во¬ дород. В пользу этого предположения говорит тот Фиг. 581. Зависимость катодного по¬ тенциала раствора сульфата никеля от силы звука при плотностях тока 2,5, 3,75 и 8,75 ма/см2. факт, что скачок катодного потенциала проис¬ ходит в тот момент, когда становится слышен кавитационный шум. Влияние ультразвука на потенциал выделения водорода позднее исследо¬ вал Пионтелли [1604]. Полученные им резуль¬ таты в основном совпадают с результатами Шмида и Эрета. Недавно Егер, Ой и Ховорка [5107] вновь вернулись к этому вопросу. Они поставили экспе¬ рименты с установкой, схема которой изобра¬ жена на фиг. 582. Электродами здесь служат платиновые проволоки, омываемые водородом. Для уменьшения плотности тока концы проволок, образующих катоды, выполнены в виде малень¬ ких шариков. Перед опытом электроды тщатель¬ но очищаются. Весь гальванический элемент помещается в большом сосуде с водой, в котором поддерживается постоянная температура. Тол¬ щина стенок сосуда самого элемента составляет лишь 0,05 мм; таким образом, звуковые волны проникают в сосуд практически беспрепятствен¬ но. Наружная поверхность сосуда посеребрена для защиты от электростатических помех, созда¬ ваемых излучателем звука. Фиг. 582. Установка для исследования процессов, вызываемых ультразвуком на электродах гальванического элемента. Фиг. 583. Зависимость действия ультразвука на пере¬ напряжение водорода у платинового катода в нормаль¬ ном растворе НС1 от плотности протекающего через элемент тока i. А—до облучения ультразвуком, В—после облучения, С—во время облучения. На фиг. 583 изображены графики зависимости перенапряжения у катода от логарифма плотно¬ сти тока; кривая А получена до облучения уль¬ тразвуком, кривая В—после облучения ультра-
§ 10. Действие ультразвука на электрохимические процессы 533 звуком (/=300 кгц, J= 1 вт/см2) и кривая С— во время облучения. Напряжение измерялось в течение промежутка времени 3 мксек., после того как ток протекал через элемент в продол¬ жение 1800 мксек. и при помощи лампового выключателя выключался на 200 мксек. Не¬ трудно видеть, что под действием ультразвука перенапряжение водорода понижается на посто¬ янную величину, причем наклон кривой, опре¬ деляемой, согласно Тафелю, уравнением s = а -j- Ъ lg i (365) (i—плотность протекающего через элемент тока), не меняется. Следовательно, облучение ультра¬ звуком сказывается на величине коэффициента а. В табл. 109 приведены значения коэффициен¬ тов а и b для трех различных электролитов в трех случаях: до облучения ультразвуком, во время облучения и после выключения ультразвука. Легко видеть, что состав электролита особой ро¬ ли не играет, но с увеличением плотности рас¬ твора эффект несколько увеличивается. Причину деполяризующего действия ультра¬ звука Егер и сотрудники видят в понижении градиентов концентрации растворенных в элек¬ тролите у катода молекулярного водорода и ио¬ нов водорода, а также в удалении необратимо адсорбируемых катодом веществ. Егер и Ховорка Таблица 109 СРЕДНИЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ а И b В УРАВНЕНИИ ТАФЕЛЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ УЛЬТРАЗВУКОМ И БЕЗ ОБЛУЧЕНИЯ зависимости эффекта от частоты звуковых коле¬ баний и установил, что сколько-нибудь опреде¬ ленного влияния частота не оказывает. Ролл, как и дру¬ гие, пришел к выводу, что понижение потенциала осаж¬ дения при облучении ультра¬ звуком обусловлено в первую очер ед ь пер емешив ающим действием звуковых колеба¬ ний, которое, как и вся¬ кое механическое перемеши¬ вание, способствует более быстрому удалению с поверх¬ ности катода возникающих при электролизе пузырьков газа. Недавно Линдстрём [4845] обнаружил, что ультразвуко¬ вые колебания вызывают по¬ явление электрического на¬ пряжения. Схема его прибора показана на фиг. 584. Элек¬ трод Ег является здесь отра¬ жателем звука, а электрод Е2 представляет собой, акустически прозрачное окно. Электрод Ег может перемещаться при помощи микрометрического винта М и устанав¬ ливается так, чтобы у Ег имел место узел, а у Е2— пучность колебаний. Для се¬ ребряных электродов, погру¬ женных в раствор AgN03 с концентрацией 0,1 н., при си¬ ле звука 1 вт/см2 напряжение на электродах составляет, со¬ гласно Линдстрёму, 3±2 мв, причем потенциал электрода, расположенного в узле коле¬ баний, положителен относи^ тельно электрода, располо¬ женного в пучности колебаний, В этой связи нужно упо¬ мянуть работу Мэзона, Бидди- ка и Бойда [3496], согласно которой под действием облу¬ чения ультразвуком меняется относительное содержание водорода и дейтерия при электролизе в растворе сульфата натрия. Так, например, при плотности тока 10~2 а^см2 и тем¬ пературе 25° С коэффициент разделения а = (Hg/Dg)/(Hf/Df) возрастает от 4,7 до 6,3. (Здесь Нд и Dg—концентрация атомов соответ¬ ственно водорода и дейтерия в газе, а^и Df— концентрация тех же атомов в электролите.) Фиг. 584. При¬ бор для измерения электрических на¬ пряжений, возни¬ кающих в электро¬ лите при наличии стоячей ультра¬ звуковой волны. Электролит До облуче¬ ния ультра¬ звуком Bo время облучения ультразвуком После облучения ультразвуком ai bi 02 кех=ач—а\ аз Ьз А в2=а з— 0,107 н. H2S04 . . . 0,12 0,028 о о со <1 0,03 —0,023 0,10, 0,03 -0,01* 1,07 н. H2S04 . . . 0,10 0,021 0,068 0,02 —0,032 0,078 0,02 -0,022 0,01 н. k2so4 . . . о,п 0,028 СЭ о 00 со 0,03 —0,02, 0,093 0,03 —0,01, 1,0 н. k2so4 . . . 0,15 0,035 0,112 0,03 -0,038 0,12, 0,03 —0,024 0,10 н. HC1 . . . . 0,12 0,029 0,097 0,03 —0,023 0,108 0,03 О сГ 1 1,0 н. HC1 .... 0,11 0,026 о 00 CD ‘о 0,03 0 со о сГ 1 CD О СО о 0,03 —0,02о. 5,0 н. HC1 . . . . 0,12 0,031 0,083 0,03 —0,037 0,095 0,03 —0,026 [5106] теневым методом также обнаружили изме¬ нения концентрации у катода, возникающие в пучностях стоячей звуковой волны, ориентиро¬ ванной параллельно поверхности катода. Деполяризующее действие ультразвука при электролитическом осаждении никеля, меди и се¬ ребра в различных условиях исследовал также Ролл [3879, 3880]. Он уделил особое внимание
534 Глава VI. Различные применения ультразвука Этот эффект также можно объяснить более бы¬ стрым удалением пузырьков газа с катода и, как следствие, уменьшением обмена между газом и электролитом у поверхности катода. Помимо понижения потенциала осаждения, обнаруживаемого измерениями постоянного на¬ пряжения, облучение ультразвуком электрода гальванического элемента приводит также к по¬ явлению переменной разности потенциалов ме¬ жду электродом и электролитом, изменяющейся в такт с частотой звука; это явление впервые обнаружил Никитин [1411—1414], работавший в диапазоне слышимых частот. Егер, Бугош, Фиг. 585. Зависимость переменного напря¬ жения на катоде гальванического элемента, возникающего под действием ультразвука, от плотности тока. Дитрик и Ховорка [4487, 4494, 4495, 4675] не¬ давно исследовали этот эффект в ультразвуковом диапазоне. Развиваемое на электроде переменное напряжение составляет всего 10~8 в на 1 дин/см^, и измерение его даже при звуковых давлениях порядка 106 дин/см* оказывается не очень про¬ стым, так как на электроде возникает большее напряжение за счет индукционных наводок от излучателя, чем за счет исследуемого эффекта. Поэтому Егер и сотрудники применили импульс¬ ный метод. Благодаря конечной скорости рас¬ пространения звуковых волн при импульсном методе оказывается возможным отделить акусти¬ ческий эффект от высокочастотных наводок со стороны излучателя и производить измерения в те моменты времени, когда излучатель выклю¬ чен. Применявшийся при этих исследованиях гальванический элемент по конструкции был аналогичен элементу, изображенному на фиг. 582. На фиг. 585 показана зависимость перемен¬ ного напряжения на катоде, помещенном в 0,001 н. раствор НС1, от плотности тока при трех значениях силы звука. Легко видеть, что эффект возрастает как с увеличением силы звука, так и с увеличением плотности тока. Он зависит от проводимости электролита и не зави¬ сит от материала электрода. Причиной описан¬ ного эффекта является пульсация в такт со звуковыми колебаниями пузырьков газа, распо¬ ложенных у электрода и на его поверхности, бла¬ годаря чему меняется протекающий сквозь эле¬ мент постоянный ток. Насыщение, наступающее с увеличением плотности тока (см. фиг. 585), можно объяснить тем, что при этом растет плот¬ ность облачка пузырьков газа у электрода, кото¬ рое рассеивает звуковые волны, экранируя тем самым электрод. Такой поляризованный водородный элек¬ трод, имеющий форму проволочки, в принципе может быть использован для измерения силы звука. Электромагнитные наводки от излуча¬ теля ультразвука устраняются путем модуля¬ ции постоянного тока низкой частотой. Это позво¬ ляет отличить эффект, создаваемый звуковыми волнами, от смодулированных высокочастот¬ ных наводок. Согласно Егеру и Ховорке [4494], таким способом можно измерять силу звука от 10-12 вт/см2 и больше. С различных сторон было исследовано влия¬ ние ультразвука на электролитическое осажде¬ ние металлов. Юнг и Керстен [2196J возбуждали при электролизе стоячую звуковую волну с часто¬ той 1,7 мггц, ориентированную параллельно поверхности катода, и обнаружили, что на катоде образуются возвышения осажденного металла, имеющие форму полосок и отстоящие друг от друга на половину длины волны. Этот опыт повто¬ рили Ролл и Шраг [3881], а также Линдстрём [4845] (фиг. 586). Осаждение металла происхо¬ дит главным образом в пучностях колебаний, где имеет место наиболее сильное перемешива¬ ние электролита. Исследования Ролла [3879, 3880], Мюллера и Кусса [3596] и Леви [4845] показали, что под действием ультразвука может существенно изме¬ няться и структура осажденного на катоде ме¬ талла. Так, например, согласно Мюллеру и Куссу, при возбуждении высокочастотных коле¬ баний в теле катода осаждающийся на нем при электролизе металл образует возвышения повы¬ шенной прочности и лучшей структуры, подобно тому как это имеет место при возбуждении зву¬ ковых волн, ориентированных параллельно по¬ верхности катода, в самом электролите. Согласно Роллу, при осаждении никеля участки блестящего слоя с увеличением силы звука возникают при все большей плотности
§ 10. Действие ультразвука на электрохимические процессы 535 тока. Если в обычных условиях никель оса¬ ждается в виде блестящего слоя при 2,7 ма/см2, то при облучении ультразвуком с интенсивно¬ стью 0,3 вт/см2 блестящие слои образуются при плотности тока 40 ма/см21. Причину этого явления Ролл видит в перемешивающем дей¬ ствии ультразвука, снижающем уменьшение Фиг. 586. Осаждение сереб¬ ра на катоде в ванне с циани¬ стым калием под действием стоячей ультразвуковой волны (f= 560 кгц, J= 3 вт/см2). плотности ионов металла в электролите на гра¬ нице жидкость — металл и в изменении угла паде¬ ния ионов на поверхность металла. Если звуко¬ вая волна распространяется параллельно поверх¬ ности катода, то ионы металла приобретают коле¬ бательную скорость вдоль направления распро¬ странения звуковой волны, складывающуюся со скоростью, обусловленной действием элек¬ трического поля. Поэтому ионы падают на катод не нормально, а под некоторыми углами, отлич¬ ными от прямого. Для получения блестящего слоя требуется некоторый определенный угол падения ионов, которого при заданной плот¬ ности тока можно добиться, регулируя интен¬ сивность ультразвукового облучения. Правиль¬ ность такой теории остается пока сомнительной, так как проверить ее мешает сложность всего процесса. В настоящее время неясно также, в какой мере облучение ультразвуком меняет кристал¬ лическую структуру металлических слоев, полу¬ чаемых при электролитическом осаждении. Рум- мель и Шмитт [1771] установили, что при галь¬ ваническом осаждении меди облучение катода ультразвуком увеличивает зерна осажденного металла; Леви [3425], напротив, нашел, что кристаллическая структура осажденного серебра под действием ультразвука становится более тонкой. На фиг. 587 показана увеличенная в 500 раз фотография слоя серебра, осажденного из рао- твора цианистого калия. Толщина слоя соста¬ вляет 100 р.; он получен в различных условиях, но при постоянной плотности тока, равной Фиг. 587. Слой серебра толщиной 100 {х, осажденный в ванне с циани¬ стым^ калием при различных усло¬ виях (плотность тока 20 ма/см2; Х500) (по Роллу). Л—при действии ультразвука и переме¬ шивании, В—при сильном механическом перемешивании, С—при действии ультра¬ звука (f=34 кгц, J= 0,3 вт/см2), D—при покоящемся электролите, Е—латунная подложка, F—стеблевидные кристаллы и двойниковая структура, G—стеблевидные кристаллы. 20 ма/см2. Слой 1 получен при покоящемся элек¬ тролите и состоит из длинных стеблевидных кристаллов. Слой 2 получен при облучении уль¬ тразвуком (/=34 кгц, </=0,3 вт/см2)\ он более груб и содержит вкрапления двойниковой струк¬ туры. При осаждении слоя 3 электролит перед катодом подвергался интенсивному перемеши¬ ванию, а при осаждении слоя 4 к перемешиванию добавлялось ультразвуковое облучение. Послед¬ ние два слоя мало отличаются от слоя 2, получен¬ ного при воздействии только ультразвуком. Изображенные на фотографии слои полу¬ чены в отсутствие кавитации в электролите. Если увеличить силу звука до появления кави¬ тации, то процесс затрагивает поверхность ка¬ тода и осажденный электролитически металл диспергируется в жидкости (см. § 5, п. 2 настоя¬
536 Глава VL Различные применения ультразвука щей главы). При этом на поверхности катода образуются маленькие отверстия, обусловлен¬ ные кавитацией1). В этой связи нужно упомянуть опыты Шмида и Эрета [1862], согласно которым мощным уль¬ тразвуковым облучением можно устранить хими¬ ческую пассивность железа или хрома по отно¬ шению к кислотам. Например, если поместить железо в концентрированную серную кислоту, то железо начинает растворяться в кислоте с выделением водорода. Однако приблизительно через 10 мин. этот процесс прекращается, так как на поверхности железа образуется отчетливо видимый серо-белый слой нерастворимого суль¬ фата железа, который препятствует дальнейшему взаимодействию железа с кислотой. Под дей¬ ствием мощных ультразвуковых волн этот защит¬ ный слой срывается и диспергируется в жидкости (см. также работу Капустина и Фоминой [3182а]). Таким же образом при помощи ультразвука можно устранить пассивность железа в азотной кислоте. При помощи ультразвука не удается ни устранить, ни замедлить образование значи¬ тельно более пассивного слоя, возникающего при помещении хрома в концентрированную азотную кислоту. Напротив, восстановление ак¬ тивности хрома в соляной кислоте можно уско¬ рить, облучая металл ультразвуком. Шмид и Эрет [1862] подробно исследовали также влияние ультразвука на анодную пасси¬ вацию. При свинцовом аноде в нормальном рас¬ творе карбоната натрия ультразвук при неиз¬ менной плотности тока существенно задерживает достижение потенциала выделения кислорода. При алюминии в 0,4 н. растворе сульфата натрия действие ультразвука оказывается обрат¬ ным. Достижение потенциала выделения суще¬ ственно ускоряется; облучение приводит не к активации, а к гранулированию и формовке поверхности алюминия; ускоряется образование запирающего анодного слоя. Таким образом, влияние ультразвука на пас¬ сивацию металлов может быть различным. Меха¬ ническая пассивация, состоящая в образовании защитных слоев, а также химическая пассивация х) Фирма «Грауль» (Энцберг, Вюртемберг) поста¬ вляет ванны для гальванического осаждения металлов с встроенными в них ультразвуковыми устройствами. Согласно данным фирмы, облучение ультразвуком, особенно при легированных составах, приводит к уплот¬ нению гальванических слоев и увеличению их проч¬ ности. Кроме того, облучение ультразвуком позволяет при осаждении различных металлов—сёребра, золота, меди, никеля, кадмия и цинка—получать весьма равно¬ мерные слои, работая с приблизительно одинаковыми напряжениями (от 3,5 до 3,8 в). под действием ультразвука может как ухуд¬ шаться, так и улучшаться. 2. Процессы, происходящие в самом элек¬ тролите под действием ультразвука. В 1933 г. Дебай [492] высказал следующие предположе¬ ния. Если учитывать только трение, то между скоростями ионов и частиц жидкости при рас¬ пространении звуковых волн в электролите нет никакой разницы. Однако если учесть различие в массах, то ионы в силу инерции должны отста¬ вать от частиц жидкости, и тем сильнее, чем больше различие в массах. Следовательно, когда в жидкости имеются ионы двух типов с различ¬ ными массами, то под действием звукового поля должны происходить периодические накопле¬ ния зарядов, а значит, и периодические колеба¬ ния потенциала, которые могут служить мерой различия в массах ионов обоих типов. Для амплитуды колебаний потенциала Ф Дебай нашел следующее выражение: Здесь mi—масса ионов, ni—число ионов в 1 см3, et—электрический заряд ионов, р{ =6щгг— сопротивление трения, т. е. сила трения, возни¬ кающая при единичной скорости, U—амплитуда колебательной скорости, с—скорость звука в растворе, а—электрическая проводимость элек¬ тролита и в—его диэлектрическая постоянная. При не слишком высоких частотах, например при со =3-105, последний дробный множитель в выражении (366) равен единице. Эту теорию Дебая развил Ока [1450], кото¬ рый учел междуионные силы, дебаевские релак¬ сационные силы и электрофорные силы. Расчет показывает, что разность потенциалов в растворах КС1 и LiBr с концентрацией 0,001 н. при колебательной скорости U = 1 см!сек, кото¬ рую можно получить даже в слабом ультразву¬ ковом поле, составляет по порядку величины 1 мкв, т. е. при существующих средствах может быть измерена. Однако в данном случае измерения очень затрудняются тем, что прямые электро¬ магнитные наводки от излучателя ультразвука существенно превосходят напряжение, подле¬ жащее измерению. Это обстоятельство дало Рутгерсу [1776] повод указать, что сильно диализированные кол¬ лоидные растворы представляют собой электро¬ литы с исключительно большой асимметрией. Так, например, в иодистом серебре масса
§ 10. Действие ультразвука на электрохимические процессы 537 отрицательных ионов (частицы AgJ) в 5-108 раз больше массы положительных ионов (частицы Н). Поэтому в таких растворах при облучении их ультразвуком можно ожидать в 10 раз большие разности потенциалов, чем в обычных электро¬ литах. Теоретический расчет эффекта Дебая для случая коллоидных заряженных частиц дает Германе [832]. Элементарный расчет переменного напряже¬ ния, развивающегося между двумя соседними пучностями в стоячей звуковой волне в электро¬ лите с коллоидными частицами, приводит Видтс [4339]. Согласно его выводам, в первом при¬ ближении это напряжение равно где С—электрокинетический потенциал коллоид¬ ных частиц кажущейся массы т, а заряд е в выра¬ жении Дебая (366) заменен произведением sCг (г—радиус частиц) (см. также работы Рутгерса [1777] и Рутгерса и Джейкобса [3931]). Для золя As2S3 при концентрации 100 г/л 9 4 fi /тш =0,100 =0,071, с=4*10~4 ом~г-см 1 = =3,6-108 ед. CGS, £=80, С =100 мв, 4тст]=0,15, с—1,5- Ю5 см/сек. Таким образом, при U =1 см/сек Ф =1,6 мв. Рутгере и Видтс [3932] экспериментально получили в 5 раз меньшую величину, что, по-ви¬ димому, в первую очередь объясняется неточ¬ ностью измерений U. Несколько лучшее совпаде¬ ние с расчетом дают измерения Деру и Денизо [2689], которые работали на частоте 80 кгц с рас¬ твором As2S3. Косс [2621] измерял эффект Дебая в суспензии колларгола на частотах 8—80 кгц. Он обнаружил, что на частотах выше 50 кгц эф¬ фект уменьшается в 3 раза; теория не может объ¬ яснить это явление. Егер и сотрудники [4489] обратились к той же проблеме применительно к чистым электроли¬ там. Они исследовали особенно тщательно экра¬ нированный гальванический элемент, в котором в качестве зонда перемещалась платиновая про¬ волочка, и измеряли эффект Дебая в различных электролитах на частоте 265 кгц. Измерялся по¬ тенциал платинового зонда относительно жидко¬ сти. Опыты, проведенные на растворах КС1, LiCl, NaCl, СаС12 и КОН, показали, что эффект зависит только от типа электролита, но не от его концентрации. Использовав предложение Хантера [3087], Егер и сотрудники [4488, 4490, 4491] провели недавно дальнейшие измерения эффекта Дебая, применяя звуковые импульсы. Как мы уже ука¬ зывали выше, использование импульсов позво¬ ляет лучше отделить измеряемый эффект от прямых наводок со стороны излучателя. При помощи такой аппаратуры был измерен эффект Дебая в 0,005-молярном растворе КС1 при ча¬ стоте ультразвука 200 кгц и колебательной ско¬ рости частиц 1 см/сек; он оказался равным 5 мкв. Это соответствует отношению масс ионов гидрата и анионов, равному 70. Если удастся улучшить и упростить методику измерений, то эффект Дебая позволит уверенно определять массу ионов в электролитах, что представляет большой интерес для выяснения некоторых вопросов теории электролитов. Следующим эффектом, наблюдаемым при дей¬ ствии ультразвука на электролиты, является обнаруженное Фоксом, Герцфельдом и Роком [629] периодическое изменение электрической проводимости. Оно вызывается колебаниями давления в звуковом поле. Так, например, при комнатной температуре проводимость 0,2 н. рас¬ твора CuS04 при изменении давления на 1 атм меняется в 2,35-10“4 раз. Следовательно, в со¬ ответствующим образом сконструированном эле¬ менте в пучности давления ультразвуковой вол¬ ны переменное напряжение, развиваемое за счет изменения проводимости, может достигать 100 мкв. В гл. III, § 3 была описана конструкция подобного измерительного элемента, позволяю¬ щего, согласно Фоксу, Герцфельду и Року, измерять переменные звуковые давления на частотах до 500 кгц. Чувствительность при¬ бора при таких измерениях составляет 2-10"10 в-дин^-см2. Лихтер и Хайкин [3428] наблюдали изменение проводимости под дей¬ ствием звуковых волн в слабых растворах AgN03. Своего рода обращением этого эффекта яв¬ ляется наблюдавшаяся Ноллом [3647] и описан¬ ная в гл. IV, § 1, п. 4 фазовая модуляция звуко¬ вой волны, возникающая в слабо проводящих жидкостях под действием переменного тока; эта модуляция происходит с удвоенной частотой тока и обусловлена изменением скорости звука при нагревании жидкости. Кришнамурти [3328] установил, что при про¬ пускании электрического тока через растворы NaN03, KN03, Sr(NOs)2 и Ba(N03)2 скорость звука в них возрастает приблизительно на 1%. Причину этого не зависящего от концентрации раствора явления приписывают тому, что под действием электрического тока распределение зарядов ионов в растворе становится несимме¬ тричным; это и приводит к уменьшению сжимае¬ мости.
538 Глава VI. Различные применения ультразвука С различных сторон исследовалось влияние облучения ультразвуком на проводимость жидко¬ стей. В 1936 г. Мейер [1355] обнаружил, что проводимость органических диэлектрических жидкостей повышается при воздействии ультра¬ звука на электрод; причину этого явления вна¬ чале видели в диспергирующем действии звуко¬ вых волн, благодаря которому загрязнения, имевшиеся на поверхности электродов, срывались с них и загрязняли испытуемую жидкость. Согласно более поздним опытам Зейдля [ 1907], здесь, очевидно, играет роль и другой эффект. Используя сосуд специальной формы, в котором не происходило прямого облучения электродов, удалось исключить указанный выше эффект загрязнения жидкости. Тем не менее проводи¬ мость исследовавшихся жидкостей—четырех¬ хлористого углерода, толуола и гексана—при включении ультразвука медленно возрастала на 40%, а после выключения ультразвука также медленно падала до первоначальной величины. Такое повышение проводимости может быть вызвано только увеличением числа носителей зарядов или их подвижности; поэтому Зейдль предполагает, что в жидкости, так же как в плот¬ ных газах, имеются комплексные ионы, в ко¬ торых вокруг центральной частицы, несущей за¬ ряд, группируются нейтральные молекулы. Под действием ультразвука может происходить рас¬ щепление таких комплексных ионов, приводя¬ щее к увеличению проводимости. На это ука¬ зывают также и опыты Хатема [2973], согласно которым облучение ультразвуком приводит к увеличению проводимости смесей спиртов и али¬ фатических аминов. Туманский и Шулман [2082] обнаружили необратимое увеличение проводимости воды под действием ультразвука и объясняют его погло¬ щением С02 из воздуха. Однако этому противо¬ речат новые измерения Буонсанто [2578], со¬ гласно которым проводимость растворов КС1 и уксусной кислоты под действием ультразвука возрастает гораздо сильнее, чем это можно было бы объяснить поглощением С02. Альтен¬ бург и Дёрр [2315] исследовали влияние ультра¬ звука (/=800 кгц) на проводимость растворов сульфата меди и нитрата свинца и получили отрицательный результат; в то же время Криш- намурти [3328] обнаружил увеличение прово¬ димости в растворах различных нитратов. Если принять во внимание, что в чистых жидкостях могут, особенно при кавитации, образовываться перекиси, нитраты и нитриты (см. § 9 этой главы), то станут понятными эти противоречи¬ вые результаты. Об интересном действии ультразвука на полу¬ ченные в масле «фигуры Лихтенберга» сообщают Торияма и Сава [2067]. 3. Обусловленные ультразвуком электрокине- тические процессы. Под названием электрокине- тических процессов объединяются явления, воз¬ никающие в двойных ионных слоях, образующих¬ ся на границе двух фаз, например жидкой и твер¬ дой. Одна сторона такого двойного слоя лежит на поверхности твердого тела, а другая—в жидко- Ф и г. 588. Электрокинетический приемник звука. сти; при этом потенциал, измеряемый по нормали к поверхности слоя, в слое изменяется скачком. Электрокинетические явления в двойных слоях возникают, например, при тангенциальных пере¬ мещениях, направленных параллельно границе раздела жидкого и твердого веществ. При этом изменяется та часть скачка потенциала, которая лежит в самой жидкости; Фройндлих называет эту часть С-скачком потенциала. Таким образом, оказывается возможным при помощи механиче¬ ского движения создавать электрические сигналы. Например, если заставить жидкость протекать сквозь пористую мембрану, стеклянную фрит¬ ту ит. п., то по обе стороны преграды.будутвоз¬ никать электрические потенциалы. На фиг. 588 показан разрез электрокинети- ческого приемника звука, предложенного Вильямсом [4431]. В стеклянной трубке R рас¬ положено пористое тело К\ по обе стороны от него находятся платиновые электроды Ег и Е2. Трубка R заполнена чистой водой и с одной сто¬ роны закрыта звукопроницаемой мембраной М. Если сквозь мембрану проходит звуковая волна, то возникает протекание жидкости туда и обрат¬ но сквозь поры тела К\ при этом на электродах развивается переменное напряжение, соста¬ вляющее приблизительно 10-8—10~7 в-дин~г-см2. Шмид и Кнапп [3986, 4999] установили, что переменное напряжение развивается также при облучении пористой диафрагмы, погруженной в раствор КС1. Одновременно они исследовали
§ 11. Термические действия ультразвука 539 движение частиц жидкости непосредственно в по¬ рах диафрагмы. С этой целью измерялась раз¬ ность потенциалов между электродами, вварен¬ ными в тело диафрагмы. Оказалось, что внутри диафрагмы имеет место относительное переме¬ щение частиц жидкости и самой диафрагмы; однако из-за большого трения это перемещение составляет лишь 1 % общего колебательного движения. Бугош, Егер, Дитрик и Ховорка [2572, 2574, 4492, 4674] обнаружили еще один очень инте¬ ресный электрокинетический эффект, на при¬ менении которого для. приема ультразвука мы останавливались в гл. III, § 3. Если облучать ультразвуком проволоку, обвитую шелком или шерстью и погруженную в слабый электролит, то между проволокой и окружающей ее жидко¬ стью возникает переменная разность потенциа¬ лов. В случае медной проволоки, покрытой двумя слоями шелка и погруженной в 0,0001-мо- лярный раствор NaCl, эта разность потенциалов составляет 10“7 в-дин-1-см2. Величина напря¬ жения несколько зависит от типа и концентра¬ ции электролита, от значения pH и способа обмотки проволоки. Для объяснения этого эффекта рассмотрим фиг. 589, на которой изображен сильно увели¬ ченный продольный разрез проволоки и ее обмотки. Черные кружки изображают попереч¬ ные разрезы отдельных ниток обмотки, вокруг которых образуются двойные ионные слои. В изображенный на фиг. 589 момент времени узловая плоскость колебаний звуковой волны Фиг. 589. К объяснению электрокинетического эф¬ фекта, обусловленного зву¬ ковыми колебаниями. совпадает с проволокой. При этом смещения двойных слоев по обе стороны от проволоки направлены в противоположные стороны и между проволокой и раствором возникает некоторая разность потенциалов, знак которой через поло¬ вину периода колебаний меняется на обратный. Ультразвуковое поле в жидкости может вы¬ звать' заметное повышение температуры, кото-” рое при обычных размерах сосуда часто_ дости¬ гает нескольких градусов в минуту. Причиной выделения тепла является поглощение звука в облучаемой жидкости. Количество тепла, выде¬ ляющееся в некотором слое жидкости, можно вычислить исходя из формулы (42), согласно которой мощность, поглощаемая в слое толщи¬ ной я, составляет В качестве примера укажем, что в четыреххлори¬ стом углероде, для которого при частоте 1 мггц а=0,005 см~1 в слое толщиной 5 см и с попереч¬ ным сечением 1 см2 при силе звука 1 вт/см2 погло¬ щается мощность, равная Этому соответствует выделение 0,012 кал!сек\ иными словами, столбик жидкости высотой 5 см и с поперечным сечением 1 см2 в течение 1,5 мин. нагревается на 1°. Облучаемое вещество Повыше¬ ние тем¬ пературы, град. Облучаемое вещество Повыше¬ ние тем¬ пературы» град. Вода 2 Раствор жела¬ Спирт .... 3,5 тина .... 1 Глицерин . . . 10 Гель желатина 1 Парафиновое Стеариновая масло . . . 10 кислота . . 36 Воск 44 § 11. ТЕРМИЧЕСКИЕ ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА Доньон и Бьянчани [18, 519] в течение 10 сек. облучали ультразвуком с частотой 250 кгц хими¬ ческий стакан, в котором находилось 2 см3 жидкости; зарегистрированное ими повышение температуры приведено в табл. 110. Таблица 110 ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В РАВНЫХ ОБЪЕМАХ (2 смЪ) РАЗЛИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ИХ УЛЬТРАЗВУКОМ В ТЕЧЕНИЕ 10 сек.
540 Глава VI. Различные применения ультразвука Обращает на себя внимание, что очень вяз¬ кие раствор и гель желатина нагреваются не больше, чем вода, хотя можно было ожидать, что поглощение в желатине больше, чем в воде. Причина этого, по-видимому, заключается в том, что в растворе желатина в противоположность воде не образуются пузырьки газа, что обусло¬ вливает меньшее поглощение звука, несмотря на большую вязкость. Мастагли, May и Брикар [1323] измеряли нагревание различных ароматических углеводо¬ родов под действием ультразвука. Партхасаратхи, Сринивасан и Хари [3726, 3726а, 4935] провели недавно измерения тепла, выделяемого при прохождении ультразвуковых волн через различные органические жидкости; в ходе этих измерений напряжение на кварцевом излучателе ультразвука поддерживалось по¬ стоянным, а выделяющееся тепло оценивалось калориметрическим способом. Исследователи установили, что на частоте 420 кгц количество выделяющегося тепла пропорционально значе¬ нию классического коэффициента поглощения; как видно из табл. 110а, это справедливо и для Таблица 110а КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА, ВЫДЕЛЯЮЩЕЕСЯ В ЖИДКОСТИ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ волн, И КЛАССИЧЕСКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ Жидкость Выделяю¬ щееся тепло, кал/мин т*-1017 (вычис¬ ленные значения) Выделяю¬ щееся тепло по отноше¬ нию к ССЦ а 73п0 отноше¬ нию к ССЦ Четыреххлори¬ стый углерод 148,4 20,4 1,0 1,0 Нитробензол. . 109,2 13,4 0,80 0,74 Этиловый эфир уксусной кис¬ лоты .... 73,6 8,3 0,49 0,41 Толуол , . . . 68,0 8,0 0,46 0,39 Бензол .... 63,0 8,0 0,42 0,39 Ксилол .... 46,0 7,1 0,31 0,34 Сернистый углерод . • 38,7 5,0 0,27 0,26 таких жидкостей, как бензол и сернистый угле¬ род, в которых на более высоких частотах погло¬ щение звука оказывается аномальным (см. гл. IV, § 2, п. 3). Таким образом, следует считать, что на частотах ниже 500 кгц аномаль¬ ное поглощение звука не имеет места, и в этом диапазоне частот при помощи термических изме¬ рений можно определять классический коэффи¬ циент поглощения, о чем уже говорилось в гл. IV, § 2, п. 2. На частотах 5 и 15 мггц результаты измере¬ ний существенно меняются. При частоте 5 мггц отношение выделяющегося в 1 сек. тепла к экс¬ периментально найденным значениям a/f по¬ стоянно только для тех жидкостей, в которых от¬ сутствует аномальное поглощение звука. При частоте 15 мггц постоянство указанного отноше¬ ния не имеет места вовсе и количество выделяю¬ щегося в 1 сек. тепла во всех жидкостях прак¬ тически одинаково. Партхасаратхи и сотрудники [4933] заключают отсюда, что лишь на низких частотах жидкость оказывает влияние на колеба¬ ния кварцевого излучателя, работающего при заданном напряжении на обкладках; на более высоких частотах жидкость уже не оказывает никакого характерного влияния, и интенсивность колебаний излучателя зависит только от при¬ ложенного напряжения. Партхасаратхи, Хари и Сринивасан [4923] указывают, что если методом давления излуче¬ ния (см. гл. Ill, § 1) измерить отдаваемую излу¬ чателем в жидкость акустическую мощность и от¬ нести полученные значения к количеству выде¬ ляемого в жидкости тепла, то для большого числа жидкостей мы получим цифру 4,19-107 эрг/кал, которая хорошо согласуется с механическим эквивалентом тепла. Периодические изменения температуры за счет адиабатических изменений давления благо¬ даря малой сжимаемости жидкостей слишком малы, чтобы вызвать какие-либо термические явления. Однако если в облучаемой жидкости имеются пузырьки газа, то за счет адиабатиче¬ ского сжатия, обусловленного более или менее сильным звуковым давлением, могут иметь место сравнительно большие локальные периодические колебания температуры. Уравнение адиабаты для газов р Vх=const позволяет легко рассчи¬ тать, что при амплитуде переменного звукового давления р достигается абсолютная температура Т=Т0 (р/ро)1~1/х, где р0 и Т0—соответственно начальные давление и температура. При началь¬ ной температуре Т0=293°, частоте ультразвука /==1000 кгц и амплитуде колебаний А = = 4,4-10см, согласно уравнению (16а), мы получаем р/р0=8, откуда при х=1,4 Т=527°. Иными словами, пузырьки воздуха в жидко¬ сти за половину периода колебаний нагреваются на 234° С. В общем случае температура возрастает с частотой и амплитудой колебаний по закону T=C(Af)l-l/%.
§ 11. Термические действия ультразвука 541 Выделение тепла в ультразвуковом поле очень усложняет исследование других действий ультра¬ звука; отделение термических процессов от дру¬ гих возможно почти исключительно путем по¬ становки параллельных опытов без ультразвука с таким же по величине нагреванием, но полу¬ ченным иным путем. Нужно также следить за тем, чтобы не имело места непосредственное нагревание жидкости кварцем и нагревание ее за счет диэлектрических потерь под действием поля рассеяния электрического высокочастот¬ ного контура. На такого рода источники ошибок указывает Ричардс [1711], предлагающий ряд приспособлений для экранировки. Особенно сильно нагреваются поверхности раздела двух облучаемых ультразвуком сред. Так, например, согласно опытам Фройндлиха, Золльнера и Роговского [661], в данном объеме масла выделяется больше тепла, если в масло помещены стеклянные шарики или дробь. При неизменном общем весе дроби нагревание увели¬ чивается с уменьшением радиуса дробинок, т. е. с увеличением поверхности соприкосновения дробинок с маслом. Этим же объясняется тот факт, что с наступлением кавитации за счет образующихся при этом пузырьков воздуха сильно возрастает поглощение звука в жидкости и выделяемое тепло. Вуд и Лумис [2174] в своих первых опытах с мощными ультразвуковыми волнами обнару¬ жили, что термометр, погруженный в облучае¬ мое ультразвуком масло, невозможно держать в руке—настолько велик локальный нагрев, обусловленный трением между стеклом термо¬ метра и пальцами; вместе с тем температура масла, которую показывает в это время термо¬ метр, составляет едва 25°. Если, держа в руке стеклянную нить толщиной в несколько деся¬ тых миллиметра, опустить ее конец, на котором наплавлен небольшой шарик, в облучаемое ультразвуком масло, то на коже пальцев про¬ жигаются тонкие полоски—след нити. Чтобы усилить это действие, Вуд и Лумис запаяли верхний конец колбы Эрленмайера и вытянули его в виде стерженька диаметром 0,5 мм. Если поместить такую колбу в масляную ванну ультразвукового излучателя (фиг. 590), то колебания высокой частоты, распростра¬ няясь по колбе, концентрируются у ее вер¬ шины. Кусок дерева, будучи прижат к концу стерженька, прожигается насквозь с образова¬ нием дыма и искр. Таким же образом можно проплавить отверстие в стеклянной пластин¬ ке; при этом образуются мелкий стеклянный порошок и небольшие сплавленные стеклян¬ ные шарики, доказывающие наличие нагрева¬ ния. Если разогреть в пламени стерженек на верхушке колбы, в котором концентрируются звуковые волны, то в момент, когда стекло нагре¬ вается до красного каления, стерженек мгно¬ венно расплавляется и разрывается на части, Фиг. 590. ' Уст¬ ройство для кон¬ центрации ультра¬ звуковых колеба¬ ний. Фиг. 591. Ультразву¬ ковые волны, сделанные видимыми при помощи расплавленного воска на стеклянном стержне. как бы взрываясь. Причина заключается в сле¬ дующем. В холодном состоянии стекло про¬ водит звук без существенного нагревания; при дополнительном нагревании его до размягче¬ ния поглощение звука сильно возрастает, в ма¬ лом объеме выделяется весьма большое коли¬ чество тепла и стекло мгновенно плавится. Если стеклянный стержень в вертикальном по¬ ложении погрузить в масляную ванну, облу¬ чаемую ультразвуком, то вдоль стержня воз¬ буждаются стоячие продольные колебания. Если укрепить на конце стержня шарик из легко¬ плавкого воска, то тепло, выделяющееся за счет трения, растапливает воск и он стекает вниз по стержню. При этом воск частично за¬ держивается в узлах стоячих волн; таким обра¬ зом, можно наблюдать стоячие звуковые волны, как это хорошо видно на фиг. 591. Таким же способом, т. е. путем покрытия воском, можно наблюдать и сохранять картины ультразвуковых колебаний (хладниевы фигуры) на стеклянных пластинках. До сих пор мы говорили лишь о звуковыг волнах в жидкостях; вместе с тем в воздухе всякое звукопоглощающее тело, будучи поме¬ щено в сильное ультразвуковое поле, также заметно нагревается. Так, например, Аллен
542 Глава VI. Различные применения ультразвука и Рудник [101] пишут, что если поместить руку в поле описанной в гл. II, § 1, п. 4. и изображен¬ ной на фиг. 23 сирены, то между неплотно сжа¬ тыми пальцами ощущается заметный нагрев, который при большой силе звука может даже вызвать ожог. При более длительном воздей¬ ствии звука заметно нагревается и ладонь руки. Клочок ваты, помещенный в поле сирены, через б сек. воспламеняется, а стальные стружки за 1 мин. нагреваются докрасна. На фиг. 592, а изображена тонкая деревян¬ ная дощечка, в которой ультразвуковые волны, полученные от сирены Пимонова [3772] (/= =26 кгц, J=\ emlcM2, т. е. 160 дб), в течение 2 мин. прожгли круглую дыру. На фиг. 592, б Фиг. 592. Действие ультразвука с частотой 26 кгц в воздухе на деревянные образцы. а—отверстие, прожженное в тонкой доске, б—образец, обуглив¬ шийся в том месте, где на нем был укреплен кусок сукна. показана доска, на которой для увеличения по¬ глощения звука был укреплен кусок сукна; покрытая сукном часть доски под действием ультразвуковых волн в течение нескольких минут обуглилась. Аллен, Фрингс и Рудник [100], а также Элд- редж и Паррак [2733] показали, что в поле ультразвуковой сирены, работающей на частоте 20 кгц и излучающей 1—3 вт/см2, быстро поги¬ бают небольшие животные, мыши, всевозмож¬ ные насекомые и т. п., причем причиной смерти служит чрезмерное нагревание тела. Теоретиче¬ ское исследование явлений нагрева в телах таких животных в поле мощных ультразвуковых волн в воздухе содержится в работе Гирке, Пар- рака и Элдреджа [4731]. Об использовании термического действия ультразвука для измерения его интенсивности мы уже говорили в гл. III, § 2. Нагревание под действием ультразвукового поля играет важную роль в применениях уль¬ тразвука в биологии. Еще в 1932 г. Фройндлих, Золльнер и Роговский [661] предложили исполь¬ зовать ультразвук в медицине для целей диа¬ термии. Эти исследователи показали, например, что можно прогреть костный мозг, не причиняя повреждения кости. При этом оказалось также возможным передавать звуковую энергию через суставы. Дальнейшие опыты в этом направле¬ нии провели Нелсон, Херрик и др. [2376, 3635], а также Гаден [4725]. Для изучения степени нагревания органиче¬ ских веществ под действием ультразвука Доньон и Бьянчани [18] облучали равные количества различных веществ в металлических коробочках в течение 30 сек., после чего измеряли превы¬ шение температуры вещества над температурой окружающих предметов. Результаты этих изме¬ рений приведены в табл. 111. Нетрудно видеть, Таблица 111 ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОМ В ТЕЧЕНИЕ 30 сек. Вещество Повыше¬ ние тем¬ пературы, град. Вещество Повыше¬ ние тем¬ пературы, град. Гель агара . . 0 Яичный желток 11 Яичный аль¬ Парафин . . . 9 бумин . . . 2 Жир 25 Коагулирован¬ Печень .... 9 ный яичный Мозг 9,5 белок . . . 2 что ультразвуком действительно можно селек¬ тивно нагревать различные ткани тела человека и животных. Опыты Петцольда и Борна [1492], прове¬ денные на мышечных тканях телят и быков, показывают, что, фокусируя звук при помощи вогнутых кварцев, можно нагревать ткани на больших глубинах, до 5 см и более. В этих опы¬ тах облучаемая ткань помещалась в физиологи¬ ческий раствор и укреплялась так, что звуковой луч фокусировался на глубине около 5 см от поверхности ткани и за фокусом имелось еще 2—3 см ткани. Чтобы обнаружить нагревание, облучение велось столь долго и с такой силой, что в ткани наступали необратимые изменения, например изменение окраски вследствие свер¬ тывания белка. Разрезав облученную ткань, можно было видеть действие ультразвука. На фиг. 593,а отчетливо видно белое пятно на глубине около 5 см, соответствующее фо¬ кусу звукового луча. Для того чтобы могло
§ 11. Термические действия ультразвука 543 образоваться такое пятно, облучаемая^ ткань должна быть возможно более однородной; если же, например, поперек ткани тянется сухожилие, то большая часть звуковой энергии преобразует¬ ся в тепло около него (фиг. 593, б). Таким обра¬ зом, доля звуковой энергии, преобразуемой в тепло, на данной глубине в органических тка¬ нях зависит от расположения сухожилий, свя¬ зок, фасций, хрящей и т. п. Таблица 112 ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА ТКАНЯМИ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА Фиг. 593. Нагревание мышечных тканей сфокусиро¬ ванными ультразвуковыми волнами. Для дозировки тепла, развиваемого ультра¬ звуком в человеческом теле, нужно знать коэф¬ фициенты поглощения звука для различных тканей человеческого тела (кожи, мышечных или жировых слоев и др.). Количественные опыты в этом направлении впервые провел Поль- ман [1613]. С этой целью он измерял звуковую энергию, прошедшую сквозь соответствующую ткань, которая в возможно более свежем виде облучалась ультразвуком в физиологическом растворе. Результаты его измерений приведены в табл. 112. В первом столбце указана частота, а во втором—вид исследовавшейся ткани. В сле¬ дующих двух столбцах приведены измеренные значения a/f и коэффициента поглощения зву¬ ка а. Мы видим, что коэффициент поглощения а удивительно мал и по порядку величины близок к коэффициентам поглощения сильно погло¬ щающих жидкостей (например, для сернистого углерода ос=0,14 при частоте 800 кгц). В послед¬ нем столбце показана толщина слоя, при кото¬ рой сила звука уменьшается вдвое. Таким обра¬ зом, например, приведенной в последнем столбце цифре 3,6 см соответствует на глубине 3,6 см сила звука, составляющая 50% начальной, на Частота, кгц Вид ткани a/f2, Ю-l? секЪ/см а, см—1 Толщина ткани, соответ¬ ствующая умень¬ шению силы зву¬ ка вдвое, см 800 Жир и мышеч¬ ная ткань 22 000 0,141 4,9 800 Жировой слой 16 000 0,102 6,8 800 Слой мышеч¬ ной ткани 30 000 0,192 3,6 2400 Жир и мышеч¬ ная ткань 8 200 0,472 1,5 глубине 7,2 см—25% начальной и на глубине 10,8 см—12,5% начальной. Сильно неоднород¬ ный слой мышечной ткани вносит затухание, вдвое большее, чем слой жира. Следует отметить, что величина a/f отнюдь не является постоян¬ ной. Объяснить это в настоящее время еще трудно; согласно Польману, причину этого явления, возможно, следует искать во внутри¬ клеточной кавитации. Недавно Хютер [3072] выполнил измерения коэффициента поглощения ультразвука в тка¬ нях животных в диапазоне частот 1,5—4,5 мггц\ он установил, что величина a/f для каждого вида ткани остается приблизительно постоян¬ ной. В табл. 113 приведены полученные им зна¬ чения a/f и толщина, соответствующая умень¬ шению силы звука вдвое, для частот 800 кгц и 2,4 мггц. Таблица 113 ЗНАЧЕНИЯ a/f И ТОЛЩИНА, СООТВЕТСТВУЮЩАЯ УМЕНЬШЕНИЮ СИЛЫ ЗВУКА ВДВОЕ, ДЛЯ ТКАНЕЙ ЖИВОТНЫХ Вид ткани Среднее значение a/f, Ю-7 сек/см Толщина, coo1 уменьшении: вдвое (см) : 800 кгц гветствующая I силы звука при частоте 2,4 мггц Почка .... 2,35 3,7 1,3 Печень .... 1,8 5,0 1,7 Сердце . . . . 3,75 2,6 0,9 Язык (поперек) 5,75 1,7 0,6 Язык (вдоль) . 2,8 3,5 1,2
544 Глава VI. Различные применения ультразвука Интересно отметить, что для мышечной тка¬ ни языка, даже внешне отличающейся от дру¬ гих очень однородных тканей наличием грубых волокон, имеет место своего рода анизотропия затухания звука. Линейный рост поглощения с частотой согла¬ суется по Хютеру с наблюдаемым в твердых телах явлением, согласно которому механизм поглощения в первую очередь обусловлен величиной зерен вещества, т. е. степенью его неоднородности. При повышении частоты глав¬ ным образом увеличиваются сдвиги и скольже¬ ния внутри вещества, определяющие внутрен¬ нее трение. В тканях с сильно выраженной упругой неоднородностью, в которых за счет неоднородности звукового поля возникают силь¬ ные сдвиговые колебания, имеет место повышен¬ ное рассеяние энергии звуковой волны; это наблюдали как Хорват [914], так и Петцольд и Борн [1492]. Фрай [2839] выдвигает предположение, что отмеченную Хютером зависимость между коэф¬ фициентом поглощения звука и частотой можно объяснить механизмом вязкого затухания. Со¬ гласно Фраю, линейная зависимость от частоты объясняется вязкими силами между соответ¬ ствующими частицами или элементами струк¬ туры ткани. С точки зрения медицинских применений ультразвука важно знать, в какой степени нагре¬ вание за счет поглощения ультразвуковых волн можно рассматривать как терапевтическое сред¬ ство. С этой целью Польман, Паров и Шлунг- баум [1622] исследовали распределение темпе¬ ратуры в живом организме при облучении ультразвуком. В ягодичную мышцу на различ¬ ную глубину вводилась термоигла; эта область в течение 20 сек. облучалась ультразвуком с частотой 800 кгц при силе звука 4 вт!см2 на площади диаметром 2 см; после выключения ультразвука через каждые последующие 10 сек. измерялась температура тела. Результаты серии таких измерений показаны на фиг. 594. Можно видеть, что после облучения в течение 20 сек. в теле устанавливается тепло¬ вое равновесие, причем на глубинах 0,2—3 см температура повышается на 2,7—5,7° С. После выключения ультразвука температура начинает падать за счет теплопроводности тканей и кро¬ вообращения. Можно рассчитать, что.79—82% всего тепла отводится кровью, а остальные 21—18%—за счет теплопроводности. В некото¬ рых случаях при этих измерениях непосред¬ ственно у кожи наблюдалось дальнейшее повы¬ шение температуры после выключения ультра¬ звука (штрих-пунктирная кривая на фиг. 594), причем еще не ясно, чем это обусловлено—начи¬ нающейся гиперемией или острым воспалитель¬ ным процессом. Из фиг. 594 следует, что сила звука уменьшается вдвое на глубине 25—30 мм; это значение несколько меньше значения, ука¬ занного выше для мертвых тканей. Ф и г. 594. Нагревание, вызываемое ультразвуком в ткани живого организма на различной глубине. Аналогичные измерения на мертвых и живых тканях провел Хорват [914]. При этом обнару¬ жилось следующее интересное явление: при облучении отдельных тканей сильнее нагрева¬ лась не та поверхность ткани, которая сопри¬ касалась с головкой излучателя, а противопо¬ ложная; это обстоятельство нужно иметь в ви¬ ду при облучении различных органов человека. Данные, приведенные на фиг. 594, относятся, конечно, только к среднему повышению темпе¬ ратуры. Даже в том случае, когда излучающий кварц колеблется совершенно однородно, как поршень, создаваемое им звуковое поле далеко не однородно; за счет интерференционных явле¬ ний в поле существует большое число макси¬ мумов и минимумов интенсивности. Примером может служить фиг. 202. Вблизи кварца макси¬ мумов очень много и они выражены слабо; с удалением же от кварца энергия концентри¬ руется в центральном пучке. На практике влия¬ ние неравномерного распределения энергии в по¬ ле можно устранить, «поглаживая» облучаемую часть тела ультразвуковой излучающей голов¬ кой, так чтобы любая группа клеток облучае¬ мой ткани одинаково часто находилась в мак¬ симумах и минимумах ультразвукового поля. Подробные сведения о явлениях, связанных с нагреванием при ультразвуковой терапии, и о дозировке силы звука можно найти в работе Польмана [1619],
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 545 § 12. БИОЛОГИЧЕСКОЕ И ЛЕЧЕБНОЕ ДЕЙСТВИЕ УЛЬТРАЗВУКА Биологическому действию ультразвука по¬ священо большое число исследований, о кото¬ рых в данной книге упоминается лишь вкратце1). Выше уже рассматривались различные явле¬ ния, связанные с облучением ультразвуком: сильное диспергирующее действие, обезгажива¬ ние и возникающая при этом кавитация, терми¬ ческое и окислительное действие. Если учесть, что в ультразвуковом поле частицы среды совер¬ шают интенсивные колебательные движения с большими ускорениями и что в облучаемой жидкости на малых расстояниях, равных поло¬ вине длины звуковой волны, возникают разности давлений в несколько атмосфер, то легко себе представить, что все эти явления могут как-то воздействовать на находящиеся в облучаемой жидкости мелкие животные и растительные организмы. Некоторый биологический эффект может быть получен и при относительно низких ультразву¬ ковых частотах (например, 60 кгц), что видно из работ Рассела и Валина [1772, 2109]. 1. Излучатели ультразвука, применяемые для медицинских и биологических целей Прежде чем говорить о различных биологи¬ ческих и лечебных действиях ультразвука, следует рассмотреть некоторые приборы и аппа¬ ратуру, специально предназначенные для этих целей. Поскольку при использовании ультразвука в медицинских целях необходимо иметь возмож¬ ность воздействовать ультразвуковыми волнами на любую часть тела, излучатель монтируется в специальной процедурной головке. При облу¬ чении головка через какую-нибудь промежу¬ точную передающую среду (например, парафи¬ новое масло или какую-нибудь мазь) приклады¬ вается к подлежащей воздействию части тела. Головка соединяется гибким кабелем с обычным генератором высокой частоты. *) Читателю, интересующемуся этими вопросами, можно рекомендовать следующие книги: A. D о g п о п, Е. В i а п с a n i, Н. В i а п с a n i, Ultrasons et bio- logie, Paris, 1937, N. Marinese o, Proprietes piezo- chimiques physiques et biophysiques des Ultrasons, t. II, Paris, 1937, A. D о g n о n, Les ultrasons et leur appli¬ cations, Paris, 1953, а также обзоры: Грабара [4739], Лемана [4831], Бергмана [2218] и Шмитца [3995]. Обзор работ (главным образом японских) в этой области дан в статье К. Sasagawa, Collected papers, a tribute to Professor Hideturumaru Isikawa in celebration of his sixtieth birthday, Kyoto, 1938, p, 182. На фиг. 107 была приведена фотография современной медицинской ультразвуковой уста¬ новки фирмы «Сименс-Райнигер Верке». На фотографии хорошо видна ультразвуковая го¬ ловка с расположенным на ее передней стороне кварцевым излучателем. На фиг. 595 показан более мощный излучатель медицинской ультразвуко¬ вой установки той же фир¬ мы. Этот излучатель может давать до 40 вт звуко¬ вой мощности при частоте 800 кгц; во избежание не¬ желательного нагревания алюминиевый корпус го¬ ловки непрерывно охлаж¬ дается проточной водой [1491]. На фиг. 596 приведен разрез ультразвуковой го¬ ловки фирмы «Ультракуст». Передней стенкой головки является алюминиевая пла¬ стина N, к которой изнутри приклеен кварц Q. Задний электрод D выполнен так, чтобы обеспечивался необходимый воздушный зазор. Толщина перед¬ ней алюминиевой пластины N равна половине длины звуковой волны в алюминии; при этом пластину и кварц можно рассматривать как свя¬ занную систему (см. гл. II, § 5, п. 5). Боковые м Фиг. 596. Продольный разрез ультразвуковой голов¬ ки фирмы «Ультракуст» (Румансфельден). стенки головки образуют рубашку М, по которой протекает охлаждающая вода. Внутри корпуса расположена также катушка индуктивности S, служащая для согласования кварца с генерато¬ ром высокой частоты. Дальнейшие данные об устройстве ультразвуковых генераторов для био¬ логических и медицинских целей можно найти в специальных работах [2263, 2388, 3080, 3081, 3696, 3942, 4188, 4254—4256, 4438, 5140]. Согласно Хорвату [912], при помощи водя¬ ного столба высотой в несколько сантиметров Фиг. 595. Ультра¬ звуковая головка фирмы «Сименс-Рай¬ нигер Верке» (Эрлан¬ ген). 35 Л. Бергман
546 Глава VI. Различные применения ультразвука достигается лучшая передача ультразвука, чем при использовании парафинового масла или мази. Практически это можно осуществить, использовав специальный конический металли¬ ческий тубус (фиг. 597), наполненный обезга- женной водой. Тубус ставится на участок тела, подлежащий облучению. В этом случае головка снабжается направляющим кольцом, позволяю¬ щим перемещать ее по верхнему краю тубуса отражаемые передней поверхностью насадки, существенно влияют на ее входной импеданц, а следовательно, и на нагрузку кварца. К сожа¬ лению, поперечные волны (см. гл. V, § 1, п. 3), возникающие при отражении звука под острым углом к поверхности конуса, приводят к потерям энергии. Все же конус со стержневой насадкой- длиной 20 см позволяет получить концентрацию энергии от 4 до 7,4 вт!см2 [943, 2300]. На фиг. 598 изображена такая насадка (D), предназначенная для облучения ультразвуком Фиг. 597. Тубусы с водой для локального облучения ультра¬ звуком круговым движением, сохраняя одинаковое рас¬ стояние от облучаемой поверхности. При этом образуется своего рода фокальная область и одно¬ временно ограничивается озвучиваемый участок кожи. При облучении очень выпуклых поверхно¬ стей тела можно поместить между ультразвуко¬ вой головкой и кожей наполненный обезгажен- ной (прокипяченной) водой резиновый мешок (кондом), который хорошо ложится на выпуклые поверхности тела. Однако мешок должен быть достаточно большим, чтобы допускать движения ультразвуковой головки. Контактным веществом между мешком, головкой и кожей является масло. Согласно Хорвату, такая передача ультра¬ звука через воду дает возможность получить в 6—8 раз большую глубину проникновения звука в облучаемую ткань (измеряемую рас¬ стоянием, на котором интенсивность падает до половины первоначального значения), чем при непосредственном прикладывании излучателя (см. также Раудсцус [3838]). Часто желательно сконцентрировать излу¬ чаемую головкой звуковую энергию на неболь¬ шой площади, например, для того, чтобы облу¬ чать полости тела и т. п. Это достигается при помощи прикрепляемой к головке конической насадки из легкого металла. Однако эта насадка должна быть точно настроена на соответствую¬ щую частоту звука, так как звуковые волны, Фиг. 598. Различные насадки для медицинского применения ультразвука. А—зубоврачебная насадка, В—приставка с линзой, С—коническая насадка, D—цилиндрическая стержневая насадка. полостей тела, и стержневая насадка (А) для воздействия ультразвуком на зубы. Обе насадки снабжены защитными гильзами, чтобы умень¬ шить боковое облучение. На фиг. 598 показана также коническая насадка (С) для облуче¬ ния ультразвуком небольших участков, • на¬ пример углублений поверхности тела. При облучении под водой для фокусировки звуковой волны перед ультразвуковой головкой можно поместить линзу из пластмассы (фиг. 598, В) (см. гл. II, § 5, п. 5). На фиг. 599 показан сконструированный для медицинских целей магнитострикциснный излу¬ чатель (/=175 кгц), который для концентрации звуковой энергии выполнен в виде вогнутого зеркала (см. фиг. 37). В этой головке ультра¬ звуковые волны передаются от вибратора к облу¬ чаемому телу через воду и мембрану. Другие типы ультразвуковых излучателей, предназна¬ ченных для биологических и лечебных целей, описаны в патентах [610, 1144, 1933, 1934].
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 547 Для изучения под микроскопом действия ультразвука на микроорганизмы можно пользо¬ ваться различными приспособлениями. Можно передавать звуковую энергию из масляной ван¬ ны излучателя через соответствующим обра¬ зом изогнутую стеклянную палочку непосред¬ ственно в каплю жидкости с облучаемым объек¬ том, расположенную в лунке предметного стекла. Вытягивая конец передающей стеклянной па¬ лочки в виде тонкого острия и пользуясь им под микроскопом как микроманипулятором, Шмитт [1874] воздействовал ультразвуком не¬ посредственно на внутренние участки клетки. К сожалению, при этом заметно мешают по¬ перечные волны, возникающие в стеклянной палочке наряду с продольными волнами. Фиг. 599. Магнитострикционный излуча¬ тель для медицинских целей, концентри¬ рующий звуковую энергию в узкий пучок. (/=175 кгц). Фирма «Атлас-Верке». Согласно Доньону и Бьянчани [18], на пред¬ метный столик микроскопа можно непосред¬ ственно поместить излучающий кварц, на по¬ верхность которого наносится жидкость с изу¬ чаемыми организмами. В этом случае металли¬ ческие электроды кварцевой пластины должны иметь в центре отверстия, через которые про¬ ходит свет, необходимый для освещения объек¬ тов. Недостаток такой установки, отмеченный Менде [1342], заключается в том, что изучае¬ мый объект одновременно подвергается воздей¬ ствию высокочастотного электрического поля и может быть поврежден теплом, образующимся благодаря диэлектрическим потерям. Если пользоваться микроскопом, производя наблюдения в отраженном свете, то можно по¬ мещать изучаемый препарат в маленький сте¬ клянный сосуд с очень тонким приклеенным дном. Такой сосуд при помощи масляной пленки акустически соединяется с рабочей поверхно¬ стью какой-нибудь из описанных выше медицин¬ ских ультразвуковых головок. Магнитострик* ционный излучатель, специально предназначен* ный для микроскопических исследований, описан в американском патенте [415]. Тиммермане1) предложил изображенный в раз¬ резе на фиг. 600 ультразвуковой конденсор для Фиг. 600. Ультразвуковой конденсор для микроскопических исследований. микроскопических исследований. В наполнен¬ ном обезгаженной водой металлическом цилин¬ дре А под углом 45° расположено вогнутое зеркало Я, изготовленное из часового стекла^ которое отражает излучаемые ультразвуковым вибратором G волны вверх и концентрирует их в точке ВГ Снизу через стеклянное окошко F проходит свет, служащий для освещения микро¬ скопического препарата М. При помещи пара¬ болического зеркала Р пучок света концентри¬ руется непосредственно над плоскостью пре¬ парата в фокусе В2. Образующиеся пузырьки газа могут быть удалены через боковой штуцер S. Аналогичная установка, в которой вода заме¬ нена стеклянным цилиндром и отражение звуко¬ вой волны происходит на слое воздуха, описана в патенте фирмы «Ультракуст Геретебау» [4306]. Сведения о практическом применении таких, х) DRP-Anmeldung (1941); Ultraschallkondensor- Einrichtung fur Mikroskopie. 35*
548 Глава VI. Различные применения ультразвука допускающих дальнейшее усовершенствование, устройств, пока отсутствуют. Предложения отно¬ сительно облучения ультразвуком микроскопи¬ ческих объектов во время наблюдения сделали также Лези [3426] и Пейп [3718]. При изучении биологического действия ультра¬ звука очень важным вопросом, на который, к сожалению, во многих работах не обращается вовсе или обращается мало внимания, является правильное указание использованной интенсив¬ ности звука и, в особенности, воспроизводимости Фиг. 601. Кювета для биоло¬ гических опытов с ультразву¬ ком. условий облучения. Если исследования не ведут¬ ся непосредственно под микроскопом, то изучае¬ мый объект облучают обычно в пробирке, колбе или в какой-либо кювете. Сосуд погружают в масляную ванну ультразвукового излучателя. Ясно, что интенсивность ультразвука в сосуде при одинаковом возбуждении кварца зависит от того, как глубоко и в каком положении сосуд погружен в масляную ванну, от толщины дна сосуда и от акустических сопротивлений мате¬ риала сосуда и наполняющей его жидкости. Даже если бы было возможно точно рассчитать величину звуковой энергии, проникающей в со¬ суд, то интенсивность звука, непосредственно воздействующего на препарат, будет зависеть еще и от того, какова интенсивность волн, отраженных от поверхности жидкости и от стенок сосуда и снова воздействующих на пре¬ парат. Поэтому Джакомини [705, 2881, 2884] пред¬ лагает для биологических целей кювету (фиг. 601), стенки которой, служащие для входа и вы¬ хода звуковых волн, выполнены в виде полу¬ волновых слюдяных или ацетилцеллюлозных пластинок. В соответствии с измерениями Леви и Филиппа (см. гл. V, § 1, п. 2) в качестве материала для кюветы может быть использован также каучук. Если через такую кювету про¬ пускать в продольном направлении параллель¬ ный звуковой пучок, то можно практически избежать отражения звука. При этом можно сделать видимым путь звуковых лучей при по¬ мощи теневого метода, описанного в гл. III, § 4, п. 1. 2. Действие ультразвука на организмы малых и средних размеров Ланжевен и позже Вуд и Лумис [2174] пока¬ зали в своих работах по ультразвуку, что нахо¬ дящиеся в ультразвуковом поле небольшие жи¬ вотные—рыбы, лягушки, головастики и т. д.— парализуются или погибают. Доньон и Бьянча- ни [18], а также Френцель, Хинсберг и Шуль- тес [649] изучили это явление более детально; последние три автора нашли, что у животных, подвергаемых действию ультразвука, сразу после начала облучения наблюдается сильное беспо¬ койство, выражающееся в резких рывках, за которыми часто уже через 1 мин. следует со¬ стояние полной неподвижности. Рыбы при этом обычно лежат на боку. Жаберное дыхание ослаб¬ ляется и становится еле заметным. Это состоя¬ ние снова сменяется приступами беспокойства с учащенным бурным дыханием и явлениями резкого удушья. Одновременно наблюдается зна¬ чительное учащение сердечной деятельности. Однако чаще всего у животных наблюдаются состояния, сходные с наркотическим; прикос¬ новение к животным не вызывает с их стороны никакой реакции. Если в это время прекратить облучение, часть животных еще может опра¬ виться; если же облучение продолжается, то животные гибнут. У лягушек после кратковременного облу¬ чения наблюдается состояние паралича, осо¬ бенно задних конечностей, напоминающее пара¬ лич, вызываемый кураре (см. также новые опыты Фрая, Вулффа и Тукера [2842, 2844]). При очень большой интенсивности облучения у рыб в разных участках тела возникают не¬ большие кровотечения, особенно на плавниках и у ротового отверстия. Обычно обнаруживаются и другие повреждения плавников, а именно разрывы тонкой кожи между лучами. На жаб¬ рах часто наблюдаются повреждения поверх¬
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 549 ностных участков с небольшими кровотечениями и набуханием покровного эпителия, хотя капил¬ лярная система плавников не повреждается сколько-нибудь значительно. Однако, согласно Френделю, Хинсбергу и Шультесу, все эти повреждения не могут объяснить поведения животных и их гибели в звуковом поле. Не обна¬ ружены также кровоизлияния или какие-либо повреждения центральной нервной системы. Так как нет основания говорить и о действии силь¬ ного нагревания, то указанные выше авторы считают, что непосредственная причина смерти заключается в воздействии на нервную систему, не сопровождающемся заметными морфологи¬ ческими изменениями. В пользу этого предпо¬ ложения говорят выполненные на дафниях мик¬ роскопические наблюдения Доньона и Бьянча- ни [18], согласно которым при облучении пара¬ лизуются сначала конечности, затем жабры, глаза и, наконец, останавливается сердце. Обнаруженные Доньоном и Бьянчани [18] при большой интенсивности звукового воздей¬ ствия разрывы мышечной ткани у более крупных животных, вероятно, являются результатом ре¬ флекторных явлений и обусловлены стягива¬ нием волокон, что в свою очередь вызвано раздражением кожи. В пользу этого предполо¬ жения говорят данные о том, что подобные раз¬ рывы ткани не наблюдаются в тех случаях, когда двигательные нервы искусственно пара¬ лизованы, например при помощи кураре. Ана¬ логичные исследсвания выполнены также Чам¬ берсом и Харви [432] и Делоренци [499, 500] (см. также Бретшнайдер [2547]). Новые исследования живых мышечных во¬ локон, подвергнутых ультразвуковым и тепло¬ вым воздействиям, выполненные при помощи киносъемки (Шмитц и Гесслер [5001]), пока¬ зали, что повреждения отдельных мышечных волокон, аналогичные вызываемым ультразву¬ ком, могут быть также получены при локальной диатермии. Кроме того, некоторые поврежде¬ ния, такие, как внезапный разрыв мышечного волокна или образование в нем отверстий, могут быть .вызваны своего рода псевдокавитацией (см. § 7 настоящей главы). Вольф [2166] с целью обоснования коли¬ чественной дозировки ультразвука определял ле¬ тальную дозу для небольших водных животных при облучении ультразвуком с частотой 800 кгц. Для каждого вида объектов была получена особая кривая смертности, что указывает на различные механизмы воздействия звуковых волн. Если интенсивность облучения становится ниже некоторой определенной величины, живот¬ ные не гибнут даже при очень длительном воз¬ действии ультразвука; таким образом, здесь не применим закон Интенсивность X Время=const. Исследование зависимости летальных доз от, частоты провел Цейльхофер [4519] (см. также Смолярский [4120]). Исследования Каназава и Шиногава [1014], выполненные на мелких рыбах, показали, что действие малых доз ультразвукового облучения ускоряет и стимулирует жизненные процессы., Согласно Вирсинскому и Чайлду [2140], дейст¬ вие ультразвука на дафний, циклопов и рыб вызывает сначала явления возбуждения, а за¬ тем—явления торможения. О действии ультразвука на сердце холодно¬ кровных животных сообщает Харви [802], а также Фёрстер и Хольсте [620]. Наряду с умень¬ шением амплитуды сердечных сокращений и их учащением отмечается также изменение токов действия. Одни только тепловые воздействия такого эффекта не вызывают. Дёнхардт и Преш [2699], а также Кейдель [3244] твердо устано¬ вили изменение электрокардиограммы морской свинки и лягушки при облучении сердца звуко¬ выми волнами (см. также [2896, 3283, 4620]). Локализованные повреждения центральной нервной системы при применении концентриро¬ ванных ультразвуковых волн получены у раз¬ личных животных Линном и сотрудниками [1258—1261]. Описанные до сих пор действия ультразвука наблюдались при облучении животных в жидкой среде. Аллен, Фрингс и Рудник [100], а также Элдредж и Паррак [2733] показали, что звук, распространяющийся в воздухе, также способен оказать повреждающее, а иногда даже смер¬ тельное действие на небольших животных. В поле ультразвуковой сирены при частоте 20 кгц и силе звука 1—3 вт/см* в течение короткого времени погибают мелкие животные—мыши, раз¬ личные насекомые и т. д.; смерть при этом вызывается сильным повышением температуры тела [2825]. 3. Действие ультразвука на микроорганизмы и отдельные животные и растительные клеткй Действие ультразвука на простейших (инфу¬ зории, моллюски и т. д.) было предметом разно¬ сторонних исследований [18, 49, 271, 430, 464, 902, 1005, 1494, 1878, 2072, 2140, 2185, 2327, 2786, 3443, 4332, 4454, 4479, 4522]. Шмитт и Улемайер [1878] впервые указали на то, что кавитация в среде является основной причиной
550 Глава VI. Различные применения ультразвука разрушающего действия ультразвука на эти организмы. Если образование пузырьков пода¬ влялось путем повышения внешнего давления, то разрушающее действие на простейших умень¬ шалось. Аналогичные результаты получил также Джонсон [1005]. Почти мгновенный разрыв объектов в поле ультразвука вызывался заклю¬ ченными внутри этих организмов пузырьками воздуха или находящегося в растительных клет¬ ках углекислого газа. Это показывает, что воз¬ никающие при кавитации большие разности давлений приводят к разрыву клеточных оболо¬ чек и целых маленьких организмов. На фиг. 602 показаны этапы разрушения туфельки под действием ультразвука (увеличение в 300 раз). Весь процесс происходит за малую долю секунды (см. также работы Конте и Делоренци [464, 465]). Многократно изучалось действие ультразву¬ ка на различные виды грибов. Уже в 1931 г. Беквид и Олсон [219] убивали дрожжевые грибы при помощи ультразвука. Эти опыты были затем с положительными результатами повто¬ рены Беквидом и Вивером [220], Эйлером и Скарцинским [578, 4700], Шпехтом и Рюссом временного облучения ультразвуком в воде, чем это удавалось до сих пор при помощи про¬ травливания. Облучение семян ультразвуком во время протравливания значительно усиливает Фиг. 602. Этапы разрушения туфзльки под дей¬ ствием ультразвука (Х300). [4150], а также Фёрстером и Хольсте [620]. Касахара с сотрудниками [3206] подвергали действию ультразвука гифомицеты; Шумахер [4039] облучал споры плесневых грибов (Odeum lupoli) и установил, что повреждение спор наблю¬ дается в большей степени при низких, чем при высоких температурах, что указывает на специ¬ фическое действие ультразвука. Аналогичные данные получил Кайбара [3171] для плесневых грибов, а также Амбр [2962] и Лембке [3415] при облучении ультразвуком культур дрожже¬ вых грибов (Saccharomyces). Хейман [4750] с успехом применил ультра¬ звук в области фитопатологии. На семенах сахарной свеклы, зараженных естественным пу¬ тем Phoma betae, Cercospora beticola, Alterna- ria sp. или Fusarium sp., удалось гораздо лучше уничтожить эти грибы и бактерии путем кратко¬ Ф и г. 603. Прорастание необлученных (а) и об¬ лученных (б) семян. На необлученном образце видно значительное образо¬ вание плесени. действие фунгицидного или бактерицидного ве¬ щества (фиг. 603). Причина, по-видимому, заклю¬ чается в том, что -звуковые колебания увеличи¬ вают скорость диффузии воды и растворенных в ней' веществ через оболочки растительных кле¬ ток, чем достигается более быстрое действие на грибы и бактерии. Соте, Левавассер и Вийэ [3957] подробно изу¬ чали действие ультразвука на яйца, личинки и куколки комаров (Culicidae). Разрушающее действие звуковых волн зависит не только от силы звука и продолжительности облучения, но и от стадии развития организма; чем меньше возраст личинки, тем она чувствительнее к облу¬ чению; яйца, как правило, сразу же разрушают¬ ся. По-видимому, играет роль и вид животного. Aedes mariae устойчивее, чем Anopheles таси- lipennis и Culex pipiens. Ниже определенней пороговой силы звука разрушающее действие отсутствует и наблюдается, наоборот, ускоре¬ ние развития личинок, что чрезвычайно инте¬ ресно с точки зрения биологии. Брайсон [379] и Яги [4472] сообщают о том, что паразиты тутового шелкопряда могут быть убиты при помощи ультразвука. Маццола [1334] наблюдал при непродолжи¬ тельном облучении инфузории Colpidium увели¬ чение скорости деления; только при больших интенсивностях звука наблюдалось торможение процессов деления и, наконец, смерть животных. Херш, Каррер и Лумис [839] уже в 1930 г. вызвали мутации у Drosophila melanogaster при облучении ее ультразвуком с частотой 285 кгц. Уоллес, Башнелл и Ньюкамер [2110, 2583, 3639] подвергали действию ультразвука (/=
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 551 =400 кгц) только что закончивших развитие мушек Drosophila melanogaster и также установи¬ ли наличие мутаций и изменения в хромосомах; некоторые из этих мутаций были летальными. Фритц-Ниггли и Бони [2827, 2828, 4719] наблюдали различную устойчивость отдельных стадий развития (яйцо, куколка, личинка) Drosophila melanogaster при облучении ультра¬ звуком с частотой 800 кгц. Основное изменение, наблюдавшееся после облучения ультразвуком личинок и ранних куколок, так же как и при воздействии рентгеновских лучей, выражалось в значительном разрушении абдоминальной ги¬ подермы. Те же результаты получили Линде- ман [4842] и Лотмар [4848]. Харви и Лумис [809] показали при помощи микрокиносъемки, что неоплод отворенные яйца морского ежа Arbacia уже при слабом облуче¬ нии разрушались благодаря разрыву оболочки. Действие ультразвука на яйца морских ежей и морских звезд исследовал также Шмитт [1874], который передавал колебания непосредственно объекту при помощи стеклянной палочки. Аше [2341] при облучении яиц лягушки ■наблюдал как нарушение развития, так и сти¬ муляцию роста. Дальнейшие работы в этом направлении провели Бьедл [2437, 2438] и многие японские исследователи [2297, 3097, 3174, 3195, 3216, 4089, 4214, 4473, 4481]. Далее имеется ряд работ японских авторов [2849, 3215, 3230, 3620], а также Шолтиссека [5005, 5006], изучавших влияние ультразвука на сперматозоиды, в особенности на их подвиж¬ ность. При этом была поставлена задача—уста¬ новить, нельзя ли при помощи ультразвука убить менее жизнеспособные сперматозоиды, не повредив при этом остальные [5006], а также 'выяснить, изменится ли соотношение полов у потомства при осеменении спермой, подвергну¬ той облучению ультразвуком [5005]. В то время как первую задачу удалось осуществить, вторая осталась пока нерешенной. Во многих работах [18, 272, 803, 809, 1024, 1483, 2020, 2173, 2174, 2328, 2400, 2700—2705, 3250, 3386, 3406, 3435, 3580, 3619, 3703, 3926, 4017, 4435, 4500, 4501, 4506] изучалось дей¬ ствие ультразвука на красные кровяные тельца (эритроциты). Харви и Лумис, наблюдая эри¬ троциты во время облучения под микроскопом, установили, что они теряли свою первоначаль¬ ную форму и растягивались; при этом происхо¬ дило их обесцвечивание (в результате гемолиза); при дальнейшем облучении они окончательно разрывались и распадались на множество отдель¬ ных маленьких шариков. Существенное значение для разрушающего действия ультразвука на клетки крови наряду с явлениями кавитации имеет, по-видимому, присутствие в крови пузырьков воздуха. В пол¬ ностью обезгаженной взвеси эритроцитов ге¬ молиз совершенно не происходит или происхо¬ дит лишь в незначительной степени. Кроме того, некоторую роль играет концентраций этой взве¬ си; если она превышает известную величину, гемолиза не наблюдается [2020, 2700—2704, Фиг. 604. Скопление эритроцитов в мезентери¬ альных сосудах лягушки при действии ультра¬ звука (по Шмитцу [3995]). 3386]. Если создать в узкой трубке стоячие звуковые волны, то эритроциты собираются в пучностях и остаются неповрежденными. Раз¬ рушение эритроцитов происходит лишь в том случае, если их переместить из пучностей при помощи тока жидкости [271—274]. Аналогичные явления наблюдали также Харви и Лумис у жгутиковых (например, у Euglena gracilis). Примером может служить изображенное на фиг. 604 скопление эритроцитов в мезентериаль¬ ных сосудах лягушки1). Доньон и Симоно [2700—2704] попытались выяснить, почему при определенной концентра¬ ции эритроцитов (выше чем 1/Б0) не происходит повреждения их ультразвуком. По-видимому, основной причиной является здесь отсутствие кавитации: с увеличением концентрации частиц порог кавитации возрастает. Не исключено, что часть звуковой энергии затрачивается на нагре¬ вание частиц и кавитация не возникает вслед¬ ствие уменьшения энергии волны. х) Такие скопления эритроцитов можно наблюдать не только в извлеченном из организма мезентерии, но и на живом животном, например в плавательной пере¬ понке или языке лягушки, как это показали Гофман и Шмитц [3036] при помощи киносъемки.
552 Глава VI. Различные применения ультразвука Зависимость вызванного ультразвуком гемо¬ лиза от частоты исследовалась Ангерером, Бар¬ том, Гюттнером и Винклером [2328, 2329, 4435], Леманом [3386], Доньоном и Симоно [2704], а в последнее время Аккерманом [2277]. В то время как названные сначала исследователи нашли максимум гемолиза в области 100 кгц, очень точные исследования Аккермана показали, что область максимального действия лежит между 300 и 600 кгц и что оно должно объясняться эффектом резонанса клеток. Опыты Лемана [3386] и в последнее время Руста и Фейндта [3926] показали, что главную причину вызванного ультразвуком гемолиза нужно искать в резонансных колебаниях малень¬ ких пузырьков газа. При возникающих в этом случае высоких переменных давлениях эритро¬ циты разрушаются. Все процессы, уменьшаю¬ щие образование газа в растворе, как напри¬ мер увеличение концентрации эритроцитов и вязкости жидкости, в которой образуется сус¬ пензия, уменьшают гемолиз. Так как резонанс¬ ные колебания газовых пузырьков происходят только в стоячей волне, то при наличии только бегущих волн или при импульсном действии ультразвука гемолиза не наблюдается совсем [3926]. Тот факт, что вызванный ультразвуком гемолиз не связан с осмотическими явлениями, следует из опытов Лихти и Виллбрандта [417], а также из сделанных при помощи электрон¬ ного микроскопа снимков Юнга [4785], который смог показать, что оболочка разрушенных ультразвуком эритроцитов имеет многочислен¬ ные отверстия. Штулфаут и Вуттге [4197], а также Леман, Беккер и Отто [3406] подробно исследовали изменения эозинофилов в ультразвуковом поле. При больших интенсивностях облучения насту¬ пают круговые движения гранул в отдельных участках протоплазмы, причем гранулы иногда выбрасываются из клетки. Однако эти наиболее заметные механические эффекты не следует рас¬ сматривать как основное действие ультразвука на функции клетки. Изменение этих функций в первую очередь обусловлено тепловым дей¬ ствием ультразвука. В пользу такого взгляда говорит сделанное уже Доньоном и Бьянчани [18] наблюдение, что после вызванных ультра¬ звуком механических нарушений лейкоциты мо¬ гут восстановиться, если не произошло их более существенного повреждения'. Харви и Лумис [805, 806] исследовали также влияние ультразвука на растительные клетки, например на клетку элодеи (водяной чумы). При не слишком большой силе звука внутри клетки наблюдается бурное движение и ее содержимое полностью перемешивается. После окончания облучения структура клетки вос¬ станавливается. При большей силе звука про¬ топлазма отходит от стенок клетки, скапливается в других местах, и, наконец, происходит разруше¬ ние стенок клеток. На фиг. 605 видно, что в клет¬ ках водоросли Nitella под действием ультразвука содержащая хлорофилл протоплазма отходит от мертвой, состоящей из целлюлозы, оболочки. Херцик, Хрдличка и Шприндрих [829] дей¬ ствовали ультразвуком с частотой 3500 кгц на эпидермис лука, причем объект в капле Фиг. 605. Разрыв протоплазмы водоросли Nitella под действием ультразвука. а—до облучения, б—после облучения. жидкости помещался непосредственно на колеб¬ лющийся кварц. Сразу же после начала облу¬ чения в ядре клетки происходят цитологические изменения; оно гиалинизируется, ядрышки ста¬ новятся более заметными. Спустя некоторое время, ядро клетки разрывается и остатки его сморщиваются. Движение протоплазмы уско¬ ряется и в ней увеличивается число хорошо различимых • гранул. В последнее время Кюстер [3340а] изучал действие ультразвука (/=1 мггц) на различные живые растительные клетки и отметил вакуоли¬ зацию, разрыв, расслоение и капельный распад протоплазмы, перемещение пластид и другие эффекты. Шмитт и Улемайер [1878] нашли, что при облучении клеток спирогиры увеличивается ее проницаемость для ионов щелочных металлов. Ямаха и Уэда [2187] при облучении клеток кончика корешка фасоли (Vicia Faba) обнару¬ жили разнообразные нарушения строения клет¬ ки и течения митоза, например образование
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 553 вакуолей, сморщивание плазмы, расщепление клеточной оболочки, склеивание, фрагментацию и набухание хромосом. Аналогичные опыты поставил Селман [5017] на кончиках корешка лука, куриных зародышах и пыльце традескан¬ ции. Недавно Уоллес, Башнелл и Ньюкамер [2110, 4362, 4363] подвергли облучению ультра¬ звуком с частотой 400 кгц корешки репчатого лука {Allium сера) и нарцисса, а также ростки подсолнечника (Helianthus); на всех стадиях деления ядра были отмечены изменения хромо¬ сом, выражавшиеся в разрывах, перетяжках, слипаниях и других нарушениях структуры. Покоящиеся ядра также часто обнаруживали слабые явления распада; в некоторых клетках ядерные оболочки разрывались. Если произво¬ дилось облучение точки роста побегов подсол¬ нечника, то при образовании семян обнаружи¬ вались фенотипические изменения; так, наблю¬ дался чрезмерный рост (гипертрофия), утолще¬ ние и сморщивание листьев, т. е. изменения, напоминающие эффект, вызываемый воздейст¬ вием колхицина. Яги [2185], Херш, Каррер и Лумис [839], а также Вирсинский [2139] ставили опыты по вызыванию мутаций или изме¬ нению роста растений при помощи ультразвука. Еще большее число исследований было по¬ священо облучению ультразвуком семян с целью воздействия на их прорастание и последующий рост растений; подробный обзор этих работ можно найти у Гессе [4754]. Уже в 1936 г. Истомина и Островский [962] нашли, что после облучения ультразвуком (/=400 кгц) семян картофеля вес клубней увеличился на 25—45%, а вес листьев уменьшился на 33% по сравнению с весом листьев необлученных растений. У го¬ роха, семена которого облучали в течение 1—5 мин., было отмечено увеличение веса побе¬ гов и стручков. В обоих случаях вызванная ультразвуком стимуляция развития сохранялась до начала цветения. Давыдов [489] сообщает об увеличении на 50% веса корней сахарной свеклы при облуче¬ нии семян этого растения. Семена подвергали воздействию ультразвука с частотой 425 кгц как в ненабухшем, так и в набухшем состоянии. Если предварительно набухшие семена облу¬ чали в течение 2—4 мин., высушивали и снова высевали только через 55 дней, то также обна¬ руживалось увеличение веса свеклы на 22— 45%. К сожалению, оценка этих результатов затрудняется тем^ что ни Истомина и Остров¬ ский, ни Давыдов не приводят точных данных о ходе прорастания и числе подвергнутых облучению семян. Штокебрандт [5045] недавно повторил опыты Давыдова на сахарной свекле в большем масштабе и не обнаружил какого-либо положительного влияния ультразвука на про¬ растание семян и рост растений. Лоза [3447], повторивший эти опыты на рисе, горохе, сое и редисе, также не нашел никакой стимуляции прорастания. К таким же от¬ рицательным результатам при облучении ультра¬ звуком семян и ростков редиса пришел и Берси [4599]. Наоборот, Берентс [2450] сообщает об ускорении прорастания семян гороха при облу¬ чении ультразвуком с частотой 800 кгц; однако через 170 час. рост облученных семян приоста¬ навливался и они погибали. Хаскелл и Селман [2971] не могли обнаружить ускорения про¬ растания или развития при облучении кукурузы ультразвуком с частотой 1 мггц. Швабе и Торнли [4044], правда, получили после воздействия на ненабухшие семена озимой ржи ультразвуком с частотой 1 мггц (/=27—48 вт/см2) ускорение прорастания, но не обнаружили никакого влия¬ ния на рост (см. также [2971]). Томберг [4280] после облучения кресса ультразвуком с часто¬ той 800 кгц (/=0,4 вт/см2) не нашел ни повы¬ шения способности семян к прорастанию, ни изменения времени прорастания. Наоборот, при повышении энергии облучения (/=2 вт/см2) обе эти величины уменьшались. Брюнер и Риндфлейш [377] также исследо¬ вали влияние ультразвука на прорастание и рост гороха. При времени облучения 15 мин. было найдено соразмерное уменьшение длины ростков и корешков до 20% по отношению к необлу- ченным, что указывает на наличие повреждения. Интересно, что при 20-минутном облучении уменьшение роста прекращается и наблюдается увеличение его на 15%; при еще более длитель¬ ном облучении стимуляция роста быстро пре¬ кращается. Способность к прорастанию по срав¬ нению с контрольными семенами лишь незна¬ чительно изменяется при облучении в течение не более 20—25 мин.; при более длительном воздействии ультразвука эта способность быстро падает. Аллар и Отс [4577] подвергали облучению семена салата, томатов, моркови, лука и шпи¬ ната ультразвуком с частотой 1 мггц в течение 15 мин. при различных мощностях до 180 вт и установили, что особенно у первых трех на¬ званных видов растений при малой интенсив¬ ности облучения наблюдается повышение ско¬ рости прорастания. При большой интенсивности облучения, наоборот, наблюдается снижение спо¬ собности к прорастанию.
554 Глава VI. Различные применения ультразвука Опыты Рубана и Долгополова [3904а] пока¬ зали, что у облученных в воде семян пшеницы, овса и конопли наблюдается небольшое уско¬ рение прорастания; авторы связывают это с уве¬ личением способности к набуханию, усиленным пропитыванием семян водой, а также с актива¬ цией ферментов. По-видимому, облученные се¬ мена дают и более высокий урожай. Бахнер [2369] нашел у облученного гороха снижение способности к прорастанию, но не мог отметить какого-либо изменения рсста. Глау- зер [2894], который облучал ультразвуком •с частотой 800 кгц (/=0,5—3 вт/см2) набухшие и ненабухшие семена гороха, нашел при сред¬ них дозах усиление роста в длину прорастаю¬ щих корешков; • при больших дозах, однако, наблюдалось снижение роста. Влияние тепловых эффектов при различной частоте ультразвука исследовал на проростках гороха Либл [3429]. Шмидт-Римплер [3992] нашел максимальное увеличение роста пророст¬ ков гороха при облучении ультразвуком с час¬ тотой 175 кгц и задержку роста при более высо¬ ких частотах. Мартинек [1305] при облучении семян проса ультразвуком с частотой 3,3 мггц (/=4,5 вт/см2) не нашел никакого влияния на рост. Выполненная недавно в Марсельском инсти¬ туте научно-технических и морских исследова¬ ний работа по изучению действия ультразвука на всхожесть риса, сои, гороха и редиса в про¬ тивоположность упомянутым выше исследова¬ ниям не показала какого-либо специфического влияния ультразвука ни на всхожесть, ни на рост этих растений. Сузуки [2026, 4200, 4201] обнаружил после облучения ультразвуком ускоренный рост про¬ ростков риса. То же самое, а также ускорение цветения нашел Сасагава [1795, 3950]. Те же результаты получили Игучи [3098], облучав¬ ший при частоте 450 кгц эпомею (из семейства колокольчиковых), и Катсута [3231], изучав¬ ший влияние ультразвука на ковыль. Если рассмотреть все изложенные данные о действии ультразвука на семена, то оказы¬ вается затруднительным составить сколько-ни- будь ясное представление о получаемом эффекте. Частично данные противоречивы, частично не позволяют говорить о различиях по сравнению с необлученными семенами. Недавно Гессе [4754] попытался путем опытов на большом материале ответить на следующие два вопроса: 1. Возможно ли путем облучения семян ультразвуком получить изменение скорости про¬ растания и способности к прорастанию? 2. Обнаруживается ли у растений, получен¬ ных из облученных семян, последействие в смыс¬ ле стимуляции или торможения роста? Для опытов с прорастанием были взяты се¬ мена лука, для опытов по изучению роста— семена редиса и озимой ржи. Облучение произ¬ водилось при частоте 1 мггц и максимальной мощности 4 вт/см2. Были получены следующие результаты: а) при достаточно большой интенсивности и длительном облучении способность к прора¬ станию падает; б) при применении меньших доз ультразвука могут быть получены слабые повреждения, ко¬ торые выражаются в замедлении прорастания у семян лука, в меньшей скорости увеличения веса у редиса и в замедлении роста в длину у злаков; в) при малых дозах облучения семян может быть получено увеличение скорости прораста¬ ния. Впрочем, не исключена возможность, что это увеличение скорости прорастания и сопро¬ вождающее его повышение урожайности расте¬ ний, полученных из облученных семян, вызвано гибелью грибов или бактерий, находящихся на этих семенах, о чем говорилось в начале этого пункта. 4. Действие ультразвука на бактерии и вирусы Уже в 1928 г. Харви и Лумис [806, 808] установили, что светящиеся бактерии разру¬ шаются под действием ультразвука. Вильямс и Гейнс [2155] двумя годами позже нашли для облученных бактерий группы кишечной палочки уменьшение числа микробов. В последующие годы было опубликовано большое число работ о влиянии ультразвуковых волн на бактерии и вирусы. При этом выяснилось, что резуль¬ таты могут быть очень разнообразными: с од¬ ной стороны, наблюдались повышенная агглю¬ тинация, потеря вирулентности или полная гибель бактерий, с другой стороны, отмечался и обратный эффект—увеличение числа жизне¬ способных особей. Последнее особенно часто имеет место после кратковременного облучения и может, согласно Беквиду и Виверу [220], а также Яваи и Накахара [2188], объясняться тем, что при кратковременном облучении прежде всего происходит механическое разделение скоп¬ лений бактериальных клеток, благодаря чему каждая отдельная клетка дает начало новой колонии. Фухтбауер и Тейсман [2848] также
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 555 нашли при облучении сарцин и стрептококков увеличение образования колоний, что объяс¬ няется распадом пакетов бактерий на отдельные жизнеспособные кокки и разрывом цепей стреп¬ тококков. К тем же результатам при облучении стафилококков пришел также и Хомпеш [3045, 3046] (см. патент Шропшайра [4093]). Акияма [91] установил, что тифозные па¬ лочки полностью убиваются ультразвуком с ча¬ стотой 4,6 мггц, в то время как стафилококки и стрептококки повреждаются при этом лишь частично. Янь и Лю Чжу-ци [2191] при облу¬ чении различных видов бактерий нашли, что при гибели бактерий одновременно происходит их растворение, т. е. разрушение морфологи¬ ческих структур, так что после действия ультра¬ звука не только уменьшается число колоний в данной культуре, но подсчет числа особей обнаруживает уменьшение морфологически со¬ хранившихся форм бактерий. Виолле [2100] подвергал действию ультразвука с частотой 960 кгц бациллы коклюша в водном и физиоло¬ гическом растворах и обнаружил значительное разрушающее действие ультразвука на эти микро- организмы (см. также [553,1029,2456,2806,4240]). Френч [2818] облучал ультразвуком с часто¬ той 15 и 21 кгц фотосинтезирующие бактерии, которые лопались и теряли свои фотосинтети- ческие свойства. Экстракт из разрушенных бактерий мог, однако, быть использован как фотокатализатор для окисления аскорбиновой кислоты при освещении видимым и инфракрас¬ ным светом. Большое число работ, посвященных влиянию ультразвука на бактерии и вирусы, проведено японскими авторами (см. табл. 115). Однако мы зашли бы слишком далеко, если бы останавли¬ вались на каждой работе в отдельности, тем более что во многих случаях результаты про¬ тиворечивы. Это может быть связано с разли¬ чием использованных частот, примененных ин¬ тенсивностей ультразвука и длительности воз¬ действия. Руйе, Грабар и Прюдом [1756] сообщают, что при облучении ультразвуком с частотой 960 кгц бактерии размером 20—75 шр. разру¬ шаются значительно быстрее и полнее, чем бактерии, имеющие размеры 8—12 т^. Это совпадает с результатами исследования Берда и Гантвурта [200], которые нашли, что палочко¬ образные бактерии легче убиваются ультразву¬ ком, чем круглые (кокки). Согласно данным Штумпфа, Грина и Смита [2020], разрушающее действие ультразвуковых волн зависит от концентрации бактериальной взвеси. В слишком густой и, следовательно, очень вязкой взвеси не наблюдается разрушения бактерий, а можно отметить только нагревание. Лапорт и Луазлёр [1187] показали на бациллах туберкулеза, что различные штаммы одного и того же вида бактерий могут совершенно раз¬ лично относиться к облучению ультразвуком. Результаты этих опытов дополняют данные Вельтмана и Вебера [4333, 43341, полученные при помощи электронного микроскопа. По-видимому, твердо установлено, что дез¬ активирующее действие звуковых волн про¬ является только в жидкостях, содержащих воз¬ дух или другой газ; отсутствие кавитации обычно ведет к отрицательным результатам. Подробные исследования в этом направлении провели Руйе и Грабар [732, 1755]. Вельтман и Вебер [4333, 4334], Кюстер и Тейсман [3341], а также Амбр [2962] придерживаются того взгляда, что в ультразвуковом поле происходит преимуществен¬ но механическое разрушение бактерий. Тейс¬ ман и Валлхойзер [4253], так же как Хауссман, Келер и Кох 12979, 2980], сделали при помощи электронного микроскопа прекрасные снимки облученных ультразвуком и поврежденных нагре¬ ванием бактерий дифтерита. Только у облу¬ ченных бактерий можно было заметить повре¬ ждение или разрушение клеточной оболочки и плазмолиз. На основании этих данных нужно считать, что действие ультразвука на бактерии является главным образом механическим, а на¬ гревание имеет лишь второстепенное значение (см. также Мартишниг [3492, 48621). Хортон [4767] считает, что так как на поверх¬ ности бактерий происходит кавитация, то силы сцепления между бактериальной клеткой и окру¬ жающей жидкостью слабее, чем межмолекуляр- ные силы в самой жидкости. Если увеличить силы сцепления между бактериальной клеткой и жидкостью при помощи поверхностно-актив¬ ных веществ (например, лейцин, глицин, пеп¬ тон и т. д.), то разрушающее действие ультра¬ звука уменьшится. Если уменьшить силу сцеп¬ ления, нагревая взвесь, то кавитация на поверх¬ ности бактерий усилится и разрушающее дей¬ ствие увеличится. Если взять смесь бактерий (например, кислотоустойчивых бактерий, со¬ держащих воск, и кишечной палочки), у кото¬ рых силы сцепления с жидкостью различны, то при облучении ультразвуком кавитация про¬ исходит преимущественно на поверхности пер¬ вых, благодаря чему быстрота уничтожения вторых уменьшается. Хортон подтвердил пра¬ вильность этих соображений систематическими исследованиями. .
556 Глава VI. Различные применения ультразвука Луазлёр [1221] и Касахара, Огата, Камбая- си и Йосида [1025] указывают на то, что наряду с кавитацией в разрушении микробов и бакте¬ рий значительное место принадлежит окисли¬ тельному действию активированного ультра¬ звуком кислорода (см. также [3111]). Однако, с другой стороны, Руйе, Грабар и Прюдом [1756] нашли, что при наличии кавитации бак¬ терии разрушаются и в отсутствие кислорода или при добавлении редуцирующих веществ, например водорода. Последнее обстоятельство важно потому, что только при полном отсут¬ ствии окислительного действия можно при по¬ мощи ультразвука выделить из бактерий анти¬ гены в неизмененном виде. Различными исследователями (Чамберс и Вейль [433], Харви и Лумис [808], Оцаки [3705], Янь и Лю Чжу-ци [1215, 2191]) было замечено, что облученная взвесь бактерий обна¬ руживает уменьшение мутности и повышение прозрачности. Это может быть связано либо с просветлением каждой отдельной клетки в ре¬ зультате изменения степени дисперсности соста¬ вляющих ее коллоидов, либо с растворением клеточных связей. В последнем случае благо¬ даря растворению составных частей клеток в рас¬ творе должно было бы обнаружиться увеличе¬ ние количества азотсодержащих соединений и уменьшение азота бактерии. Соответствующие исследования провел Хомпеш [3045, 3046] при облучении взвеси кишечной палочки ультра¬ звуком с частотой 1 мггц и интенсивностью 3,2 вт/см2. Действительно, как показывает табл. 114, при облучении ультразвуком зна¬ чительные количества азотсодержащих соеди¬ нений переходят в раствор и азот бактерий значительно уменьшается. Таблица 114 УМЕНЬШЕНИЕ АЗОТА БАКТЕРИЙ ПРИ ДЕЙСТВИИ УЛЬТРАЗВУКА Объем взвеси бактерий, см% Общее количе¬ ство азота, мг % Количе¬ ство азота бак¬ терий, мг % Количе¬ ство азота в растворе, мг % Умень¬ шение азота бак¬ терий, % I. а) .40 59,90 17,90 42,00 б) 40 59,90 9,50 50,40 —46,9 II. а) 20 47,04 15,68 31,36 б) 20 47,04 7,84 39,20 —50,0 III. а) 10 43,12 15,12 28,00 б) 10 43,12 5,04 38,08 —66,6 Высокие температуры, так же как и добавле¬ ние различных катионов (ионы Са, Ва, Mg), значительно задерживают или уменьшают эф¬ фект. Хомпеш считает, что действие ультразвука на бактерии в основном является коллоидно-хи¬ мическим процессом, вызывающим на поверх¬ ности клетки гидратацию коллоидов, благодаря чему составные части клетки переходят в рас¬ твор. Возможно, однако, что описываемое явле¬ ние объясняется спонтанным автолизом бакте¬ рий, возникающим благодаря нарушению фер¬ ментативных реакций. К сожалению, до сих пор мало выяснен воп¬ рос о влиянии интенсивности, частоты, времени облучения, а также температуры на разрушение бактерий и вирусов. Фухтбауер и Тейсман [2848] нашли, что при повышении температуры разрушительное действие ультразвука на бак¬ терии усиливается. Замбелли и Тринчери [4514], воздействуя ультразвуком на бактериальную флору кожи, показали, что при постоянной интенсивности облучения количество бактерий прогрессивно падает при увеличении длитель¬ ности воздействия; после 30—40 мин. наступает стерилизация поверхности кожи. При неизмен¬ ных времени и интенсивности повышение час¬ тоты оказывает более сильное бактерицидное действие на кожу. При той же длительности воздействия эффект возрастает с повышением интенсивности. Удивительно, однако, что сред¬ ние дозы облучения оказывают меньшее влия¬ ние, чем малые (см. также [4206]). Вельтман и Вебер [4334] нашли при облучении Gono¬ coccus interacellularis, что выше порогового значения 0,5 вт!см2 увеличение интенсивности облучения, так же как и увеличение длитель¬ ности воздействия усиливают действие ультра¬ звуковых волн на бактерии. Изменение частоты между 1 и 3 мггц не оказывает какого-либо влияния. Дальнейшие сведения о действии ультразву¬ ка на бактерии и вирусы можно найти в работах [2850, 2851, 3165, 3167, 3205, 3209, 3706, 4092, 4170, 4202, 4270, 4478, 4769, 5111]. Предста¬ вление о важнейших видах микроорганизмов (в том числе возбудителей болезней), подверг¬ нутых действию ультразвука, дает табл. 115. Из вирусов особенно подробно был исследо¬ ван вирус табачной мозаики, причем Кауше, Пфанкух и Руска [1033] установили, что он может быть разрушен даже интенсивным воз¬ действием звука слышимых частот. Снимки под электронным микроскопом показали, что вирус распадается на много частей одинаковой вели¬ чины. По-видимому, при этом его иммунохимиче-
§12. Биологическое и лечебное, действие ультразвука 557 Таблица 115 список работ, в которых изучалось действие УЛЬТРАЗВУКА НА РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ МИКРООРГАНИЗМОВ (В ТОМ ЧИСЛЕ НА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ БОЛЕЗНЕЙ), А ТАКЖЕ НА ВАКЦИНЫ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ Aspergillus [3341] Bacteria anthracis [732, 4215, 2191] Bacteria proteus X 19 [2191] Bacteria subtilis [1215, 2191] Bacillus Calmette Guerin [4505] Brucella abortus [2020, 3326, 3905] Corynebacterium linens [3415] Кишечная палочка [49, 242, 620, 4215, 1495, 2191, 2456, 3057, 3492, 4657a] Бактерии дифтерита [1027, 1495, 2980, 3573] Бактерии дизентерии [732, 1215, 1494, 2191, 3198] Бациллы Фридлендера [1494, 4513] Бациллы Гертнера [3558] Gonococcus intracellular is [4333, 4334] Возбудитель инфлюэнцы [1215, 1848, 2962, 3221, 4486, 4499] Возбудитель коклюша [553, 1029, 2100, 2806, 4240] Возбудитель проказы [3210] Фотосинтезирующие бак¬ терии [806, 1215] Micrococcus catharrhalis [1215, 2191] Micrococcus pyogenes [3263] Пневмококки [433, 2336] Сальмонеллы [2620] Спирохеты [1494, 3095, 3164] Стафилококки [91, 732, 1215, 1494, 2020, 2456, 3045, 3046] Трихобактерии [3166] Туберкулезная палочка [732, 1187, 1756, 2676, 3213, 3214, 3326, 3525, 4205, 4333] Тифозная палочка [91, 428, 1215, 2191, 3144, 3611, 4802] Вирус хороменингита [3262] Вирус энцефалита [1023, 4084, 4086, 4486] Вирус краснухи [291] Вирус бешенства [1022, 3101, 3189, 3191, 4082, 4486] Вирус пситтакоза [3192, 4486] Вирус полиомиелита [1020, 1025, 1848, 3228, 4239] Вирус pyorrhoe (заболева¬ ние гусеницы тутового шелкопряда) [4483] Вирус табачной мозаики [1033, 1993, 2038, 3211, 3693, 4893] Вирус оспы [1026, 3679, 3680, 4238, 4485, 4507] Вирус миксомы кроликов [3190, 3220, 4502] Филярии [3364] Малярия птиц [3225, 3520, 3524] Малярийный плазмодий [3188, 3524, 3528] Трипаносомы [1494] Дифтерийный токсин [4085] Дифтерийный антитоксин [3196, 3573, 4212] Столбнячный токсин [1495, 3172, 3199, 3212, 4081, 4216] Вакцина энцефалита [3218, 4211] Вакцина бешенства [4083, 4215] Вакцина полиомиелита [3307] Вакцина тифа [4367] ские свойства не меняются, хотя исчезает ха¬ рактерный для нуклеопротеидов спектр погло¬ щения в ультрафиолете. Боймер и Боймер-Иохман [2457] облучали бактериофаги отдельно и вместе с соответствую¬ щими бактериями и не могли установить никакой связи между чувствительностью к облучению тех и других. При облучении смеси фагов и бак¬ терий первые реагируют так же, как и послед¬ ние, т. е. остаются устойчивыми или разру¬ шаются в зависимости от того, что происходит с соответствующими бактериями. Дальнейшие работы в этом направлении выполнены япон¬ скими исследователями [3064, 3208, 4233]. В общем выяснилось, что инактивация бактерио¬ фагов является функцией их величины: бакте¬ риофаги, достигающие 15 тр-, очень быстро инактивируются, более мелкие виды являются устойчивыми. Пока неясно, связано ли это с более сложной и потому легче нарушаемой формой крупных бактериофагов или дело в том, что при применявшихся до сих пор ультра¬ звуковых частотах могут разрушаться только час¬ тицы, превышающие определенную величину. Неоднократно делались предположения о сте¬ рилизации при помощи ультразвука таких жидкостей, как молоко, вода и т. п. [422, 425, 426, 430, 523, 668, 767, 1809, 2484, 2669, 2801, 2816, 3415, 3422, 3816, 3839, 4155]. Однако практическое значение эти предложения могут получить только в том случае, если удастся создать аппаратуру, позволяющую непрерывно облучать ультразвуком протекающую жидкость. Мы уже указывали выше, что разрушение бактерий и вирусов под действием ультразвука, происходящее без повышения температуры или добавления химических веществ, дает возмож¬ ность получать создающие активный иммунитет вакцины или антигены. Это показали уже в 1936 г. Флосдорф и Чамберс [428, 429, 617] и в 1938 г. Чамберс и Вейль [433], когда они после облучения пневмококков нашли в раство¬ ре вещество, которое является антигеном и стоит в одном ряду с постоянным специфическим антигеном пневмококка и его капсулярным ве¬ ществом. Дальнейшие работы в этом направлении вели Боско [2515, 2518], Браусс и Берндт [2542], Эльпинер и Шёнкер [553], Лёвенталь и Хопвуд [1219], Штумпф, Грин и Смит [2020], Кресс [3324—3326], Кнапп [4802], Замбелли, Ангела и Кампи [4513, 5109], а также многие японские исследователи [1020, 1022, 1027, 1029, 3187, 3191, 3203, 3307, 3579, 3580, 3581, 3610, 3679, 3685, 3707, 4083—4085, 4211, 4215, 4218, 4367,
558 Глава VI. Различные применения ультразвука 4368, 4477, 4480, 4485, 4486]. Например, опыты Касахара и сотрудников [1020, 1022, 1025] показали, что животные, которым вводился облученный вирус полиомиелита, не только оставались здоровыми, но у них в результате прививки появлялся иммунитет. Животные, ко¬ торым многократно вводился облученный вирус Фиг. 606. Ультразвуковая цен¬ трифуга. бешенства, оставались здоровыми и обнаружи¬ вали иммунитет при повторном заражении ви¬ рулентным вирусом бешенства. Кресс [3324—3326] провел работу по вакци¬ нации против Brucella abortus и туберкулеза. Этот исследователь придерживался взгляда, что при правильной дозировке ультразвука можно так изменить природу бактерий, что они поте¬ ряют, например, свою способность вызывать выкидыш; это дало бы возможность получать вакцины для предохранительных прививок, создающих сильный иммунитет. Положитель¬ ные результаты дали также исследования имму¬ нобиологических свойств облученных взвесей бактерий (стафилококки, стрептококки, бацил¬ лы Фридлендера), проведенные Замбелли, Анге¬ ла и Кампи [4513]. Для того чтобы при извлечении ультразву¬ ком ферментов, гормонов, вирусов и т. п. при обычной температуре из животной и раститель¬ ной клетки сочетать механическое воздействие ультразвука с центрифугированием, Жирар и Маринеско [714, 1293] поместили ультразвуко¬ вой излучатель в ротор ультрацентрифуги Ген- рио—Гугенара1). На фиг. 606 показана схема х) О конструкции и способе действия этой ультра¬ центрифуги см., например, Е. Не п riot, Е. Н u- guenard, Compt. rend., 180, 1389 (1925); Journ. Phys. Rad., 8, 433 (1927); J. Beams, Rev. Sci. Instr. (N. S.), 1, 667 (1930); а также J. Beams, E. P i c- kels, Rev. Sci. Instr. (N. S.), 6, 299 (1935). этой ультразвуковой центрифуги, приспособ¬ ленной для медицинских и химических целей. В полости Н ротора R диаметром 10 см содер¬ жится приблизительно 85 см3 жидкости. Ротор вращается со скоростью 615 об/сек. на воздуш¬ ной подушке в конусе К. В последний по воз¬ духопроводу L подается воздух под давлением 4 атм. На поверхности ротора укреплена пла¬ стинка пьезокварца Q толщиной 4 мм (собствен¬ ная частота 717 кгц). Одним электродом является сам ротор, другим—расположенная на неболь¬ шом расстоянии над ним пластинка Р. В заключение можно сказать, что применение ультразвука представляет для бактериологов- очень перспективную область исследования. 5. Лечебное применение ультразвука! Польман [1614, 1615, 1618] первый еще в 1939 г. указал на терапевтическое действие ультразвука и вместе с Рихтером и Паровым [1623] успешно применил его при лечении ишиаса и плексита. После 1945 г. в медицинской литературе появилось много сообщений об излечении, достигнутом при помощи ультра¬ звука. Относящиеся сюда работы отмечены в% библиографии звездочкой. Останавливаться на отдельных работах (их число достигает 980) значило бы далеко выйти за рамки данной книги. Поэтому на основе некоторых, наиболее характерных примеров будет дан только общий очерк значения ультразвука в медицине. Чита>- теля, особенно интересующегося этими вопро¬ сами, можно отослать к превосходной книге Польмана «Ультразвуковая терапия» [2263], к работе Кёппена «Применение ультразвука в медицине» [2250], а также к сводному обзору Лемана «Ультразвуковая терапия и ее основы» [3400]. Другие обзорные работы даны в библио¬ графии [23, 26, 380, 551, 886, 1099, 1507, 1621, 1886, 1897, 2156, 2181, 2235, 2242, 2244, 2246, 2251, 2259, 2260, 2266, 2268, 2330, 2355, 2405, 2494, 2497, 2512, 2517, 2564, 2565, 2661, 2676, 2677, 2679, 2681, 2683, 2686, 2771, 2776, 2830, 2944, 2997, 3002, 3026, 3060, 3296, 3340, 3390, 3400, 3416, 3457, 3617, 3634, 3641, 3708, 3713, 3723, 3748, 3749, 3784, 3788, 3792, 3873, 3948, 3955, 3978, 3979, 4004, 4018, 4019, 4037, 4185, 4194, 4250, 4251, 4314, 4340, 4411, 4437, 4447, 4450, 4582, 4629, 4648, 4681, 4683, 4685, 4714, 4960, 5009, 5077, 5090, 5110]. Если вспомнить все, что было сказано выше о разнообразных эффектах, вызываемых ультра¬ звуковыми волнами, то станет ясно, что высоко¬ частотные механические колебания могут оказать
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 559 определенное влияние на пораженные болезнью и здоровые части человеческого тела. Так, зву¬ ковые колебания производят массаж клеток и тканей. Этот массаж гораздо эффективнее, чем хорошо известный вибрационный массаж или массаж под водой, и, несомненно, при¬ водит к лучшему снабжению тканей кровью и лимфой. Поэтому неоднократно (Ладебург [3350, 3353], Дитц [4677]) предлагалось ком¬ бинировать действие ультразвука с обычным массажем и особенно массажем под водой. Следует указать также на тепловой эффект— нагревание ультразвуком, которое в соответ¬ ствии со сказанным в § 11 настоящей главы про¬ никает на большую глубину и, главное, может быть четко локализовано. Далее, действие ультра¬ звука существенно сказывается на структурных и функциональных свойствах протоплазмы. Еще ранние исследования Френцеля, Хинс- берга и Шультеса [649, 652], Флорстедта и Поль- мана [614], так же как и новые опыты Баум- гартла [2426, 2427], показали, что действие ультразвука стимулирует процессы диффузии через перепонки. Благодаря этому усиливается обмен веществ и повышаются регенеративные и регуляторные функции тканей. В настоящее время еще не ясно, имеет ли место при таких вызванных ультразвуком процессах диффузии прямое специфическое действие ультразвуковых волн, например давление на перепонки1). Воз¬ можно, что настоящая причина наблюдавшегося эффекта связана с происходящим в ультразву¬ ковом поле изменением температуры. Хаген, Руст и Лебовский [2955] пытались выяснить этот вопрос путем изучения осмотического дав¬ ления диализирующей перепонки при воздей¬ ствии ультразвука и без него. Они не нашли ника¬ кого изменения скорости диффузии в облученных и необлученных перепонках, если температура оставалась постоянной (см. также [3925]). К сожалению, как опыты Баумгартла, так и опыты Хагена, Руста и Лебовского были про¬ ведены на мертвых перепонках, так что нельзя считать исключенным, что ультразвук оказы¬ вает влияние на процессы диффузии в поверх¬ ностных слоях живых клеток. Для выяснения этого вопроса Леман, Беккер иЕнике [3404, 3405] исследовали влияние ультра¬ звука на прохождение веществ через биологи¬ ческие перепонки. Они нашли, например, что под действием ультразвука значительно усили- *) Такое толкование усиления процессов диффу¬ зии, как результата перепада давления, можно найти у Польмана [2263]. вается прохождение ионов хлора через кожу лягушки, причем тепло не играет при этом суще¬ ственной роли. Фейндт и Руст [2787, 3926] установили, что плазмолиз в растительных клет¬ ках усиливается при облучении. Кроме тогог нельзя считать исключенным, что в соответ¬ ствии с мнением Польмана ультразвук действует как физический катализатор, ускоряя процессы (например, обмен веществ путем диффузии), которые в нормальных условиях протекают мед¬ ленно: «Все жизненные процессы, особенно нор¬ мальные, основаны на состоянии равновесия. Нарушение этого равновесия является уже за¬ чатком заболевания. Как мы видели, действие ультразвука сводится к тому, что состояния, которые обычно устанавливаются медленно (равновесие, соответствующее здоровому сос¬ тоянию), благодаря этому воздействию устана¬ вливаются быстрее. Кроме того, облучение ультразвуком той интенсивности, которая ис¬ пользуется для терапевтических целей, оказы¬ вает на здоровые нервы и здоровую ткань уди¬ вительно слабое влияние, в то время как боль¬ ные органы и ткани заметно реагируют при такой же интенсивности ультразвука». Нельзя также забывать о том, что ультра¬ звук большой интенсивности вызывает гибель бактерий и других возбудителей болезней (см. [3752, 4021, 4329, 4330, 4334, 4476, 4805]), коагуляцию белков, деполимеризацию нитевид¬ ных макромолекул, а также различные химиче¬ ские изменения. Однако в настоящее время еще не ясно, происходит ли в тканях при нормаль¬ ных терапевтических дозах ультразвука кави¬ тация, необходимая для возникновения указан¬ ных эффектов. Недавно Леман и Херрик [4833} в резуль¬ тате очень тщательных опытов установили, что кровоизлияния (петехии), наблюдаемые в брю¬ шине белой мыши при воздействии ультразвука, обусловлены кавитацией; если произвести облу¬ чение при более высоком внешнем давлении или если повысить частоту при той же интенсив¬ ности ультразвука, то благодадаря отсутствию кавитации будет отсутствовать и повреждающее действие. Оказалось также, что ультразвуковая гиперемия основана только на тепловом дей¬ ствии и не зависит от частоты и внешнего давле¬ ния. Согласно данным Деммеля [2676] и Хинт- цельмана [886], особенно благоприятные ре¬ зультаты дает применение ультразвука при ле¬ чении невралгий и невритов (см. также [1893, 3059, 3397, 3600, 3754, 3888, 3991, 4360, 4510]). Например, при наиболее часто встречающемся
560 Глава VI. Различные применения ультразвука неврите—ишиасе по статистике 1949 г.1), из 1508 больных 931, т. е. 62%, были излечены, в 343 случаях (22,6%) наступило улучшение и только у 70 больных не было отмечено никакого эффекта. Неврит плечевого сплетения—очень часто встречающееся воспаление нервов,—как и про¬ фессиональные невриты (например, судорога скрипачей), а также невралгия затылочного нерва, хорошо поддаются лечению ультразву¬ ком. Наоборот, при невралгиях тройничного нерва действие ультразвука вызывало улуч¬ шение только в отдельных случаях [114, 886, 2676, 3322]. Очень хорошие результаты получил Хинт- цельман [885, 3022—3024] при лечении ультра¬ звуком таких ревматических заболеваний, при которых имеет место уменьшение эластичности тканей, а именно болезни Бехтерева и деформи¬ рующего спондилоза. При обеих этих болезнях облучение позвоночника приводило к значитель¬ ному повышению эластичности тканей. При де¬ формирующем спондилозе это выражается в уве¬ личении подвижности позвоночника, а при бо¬ лезни Бехтерева, кроме того, в выпрямлении тела, увеличении подвижности грудной клетки, увеличении дыхательного объема легких, умень¬ шении брюшного дыхания. Даже у больных, у которых рентгенологическая картина уже показывает типичные признаки склероза соеди¬ нительной ткани, т. е. начинающегося обызвест¬ вления связочного аппарата, после интенсив¬ ного облучения позвоночника обнаруживается значительное улучшение. О хорошем лечебном эффекте от применения ультразвука при этих заболеваниях говорят и другие авторы [2676, 3305, 3769, 4180]. Глав¬ ная польза звуковых волн заключается в этих случаях, по-видимому, в массирующем действии, что приводит к улучшению крово- и лимфо¬ обращения и в свою очередь ведет к повыше¬ нию эластичности набухших менисков позво¬ ночника. Согласно Хинтцельману [3027], вызванное ультразвуком разжижение тиксотропных гелей может играть роль при излечении таких ревмати¬ ческих заболеваний, при которых анатомические изменения связаны с обеднением тканей водой (например, дегенерация внутрисуставных связок при spondylosis deformans [2731, 3770, 4138, 4139] и патологические процессы в соединитель¬ ной и хрящевой тканях при болезни Бехтерева). х) Взято из книги Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschall-Tagung, 1949), .Zurich. По Хинтцельману, при этом имеет место вызван¬ ное ультразвуковыми колебаниями межмицел- лярное перемещение воды в фазовых структурах и выделение тепла на границах фаз. Другие работы, посвященные действию ультразвука на такие ревматические заболевания, как артриты, артрозы и др., приведены в библиографии [2772, 3162, 3312, 3418, 3433, 3532, 3533, 3799, 3975, 3977, 4286, 4293, 4301, 4511, 4524, 4575, 4662, 5053, 5066]. Согласно Шольтцу [1881, 1883, 40201 и Хенке¬ лю [828], астма и эмфизема также принадлежат к заболеваниям, которые с успехом можно ле¬ чить ультразвуком. Интересно отметить, что при лечении больных астмой звуковые волны, кото¬ рые, как известно, плохо проникают сквозь ткани, содержащие много воздуха, распростра¬ няются вдоль альвеолярных перегородок, ока¬ зывая здесь такое же спазмалитическое дей¬ ствие, как и в других частях тела. Относитель¬ но лечения ультразвуком астмы сообщают Анстетт [2333, 2334], Бунсе и Мюллер [2576], Экерт [2730] и Потен [3781] (см. также [2601]). По Хинтцельману [886], довольно часто встречающиеся предменструальные спазмы мат¬ ки, а также спастические запоры снимаются при соответствующем воздействии ультразвука (см. также [2991]). Винтер [2164] и Хинтцельман [886] лечили ультразвуком многие случаи кон¬ трактуры Дюпюипрена. После нескольких сеан¬ сов продолжительностью 5—10 мин. отмечалось увеличение подвижности больного пальца, уменьшение отечности и болезненности, а также повышение эластичности кожи (см. также [3632]). Согласно Деммелю [2676], ультразвук хо¬ рошо применять при лечении переломов позвон¬ ков: действие звуковых волн уничтожает кон¬ трактуру, которая сопровождает каждый кост¬ ный перелом, и благодаря улучшению крово¬ снабжения костной и других тканей приводит к затуханию воспалительных процессов [2555, 2961, 3348, 3351, 4710]. О дальнейшем приме¬ нении ультразвука в хирургии см. [2013, 3349, 3730, 4316, 4858]. Неоднократно описанное при применении ультразвука улучшение крово- и лимфообраще¬ ния в тканях давало основание использовать ультразвук также при лечении плохо заживаю¬ щих язв. По статистике 1949 г.1) из 256 случаев язв голени (Ulcus curis) при действии ультра¬ звуком в 55,8% случаев наступило излечение, а в 19,2%—улучшение (см., например [3248, 3352, 3766, 4601, 4723]). Точно так же от¬
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 561 мечалось благоприятное действие * ультразвука на трудно заживающие! повреждения кожи, вызванные рентгеновскими лучами [3556]. Бухтала [2563] удалял при помощи ультра¬ звука кожные бородавки; звуковые волны от источника *герез восковой шар диаметром 1 см воздействовали непосредственно на бородавку. После включения источника ультразвука воск расплавляется и погруженная в восковой фон¬ танчик бородавка в течение 40 сек. очень сильно нагревается. Через несколько дней бородавка отпадает, а место, на котором она находилась, заживает без всякого рубца/. О дальнейшем при¬ менении ультразвука в дерматологии см. [2449, 2853, 2910, 3249, 3270, 3690, 3993, 4202, 4372, 4436, 4442, 4698, 4699, 4722]. Во многих работах изучалось действие уль¬ тразвука на злокачественные опухоли—карци¬ номы и саркомы. Уже в 1934 г. Накахара и Ко- баяси [1393] облучали опухоли мышей. Влияния на подкожную опухоль не было обнаружено, но рост имплантированной непосредственно в кожу опухоли был стимулирован даже после единич¬ ного облучения. Позже Хаяси [811, 812] и Хи- рохаси и Хаяси [889, 2981—2983, 3028, 30291 показали, что развитие опухолей крыс в зави¬ симости от интенсивности облучения может быть стимулировано или задержано, а в некоторых случаях опухоль даже резорбируется. Намикава [1394] нашел, что саркома кур может быть раз¬ рушена звуковым облучением. Бек и Крантц [1118] облучали ультразвуком с частотой 300 кгц крысиную саркому Уокера 318, причем опу¬ холь площадью 1 см2 погружали непосред¬ ственно в масляный фонтанчик высотой 1—2 см, возбуждаемый источником ультразвука. После нескольких сеансов облучения (продолжитель¬ ность каждого сеанса 2 мин.) можно было отме¬ тить небольшое усиление гликолиза и отчет¬ ливую задержку роста опухоли. Аулер и Войт [128], воздействуя ультразвуком с частотой 1000—1500 кгц на асцитную форму карциномы мыши in vitro, получили разрушение раковых клеток. Повреждение клеток, выражавшееся в разрыве ядер и нарушении целости клеточной оболочки, становилось все более значительным по мере увеличения интенсивности облучения, продолжительности воздействия и степени раз¬ ведения материала. Разрушения находившихся тут же эритроцитов не наблюдалось. Сведения о дальнейших опытах по облуче¬ нию сарком и других опухолей животных с ча¬ стично положительными и частично отрица¬ тельными результатами содержатся в следую¬ щих работах: [2585, 2696, 2697, 2775, 2821, 2942, 2978, 3576, 3616, 3673, 4234, 4441 4446 4451, 5007]. Хорват [910, 3058, 3061] в 1944 г. первый использовал ультразвук для воздействия на сар¬ кому человека. Ему удалось вызвать обратное развитие и исчезновение кожных метастазов. Облучение ультразвуком с частотой 800 кгц производилось таким образом, что источник зву¬ ка в течение 15 мин. совершал круговое движе¬ ние над опухолью. Контактным веществом служила индифферентная рентгеновская мазь. После облучения обнаружены гиперемия и по¬ явление небольшого отека; кроме того, образо¬ валось несколько пузырей, напоминающих пузы¬ ри при ожоге; через несколько дней они под¬ сохли. Через 8 дней после воздействия опухоль оказалась слегка вдавленной, а через 4 недели на ее месте образовался нежный рубец. Гистологи¬ ческое исследование уже через 3 дня после облу¬ чения обнаружило полную фрагментацию опу¬ холевых клеток. Дайрофф и Хорват [547] указывают, что в этих случаях гистологически обнаруживаются обломки разрушенных саркоматозных клеток опухоли, причем отмечаются резкие отличия от тех изменений, которые появляются при облу¬ чении клеток опухоли радием или рентгенов¬ скими лучами. Эти последние воздействия, как известно, вызывают дегенерацию клеток при сохранении ими, однако, нормальной структуры; в этих случаях нет разрушения клеток с обра¬ зованием обломков. Через несколько дней после облучения ультразвуком клетки опухоли пол¬ ностью исчезают и образовавшиеся в тканях пустоты заполняются соединительной тканью. Хорват [911, 913], применяя описанный в п. 1 настоящего параграфа метод передачи звука от источника через воду, получил также хорошие результаты при облучении раковых опухолей (плоскоклеточная и базальноклеточная карциномы). Деммель [2676] и Кемпер [3248], а также Вебер [4442, 4444, 4446, 4448] сообщают о нескольких случаях излечения кожного рака в результате воздействия ультразвука. Однако наряду с этими положительными ре¬ зультатами имеется целый ряд случаев, в кото¬ рых облучение ультразвуком карцином кожи не дало никакого эффекта [2486, 2487, 3049, 3645, 3990, 4180]. Пока остается еще не ясным, поддаются ли и в какой мере большие, лежащие в глубине тела опухоли избирательному дейст¬ вию ультразвука. (Относительно воздействия ультразвука на язвы желудка и сходные внут¬ ренние очаги заболевания см., например, [2684, 3334—3336, 4181, 4811,4820,4871].) Точно так 36 л. Бергман
562 Глава VI. Различные применения ультразвука же открытыми остаются вопросы о наиболее подходящей интенсивности и продолжительно¬ сти облучения, а также о выборе нужной для получения лечебного эффекта частоты звука. Далее пока еще ничего нельзя сказать о стой¬ кости излечения. Вообще нужно отметить, что в настоящее время мы еще слишком мало знаем о специфическом действии ультразвуковых волн на больные клетки. При ультразвуковой тера¬ пии наряду с чисто механическим и тепловым действиями должны, несомненно, играть роль так¬ же химические и коллоидно-химические процес¬ сы. По-видимому, успешными оказались новые опыты Вебера и Цинка [4455] с комбинированным рентгеновским и ультразвуковым облучением. Предметом многочисленных исследований было действие ультразвука на различные ткани и внутренние органы животных и человека. Уже в 1940 г. Конте и Делоренци [464] обнаружили особенно большую чувствительность к ультра¬ звуку мозга и селезенки. Менее чувствительны фибробластические, миелобластические и эндоте¬ лиальные ткани, а наибольшей устойчивостью обладают эпителии. Другие данные относительно влияния ультразвука см. в следующих работах: на селезенку [3062, 3295, 3575], на печень [3295], на почки [2544, 2545, 3283], на мозг [1258— 1261, 2680, 3017, 3420, 4652, 4653, 4760, 5054], на отдельные ткани и мышцы [2401, 2423, 2424, 2557, 2864, 3443, 3714, 4466, 5102]. Относительно применения ультразвука в ги¬ некологии сообщается в следующих работах: [2298, 2525, 2546, 2599, 2710, 2822, 2872, 2947, 2948, 3063, 3935, 4236, 4260, 4261—4263, 4284, 4452, 4635, 4883]. В отдельных случаях ультразвук применялся и при лечении глазных болезней, например с целью вызвать просветление помутневшего стекловидного тела или рубцов на роговице, а также для лечения длительно незаживающих воспалений роговицы и сетчатки. Однако имею¬ щиеся до сих пор результаты опытов на живот¬ ных [2203, 2520, 2941, 2958, 2959, 2999, 3381а, 3598, 4042, 4043, 4908], так же как и немногочис¬ ленные данные о действии на человеческий глаз [2370, 2371, 2999], еще совершенно недостаточны для того, чтобы сейчас получить даже относи¬ тельно ясное представление о возможности те¬ рапевтического применения ультразвука в оф¬ тальмологии [4041]. Ультразвук применялся также в различных случаях при лечении болезней уха. В 1927 г. Фосс [1387 2105] пробовал лечить хроническую тугоухость (отосклероз) при помощи сконструи¬ рованного Мюльвертом [1385] ленточного теле¬ фона (см. гл. II, § 3) путем облучения уха ультра¬ звуком с частотой 30—65 кгц\ при этом в отдель¬ ных случаях Фосс получил временное улучше¬ ние. Эти опыты как будто с положительным ре¬ зультатом были повторены затем Гаммом [773— 775] и Диссбахером [511, 512]. В то же время Копилович и Цукерман [1111] сообщают о бла¬ гоприятных результатах действия ультразвуко¬ вых волн, полученных при помощи магнито¬ стрикционного излучателя, при лечении хро¬ нического воспаления среднего уха и спаечных процессов, в то время как при лечении отоскле¬ розов не было отмечено никакого улучшения. Однако Френцель, Гинсберг, Шультес и Шейф [651, 653] не смогли подтвердить этих данных о лечебном действии ультразвука. Сила звука, создаваемая ленточным телефоном, слишком ма¬ ла, чтобы вызвать через воздух глубоко про¬ никающее в ухо воздействие, как это показал в очень обстоятельной работе Первитцкий [1554]. После того как Ройтер [1704] в 1932 г. снова сообщил о положительных результатах лечения, дальнейшие исследования были проведены толь¬ ко в 1948 г. Витом [4469], работавшим с частотой 500 кгц и интенсивностью 0,3—0,5 вт/см2; они дали у различных пациентов устранение субъ¬ ективных ушных шумов и отчетливое улучше¬ ние способности слышать шепот. Вите [4409, 4410], затем недавно Менцио и Скала [3545], Портман и Барбе [3797], а также Замбелли [4512], пользуясь ультразвуком, получили ле¬ чебный эффект при болезни Меньера, ушных шумах, хроническом отите и отосклерозе. В за¬ ключение нужно сказать, что полученные до сих пор клинические данные еще очень противоре¬ чивы; достоверные выводы могут быть сделаны только на основании большего материала, чем тот, который мы имеем в настоящее время. Опыты облучения уха животных, главным образом с целью повреждения органа слуха ультразвуком, были проведены Герстнером [2874], Науманом [3630], Вислонцилом [4346], Гилбертом и Гавейном [2888], Борншайном и Крейси [2513, 3323]. Дальнейшие работы о влиянии ультразвуко¬ вых волн на ухо приведены в библиографии [2820, 3603, 3628, 3629, 3631, 3796, 4345, 4515, 4817, 4947, 5050j. В этой связи следует указать на две работы Кунце и Китца [3342, 3344], в которых показано, что звуковые колебания с частотой 20—175 кгц вызывают в ухе восприя¬ тие звука, если магнитострикционный излу¬ чатель своей излучающей поверхностью прикла¬ дывается к определенным участкам головы. По¬ этому обычное утверждение, что для человече-
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 563 екого уха верхняя граница слышимости соот¬ ветствует частоте 20 кгц, должно быть допол¬ нено указанием, что при костной проводимости орган слуха человека может воспринимать и бо¬ лее высокие частоты (см. также [2647]). Во многих работах (Бек [2434], Борвитцкий [2519], Элстерман и Хардт [2741], Гальсшейдт, Хольфельд и Рейнфальд [2960], Герман [3005], Кнаппворст [3285], Лафоре [3355],Пролл [4963], Шлодтман [3980, 3981], Виллерт [4424, 5096]) имеются данные относительно использования ультразвука при лечении болезней рта, зубов и челюстей. При этом были получены благопри¬ ятные результаты при миогенном сжатии челю¬ стей (тризме), послеоперационных невритах, остром синусите, простых гингивитах, так же как при размягчении и быстрой резорбции оста¬ точных уплотнений и ликвидации воспалитель¬ ных процессов. Бесполезным оказалось приме¬ нение ультразвука при лечении пульпитов, гранулом, цист и хронических артритов. Хенкель [2996] изучал влияние ультразвука на свойства зубоврачебного цемента и устано¬ вил, что облучение ультразвуком повышает твер¬ дость цемента и увеличивает его способность противостоять коррозии (см. § 6, п. 3 настоя¬ щей главы). В патенте Крамера [3317] предла¬ гается включить магнитострикционный ультра¬ звуковой излучатель в число зубоврачебных инструментов. Большое число работ [2306, 2320, 2366, 2495, 2712, 2726, 2841, 2843, 2992, 3032, 3033, 3282, 3388, 3739, 3740, 3741, 3945, 3951, 3996, 3999, 4195, 4203, 4361а, 4443, 4757, 5037] посвя¬ щено действию ультразвука на нервную систему. Как следует из обзорной статьи Штулфаута в книге Польмана [2263], весьма вероятно, если не достоверно, что в получении лечебного эффекта при воздействии ультразвука решаю¬ щую роль играет вегетативная нервная система. Это мнение подтверждается тем обстоятельством, что известны случаи излечения, основанные не на прямом действии ультразвука на очаг бо¬ лезни, так как последний находился далеко от места облучения. Это заставляет предполагать, что ультразвук влияет на организм через реф¬ лекторную дугу. Согласно Шмитцу и Гофману [3999], здесь могут существовать два пути. Во-первых, возможно, что звуковая энергия, воздействующая на какие-либо клетки, вызы¬ вает раздражение, которое само по себе еще не имеет лечебного действия и только ответная реакция больного организма на это раздраже¬ ние, идущая через вегетативную нервную си¬ стему, определяет терапевтический эффект. Во- вторых, возможно, что звуковые 'колебания прямо воздействуют на элементы нервной си¬ стемы и непосредственно обусловливают повы¬ шение регулирующих влияний последних на функции данного органа. Для разрешения этих вопросов Шмитц и Гофман [3999] изучали на изолированных нервах лягушки, существует ли специфическое действие ультразвука на нерв и каков его механизм. Путем сравнения кривых токов действия нервов при воздействии ультра¬ звука и тепла, опытов с раздражителями и мик¬ роскопических исследований было выяснено,, что возбуждение нервов ультразвуком или теп¬ лом невозможно без повреждения тканей. На¬ гревание нерва поглощенной звуковой энергией вызывает такую же блокаду нервной проводи¬ мости возбуждения, как и обычное тецло. Выз¬ ванная облучением ультразвуком разность тем¬ ператур между внутренними участками нерва и окружающей тканью обусловливает блокаду нервов; тем самым становится возможным невро- терапевтический эффект. В результате тщательных опытов Фрай и со¬ трудники [2841—2844, 5079] установили, что у лягушек можно вызвать паралич задних ко¬ нечностей путем кратковременного облучения области спинного мозга ультразвуком с часто¬ той 1 мггц и интенсивностью 30—70 вт/см2. Этот эффект зависит от амплитуды ультразвука, а при импульсном облучении (см. ниже)—от длительности импульсов и их числа. Патологи¬ ческое действие оказалось не зависящим от внешней температуры и гидростатического дав¬ ления. Эффект не исчезал даже при давлении 20 атм, следовательно, он не мог быть вызван кавитацией. Более того, воздействие ряда очень слабых доз ультразвука, следующих с интер¬ валами в несколько минут, ведет к параличу. Это значит, что аккумуляция ультразвуковых ударов, вызывающих в отдельности обратимый биологический эффект, приводит к необратимым повреждениям. Явления нагрева при этом не играют, по-видимому, никакой роли. Фрай и сотрудники, далее, считают, что они установили различие чувствительности к ультра¬ звуку периферической и центральной нервных систем. Только в последней наблюдается отме¬ ченное выше повреждение при воздействии боль¬ шими интенсивностями ультразвука. Пока не яс¬ но, воздействует ли ультразвук на клеточные обо< лочки или на внутренние участки клетки. Во всяком случае, для нейроанатомии возникает интересная возможность вызывать локальные повреждения в центральной нервной системе-. Последнее впервые было осуществлено Линном 36*
564 Глава VI. Различные применения ультразвука и сотрудниками [1259—1261] путем воздействия сфокусированного ультразвука. Недавно Уолл, Фрай, Степенс, Туккер и Леттвин [4361а, 5079] повторили эти опыты. На обнаженном мозге кошки удалось получить точно локализованные глубокие зоны разрушения, причем удалось повредить только большие нейроны, в то время как кровеносная система и окружающие ткани остались нетронутыми. В этой связи следует, между прочим, указать, что, по данным Коронини и Лассмана [2651, 2652], при микроскопическом изучении нервной ткани после воздействия ультразвука отмечается уси¬ ление импрегнации этой ткани серебром по Гратцлю. Облучение разрыхляет ткань, благо¬ даря чему в нее лучше проникает раствор азотнокислого серебра; поэтому серебро в более короткий срок и более интенсивно откладывается в нервной ткани, чем это имеет место при упо¬ треблявшихся до сих пор методах. Очень важным является часто возникавший вопрос о том, сопровождается ли повреждающее влияние ультразвука последействием, как это имеет место при облучении рентгеновскими лу¬ чами. Здесь прежде всего нужно сказать, что ультразвуковые волны существенно отличаются от рентгеновских лучей в том отношении, что их действие не аккумулируется. Чтобы выяснить вопрос об ультразвуковых повреждениях, Польман [1623] уже в 1939 г. подверг действию ультразвуковых волн возра¬ стающей интенсивности свои пальцы, на которых благодаря отражению от костей может быть до¬ стигнута особенно большая интенсивность воз¬ действия. Облучение продолжалось до тех пор, пока не было обнаружено заметного эффекта. Он выразился в красном отеке толщиной 3— 4 мм, который, однако, исчез уже через два часа, не оставив никаких следов. Кроме того, чтобы показать, что при частом воздействии ультра¬ звука меньшей интенсивности не возникает ни¬ каких латентно развивающихся повреждений, Польман в течение 8 недель ежедневно в про¬ должение 5 мин. облучал ультразвуком мякоть ладони; он не обнаружил какого-либо повре¬ ждающего действия (см. также [1393]). При больших интенсивностях на коже могут образоваться пузыри; однако это не ожоговые пузыри, возникающие при чрезмерном воздей¬ ствии тепла, а поднятия эпидермиса, которые через несколько дней проходят. При ультразву¬ ковой терапии такие повреждения должны быть исключены хотя бы потому, что они связаны с неприятными для пациента болевыми ощуще¬ ниями. Поэтому, если иногда в литературе попадаются сообщения о повреждениях при терапевтическом применении ультразвука, то это почти всегда объясняется ошибками в работе или слишком большой дозой. Из упоминавшихся выше в этом пункте опытов Лемана и Херрика [4833] следует, что при интенсивности 1— 2 вт!см2 при непрерывном облучении или 4 вт!см2 при массирующем воздействии в тка¬ нях не отмечается кавитации, которая могла бы повести к повреждающему действию. Первой предпосылкой для того, чтобы избе¬ жать ультразвуковых повреждений, является знание противопоказаний к применению ультра¬ звука [380, 2799]. Согласно Пецольду [3751], следует исключить воздействие ультразвука на беременную матку от зачатия до родов, на поло¬ вые железы, паренхиматозные органы, а также на области передней и задней проекций сердца и шейных ганглиев у сердечных больных. Да¬ лее, абсолютно противопоказано облучение зло¬ качественных опухолей головного и спинного мозга, а также применение ультразвука при симптомных невралгиях (с невыясненным диаг¬ нозом), эмфиземобронхитах и инфильтративных процессах в легких. Согласно Бухтала [2562, 2566], после облучения молодых растущих кос¬ тей наступают необратимые повреждения эпифи¬ зов (см. также Барт и Бюлов [2399, 2568], Ма- натцка [3480],Майно [3475, 3476], Паслер [3727] и Зейлер [4056]). Дальнейшие данные относи¬ тельно противопоказаний, побочных эффектов и возможности повреждений при ультразвуко¬ вой терапии можно найти в следующих работах: [2541, 2645, 2732, 2898, 3018, 3168, 3169, 3297, 3300, 3301, 3401, 3742, 3751, 4190, 4350]. В современных терапевтических установках рукоятки покрыты поглощающей ультразвук резиновой губкой, благодаря чему исключена возможность перехода ультразвуковых волн из головки излучателя в руку работающего и тем самым нанесения повреждений последнему [3346, 3347]. В этой связи интересны некоторые данные американских авторов о действии распростра¬ няющихся в воздухе очень интенсивных звуко¬ вых волн, излучаемых современными ультра¬ звуковыми сиренами или мощными свистками. Согласно Аллену, Фрингсу и Руднику [100], а также Элдреджу и Парраку [2733], лица, подвергающиеся действию таких волн, жалуются на недомогание и легкое головокружение; по¬ следнее может быть вызвано нарушением чув¬ ства равновесия. Если при воздействии мощ¬ ного ультразвука держать рот открытым, то в нем появляется чувство покалывания, а в носу
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 565 появляется сходное, но значительно более не¬ приятное ощущение. Почти всегда лица, под¬ вергшиеся воздействию таких волн, так же как, между прочим, лица, работающие вблизи реак¬ тивных самолетов [2570, 2571], а также с куз¬ нечными и пневматическими молотами [3139] и другими производящими шум машинами1), испытывают необычайную усталость, подлинная причина которой остается пока невыясненной. Дэвис [487, 2667, 2668] сообщает о таких же явлениях, которые часто называют «ультразву¬ ковой болезнью» [3758]. Возможно, как это предполагает Тиллих [5058], что вызываемое ультразвуком снижение сахара крови является причиной наблюдаемых у облученных усталости и потребности в сне (см. также Гроньо [4742]). С точки зрения медицины представляет интерес большое число работ, сообщающих о результа¬ тах действия ультразвука на различные веще¬ ства (в частности, жидкости), входящие в состав организма животных и человека. После того как уже в 1936 г. Хорикава [907] изучал изме¬ нение белков крови после облучения селезенки или печени, а Сибуя [1928] исследовал влияние ультразвука на физические свойства крови и со¬ держащейся в ней каталазы, в последнее время выполнен еще ряд исследований о влиянии ультразвука на кровь человека й животных. В части работ изучалось действие ультразвука на сыворотку крови in vitro [2451, 3409, 3522, 3592, 4182,4453,4498,4526—4528, 4888], в дру¬ гих работах исследовалась кровь людей и живот¬ ных, подвергнутых облучению [2436, 2587, 2900, 4148, 4149, 4191, 4193, 4365]. В облученной in vitro сыворотке в основном обнаружена денатурация белков плазмы, как это уже сообщалось в ^ 9 настоящей главы на основании данных Прюдома и Грабара. Вебер с сотрудниками [4453, 4526—4528] специально занимались вопросом о том, обнаруживаются ли вызываемые ультразвуком изменения белков сыворотки также в обычных серологических реакциях и наблюдаются ли при этом известные закономерности, как это имеет место, например, у сифилитиков. О гемолизе, вызванном воздействием ультра¬ звука, подробно говорилось в п. 3 настоящего параграфа; здесь нужно только добавить, что *) Бюгар, Геннек и Зелц [2571] изучили частоту ультразвука, испускаемого круговой пилой, строгаль¬ ным станком, газовой турбиной и различными самоле¬ тами, находящимися на земле. Такие же измерения с шумными машинами и бытовыми приборами выпол¬ нили Шавасс и Леман [2629], а с турбореактивными самолетами—Госе [2876]. при дозах нормальной ультразвуковой терапии in vivo гемолиз наступить не может (см., напри¬ мер, Руст и Фейндт [3926]). Влияние ультра¬ звука на лейкоциты in vitro исследовали Штул- фаут и Вуттге [4197], Вит [4884] и Йоконава [4503]. Эти авторы установили, что некоторый процент лейкоцитов исчезает при облучении раньше, чем проявится какое-либо изменение эритроцитов. Устойчивость лейкоцитов к воз¬ действию ультразвука у людей в возрасте старше 50 лет выше, чем в более молодые годы, и резко снижается при лихорадочных состоя¬ ниях. Дитц [2695] показал, что кривые зави¬ симости устойчивости лейкоцитов от интенсив¬ ности ультразвука характерно отражают физио¬ логические и патологические процессы в организ¬ ме, что, возможно, является основой для разра¬ ботки соответствующей методики исследования. Согласно Штулфауту [4193], в облученной сыворотке крови увеличивается количество свя¬ занного билирубина. Хунцингер, Зюльман и Виоллье [3092, 3093] исследовали действие ультразвука на свертываемость плазмы, а также на синовиальные жидкости. В первом случае обнаружено увеличение времени свертывания, по-видимому, в результате дезактивации про- тромбиновой системы (см. также [3822, 4532]); во втором случае наблюдалось уменьшение вяз¬ кости. В США в настоящее время для измерения свертываемости крови широко используется опи¬ санный в гл. IV, § 2, п. 7 ультразвуковой виско¬ зиметр «Ультравискозон». При этом оказывается возможным на основании различий во времен¬ ной зависимости вязкости проб свертывающейся крови (гематосонограммы) идентифицировать различные группы психических больных [4776]. Бюсси и Дова [2585, 2587] в опытах на кры¬ сах in vivo смогли установить значительное изменение картины крови после облучения. Эйлер и Скарцинский [4700] нашли в крови облученных животных увеличение содержания пировиноградной кислоты. Шпехт, Рюлике и Хаггенмиллер [4148, 4149] при взятии крови из облучавшегося места (например, нижней ко¬ нечности) наблюдали увеличение числа лейко¬ цитов и наличие сдвига их формулы влево, вплоть до появления миэлоцитов. При более длительном облучении происходило исчезнове¬ ние лейкоцитов (см. также [4846]). Штулфаут [4191, 4193] нашел после облу¬ чения уменьшение общего количества белков крови, а также сдвиги во взаимоотношении от¬ дельных белковых и глобулиновых фракций, что говорит об изменении их структуры. Штул¬ фаут отсюда сделал заключение, что облучение
566 Глава VI. Различные применения ультразвука человеческой ткани, например мышечной, при¬ водит к аналогичным изменениям структуры коллоидных составных частей клетки. Тем са¬ мым оказывается возможным осуществить при помощи ультразвука своего рода направленную или специфическую раздражающую терапию (см. также сводные обзоры Лемана [3394] и Вебера [4449]). Хорникевич, Граулих и Шульц [3052— 3054] установили, что после облучения в здоро¬ вых и больных тканях изменяется концентрация водородных ионов pH. Действие ультразвука на дыхание тканевых и кровяных клеток исследовали Овада [1482], а также Леман и Форшютц [3413]; Цуге [2074] изучал изменение межуточного углеводного об¬ мена в печени. Нужно еще упомянуть о нескольких интерес¬ ных с медицинской точки зрения работах по действию ультразвука. Кузано [1157] изучал действие ультразвука на фармакологические свойства гормонов и вегетативных ядов. Сосудо¬ суживающее действие адреналина заметно умень¬ шилось, возбуждающее матку действие умень¬ шилось незначительно, а влияние на кишечник атропина и пилокарпина совершенно не подверг¬ лось изменению в результате облучения. Другие работы, главным образом японских авторов, приведены в библиографии [3170, 3186, 3217, 3219, 3222, 3684, 4080, 4217, 4237, 4497, 4509]. Касахара и сотрудники [1028, 1030, 1328, 3226, 3557] изучали действие ультразвука на ферменты молока. Наряду с гомогенизацией мо¬ лока, обусловленной уменьшением размеров жи¬ ровых капель (см. также [1297, 4235] и § 5, п. 1 настоящей главы), наблюдается уменьшение об¬ разования сливок и разнообразное влияние на отдельные ферменты, в частности на оксид азы, а также разрушение аскорбиновой кислоты (ви¬ тамина С) (см. также [2435, 3235, 3678]). Сведения об изменении под действием ультра¬ звука аскорбиновой кислоты в водном растворе, сыворотке и крови содержатся в старой работе Морена [1366], в которой показано, что облу¬ чение ультразвуком вызывает окисление аскор¬ биновой кислоты, если раствор ее содержит воздух или кислород (см. также Касахара и Ка- вашима [1021]). Гарей и Беренчи [2865] нашли, что бензо- пирен после облучения теряет свои канцеро¬ генные свойства. Чамберс и Флосдорф [424] обнаружили дезак¬ тивацию пепсина ультразвуком. Мийо и Прю¬ дом [3569] также нашли, что содержащиеся в кристаллическом пепсине протеолитические ферменты пепсин и катепсин при облучении в водном растворе дезактивируются в результате окисления. К аналогичным результатам пришли Неймарк и Мошер [4890]. Согласно данным Вольфа [2167], облучение ультразвуком снижает способность инсулина уменьшать содержание сахара в крови; при длительном облучении это свойство инсулина полностью исчезает. Анало¬ гичные результаты получил Швирс [4045]. Гор и Тиле [719, 2057] нашли, что эргостерин разрушается при облучении ультразвуком; в ка¬ честве конечного продукта получилось вещество темно-желтого цвета, химическая природа кото¬ рого пока еще не выяснена. Данные о действии ультразвука на некоторые интересующие меди¬ ков вещества (например, дигитонин, лактофла¬ вин, пенициллин, туберкулин, а также различ¬ ные витамины) содержатся в следующих рабо¬ тах: [31, 32, 3194, 3224, 3521, 3589, 3642, 3681, 3845, 4476, 4482]. Вряд ли нужно особенно подчеркивать, что диспергирующее, эмульгирующее и окисляющее действия ультразвуковых волн будут играть в будущем большую роль при приготовлении лекарств [54, 55, 2257]. Так, например, исполь¬ зуемый при лечении хронического суставного ревматизма и туберкулеза ультрахризол пред¬ ставляет собой полученный путем озвучивания 0,25-процентный микродисперсный коллоидный раствор золота. В качестве другого примера можно указать на данные Кини [1035], согласно которым при помощи ультразвука удается так тонко диспергировать адреналин в оливковом масле, что образуется препарат, позволяющий получить длительное улучшение состояния аст¬ матиков. Гор и Ведекинд [32] сообщают, что не исключена возможность увеличить при по¬ мощи облучения ультразвуком усвояемость пи¬ щевых жиров (маргарина и др.). Майерс и Блум¬ берг [1392] приготовили при помощи ультра¬ звука жировые эмульсии для внутривенного вливания. В этой связи нужно рассмотреть упоминав¬ шееся уже в § 5, п. 2 и в § 12, п. 4 настоящей главы экстрагирующее действие ультразвука, которое в первую очередь заключается в том, что извлечение веществ из растительных и живот¬ ных клеток происходит без значительного на¬ гревания [429, 755, 4311]. Новые опыты Катте и Шпехта [4788] показывают, что при помощи ультразвука можно, например, экстрагировать из трупов органические яды для судебно-меди¬ цинских целей. Так, удалось изолировать в до¬ статочных для взвешивания количествах даже легко распадающееся производное барбитуровой кислоты—эвипан. Пробы, подвергнутые дей¬
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 567 ствию ультразвука, дают вдвое больший выход яда, чем при употребляющихся обычно методах. Ультразвук может найти практическое приме¬ нение в гистологической технике, что видно из приведенных выше в этом пункте данных Ко- ронини и Лассмана о новом методе импрегни- рования тканей серебром. Бухмюллеру [2560, 2561] также удалось путем применения ультра¬ звука значительно ускорить заливку кусочков органов в парафин без нагревания и в условиях полного сохранения структуры тканей. Холланд и Шультес [894], а также Флорстедт и Польман [614] впервые показали, что если использовать мази и другие жидкие медикаменты в качестве промежуточной среды между источ¬ ником ультразвука и кожей, то под действием высокочастотных колебаний эти вещества осо¬ бенно глубоко проникают в кожу. Другие ра¬ боты, относящиеся к этому вопросу, приведены в библиографии [2789а, 2891, 4005, 4467, 4518, 4727, 5003, 5067]. В § 5, п. 6 настоящей главы было уже указано на возможность использова¬ ния туманов, получаемых при помощи ультра¬ звука, в ингаляционной терапии, ввиду их высо¬ кой дисперсности. Кроме рассмотренных выше собственно тера¬ певтических применений ультразвука, он может быть использован в медицине также и в диагно¬ стических целях; на это указывали уже в 1940 г. Гор и Ведекинд [32]. В 1942 г. Дюзик [533, 2715, 2716, 2719] сообщил об ультразвуковом диагно¬ стическом методе исследования мозга. Исследуе¬ мый объект пронизывается слабым остро напра¬ вленным ультразвуковым пучком (/=1,25 мггц), и интенсивность проходящего ультразвука реги¬ стрируется фотографически при помощи звуко¬ приемника, усилителя и неоновой лампочки. Источник и приемник звука жестко укрейлены друг против друга и при их совместном «построч¬ ном» движении получается картина, состоящая из темных и светлых участков (гиперфонограм¬ ма), на которой места расположения заполненных ликвором полостей, так называемых желудоч¬ ков, вследствие их меньшей по сравнению с мас¬ сой мозга способностью поглощать ультразвук выглядят светлыми на темном фоне. Изменение расположения желудочков по сравнению с нор¬ мальной картиной дает возможность обнаружить наличие опухоли мозга и поставить диагноз. Опыты, проведенные в последнее время этим методом на живом мозге в США Хютером, Бол¬ том, Баллантайном и другими исследователями [2377, 3077, 4590, 4642, 4775], а в Германии Гюттнером, Фидлером и Петцольдом [2952], показали, однако, что получаемые таким спо¬ собом «ультрасонограммы» страдают существен¬ ными недостатками, обусловленными чисто фи¬ зическими причинами. Череп, наполненный во¬ дой, вследствие разной проницаемости различ¬ ных его костей для ультразвука дает картину, сходную с той, которую дают желудочки мозга. Поэтому трудно установить истинное распо¬ ложение этих желудочков. Согласно сообщению Хютера и Розенберга [4776], в Америке пыта¬ лись улучшить методику Дюзика, производя сквозное облучение черепа при различных час¬ тотах и, следовательно, при неодинаковом по¬ глощении ультразвука костями и содержимым черепа и выделяя из полученных картин рас¬ четным путем при помощи электронного счетного устройства детали, обусловленные только со¬ держимым черепа. Данные о поглощении ультразвука костями и тканями человека можно найти в работах Эше [2757], Фрая [4720], Хютера [3072, 3075], а также Тейсмана и Пфандера [4252]. Исследо¬ вания проникновения ультразвука через височ¬ ные кости выполнили Зейдль и Крейси [4055]. Для полноты обзора нужно отметить, что Денье [502, 503] также сконструировал ультра- соноскоп для того, чтобы с его помощью опре¬ делять расположение таких внутренних органов, как сердце, печень, селезенка и др., а также устанавливать происходящие в них изменения. Кейдель [1036] пытался разрешить ту же проб¬ лему при помощи импульсного метода. Людвиг [3453] пытался обнаружить в теле человека желчные камни при помощи ультра¬ звука (см. также [4533, 5120]). Кейдель [3240, 3243] использовал метод сквоз¬ ного облучения ультразвуком для регистрации изменений в кровенаполнении человеческого сердца. При этом пучок ультразвука был напра¬ влен таким образом, что при движении изме¬ ряемого органа менялась длина пути, на котором происходит поглощение ультразвука. Получение данных об изменении объема сердца возможно, например, при сквозном облучении грудной клет¬ ки. При этом интенсивность падающего' на приемник ультразвука определяется отноше¬ нием длины пробега его в крови и сердечной мышце к длине пробега в воздухоносной ткани легкого. Этим путем при помощи ультразвука можно получить кардиограмму. Кейдель [3241, 3245] предложил ультразву¬ ковой метод непрерывного определения содер¬ жания углекислоты в выдыхаемом человеком воздухе. Для этой цели пучок ультразвука (/=60 кгц) направляется перпендикулярно к трубке диаметром 2 см, а затем падает на пьезо¬
568 Г лава VI. Различные применения ультразвука электрический приемник. Напряжение, отда¬ ваемое последним, усиливается и регистрируется. Когда исследуемое лицо дышит через труб¬ ку, ультразвук поглощается в большей или меньшей степени в зависимости от содержания углекислоты, так как поглощение ультразвука в углекислом газе приблизительно на 10% больше, чем в кислороде, азоте или воздухе. Согласно Кейделю [3241, 3245], в физиоло¬ гии может найти применение ультразвуковой манометр. Если заменить в обычном ультразву¬ ковом интерферометре подвижный отражатель мембраной или пластинкой, то можно измерять их смещения, вызываемые изменяющимся дав¬ лением, по реакции на излучатель или при по¬ мощи специального звукоприемника. Этот при¬ бор можно использовать для регистрации давле¬ ния крови и т. д. Так как такой интерферометр можно сделать очень маленьким, то имеется перспектива применения такого прибора также для измерений внутри кровеносных сосудов. В последнее время Уайлд и Рид [3843, 4412, 5093] пытались осуществить диагностику опу¬ холей, например, в мозгу при помощи ультра¬ звукового импульсного метода. При использова¬ нии ультразвука очень высокой частоты (15 мггц) и при очень коротких импульсах продолжитель¬ ностью в несколько микросекунд можно, не¬ смотря на очень малую глубину проникновения ультразвука этой частоты, получить отражения ультразвука от тканевых элементов, например мышечных волокон, отдельных слоев тканей и т. д. Эти отражения обнаруживаются на экране электронного осциллографа в виде ряда пиков. Так как атипичная ткань раковой опу¬ холи отражает ультразвук сильнее, чем нор¬ мальная ткань, то описанный способ может служить для обнаружения опухолей. Уайлд и Рид видоизменили для этой цели обычный рефлектоскоп (см. § 4, п. 2 настоящей главы) следующим образом. Отдельные отра¬ женные импульсы модулируют яркость свето¬ вого пятна на экране электронного осциллографа, т. е. сильный импульс дает более яркое, а сла¬ бый—менее яркое световое пятно. Располагая ось времени на экране вертикально и затем откло¬ няя ее синхронно на тот же угол, что и излу¬ чатель ультразвука, можно получить на экране картину, подобную приведенной на фиг. 607. На фиг. 607, а показана рефлектограмма здоро¬ вой ткани (груди), на фиг. 607, б—рефлекто¬ грамма злокачественной опухоли. На фиг. 608 схематически показано устрой¬ ство прибора. Собственно источник звука с вра¬ щающим механизмом помещается в цилиндри¬ ческом сосуде длиной 9 см и диаметром 6 см, заполненном водой; закрывающая один его ко¬ нец резиновая перепонка прижимается к иссле¬ дуемому телу. Пока не ясно, в какой степени этот очень оригинальный метод оправдает себя на практике (см. также [4413, 4717, 4718]). Подводя итоги следует отметить, что, по имеющимся в настоящее время данным, при¬ менение ультразвука в медицине в очень многих случаях дало превосходный лечебный эффект. Фиг. 607. Рефлектограмма здоровой ткани {а) и зло¬ качественной опухоли (б). Кроме приведенных выше работ, специаль¬ ные методы использования ультразвука в меди¬ цине описаны в следующих работах: [2280, 2304, 2442, 2443, 2473, 2483, 2586, 2635, 2637, 2670, 2709, 2726, 2768, 2777, 2869, 3034, 3083, Фиг. 608. Устройство прибора для обна¬ ружения опухолей. 1—излучатель ультразвука, 2—механизм, вра¬ щающий излучатель, 3—усилитель с устройством для синхронного передвижения оси времени на экране электронного осциллографа 4. 3204, 3474, 3543, 3601, 3618, 3701, 3755, 3756, 3765, 3915, 3967, 4022, 4023, 4038, 4196, 4264, 4351, 4370, 4525, 4606, 4710, 4982, 5028, 5100]. О показаниях и результатах ультразвуковой терапии сообщается в следующих работах: [2161, 2279, 2477, 2497, 2554, 2556, 2567, 2676, 2690, 2791, 2846, 2847, 2854, 2893, 3000, 3047, 3048, 3248, 3249, 3354, 3378, 3554, 3599, 3701, 3848,
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 569 4003, 4031, 4180, 4183, 4266, 4276, 4315, 4316, 4342, 4343, 4409, 4445, 4470, 4962, 4970]1). Нужно, однако, заранее предостеречь от применения ультразвука подряд при всех забо¬ леваниях. Как было сказано выше, мы еще слишком мало знаем о причинной связи между первичным действием ультразвуковых волн и прямыми или косвенными следствиями, обусло¬ вливающими процесс излечения. Так как здесь речь идет о явлениях, происходящих в живом организме, которые с физической и химической стороны лишь с большим трудом, а иногда и вовсе не могут быть воспроизведены экспери¬ ментально, при объяснении успехов или неудач лечения в основном приходится ограничиваться догадками и гипотезами. Выше в настоящем пункте мы указывали уже, какую разнообразную роль могут играть при медицинском применении высокочастотные ультразвуковые волны. Согласно имеющимся в настоящее время данным, многие случаи изле¬ чения в первую очередь обусловлены тепловым действием ультразвука. С другой стороны, мно¬ гие случаи излечения заставляют признать, что, кроме теплового действйя, существует еще дру¬ гое специфическое действие ультразвука, опреде¬ ляющее получение терапевтического эффекта. Вопросу о механизме действия ультразвука при ультразвуковой терапии посвящены следующие работы: [2316, 2325, 2329, 2398, 2402, 2407, 2408, 2428, 2548, 2554, 2687, 2733, 2735, 2770, 2823, 2842, 2844, 3027, 3053, 3076, 3299, 3333, 3387, 3389, 3391, 3393, 3396, 3398, 3402, 3407, 3408, 3411, 3455, 3683, 3692, 3709, 3750, 3759, 3817, 3849, 3939, 3944, 3969, 4025, 4105, 4122, 4197, 4248, 4249, 4282, 4444, 4531, 4572, 4625, 4702, 4749, 4832, 4833, 4849, 4994, 5030, 5058]. Нужно сказать, что очень трудно точно изме¬ рить и правильно дозировать ультразвуковую энергию, воспринятую, или, лучше сказать, абсорбированную, телом человека или животного. По этой причине часто в сообщениях об изле¬ чениях, достигнутых при применении ультра¬ звука, и о неудачных случаях применения ультра¬ звука отсутствуют точные сведения о действи¬ тельно использованных дозах ультразвука. По¬ этому нужно кратко остановиться на проблеме ультразвуковой дозиметрии. С физической точки зрения под дозой ультра¬ звука следует понимать количество ультразву- х) Статистику полученных при помощи ультра¬ звука случаев излечения можно найти в отчете съезда по ультразвуку в Эрлангене: Der Ultraschall in der Medizin, Zurich, 1949, S. 369, а также в книге Поль¬ мана [2263J. ковой энергии, поглощаемой в единицу времени и на единицу объема облучаемого тела, т. е. так называемую действующую энергию. К сожа¬ лению, прямое измерение этой величины путем определения таких параметров ультразвукового поля, как звуковое давление, амплитуда ско¬ рости и т. д., в человеческих тканях in vivo невозможно. Невозможно также, как это делает¬ ся обычно в рентгеновской технике, измерить энергию до ее вхождения в облучаемую среду и после ее выхода с противоположной стороны и на основании разницы между этими двумя измерениями получить данные о дозе облучения, которому был подвергнут пациент. Это не¬ возможно, потому что если в случае рентгенов¬ ских лучей облучаемое тело не оказывает ни¬ какого обратного действия на рентгеновскую трубку, то в случае ультразвука дело обстоит совершенно иначе. Здесь в каждом случае облу¬ чаемое тело в зависимости от характера связи с излучателем звука оказывает на него различ¬ ную реакцию. . * Поэтому чаще всего определяют мощность, излучаемую вибратором в акустически совер¬ шенно однородной среде, например в воде (пу¬ тем измерения параметров ультразвукового по¬ ля, например давления излучения, или выде¬ ляющегося тепла). Чаще всего для этих целей используют описанные в гл. Ill, § 1 весы для измерения давления излучения. Однако для того чтобы такие измерения давали правильные данные, необходимо обеспечить выполнение сле¬ дующих условий: 1) ткани тела должны обладать таким же волновым сопротивлением, что и среда, исполь¬ зованная в измерителе давления излучения; 2) части тела должны иметь бесконечное или по крайней мере очень большое протяжение* с тем чтобы энергия в них поглощалась в той же степени, что и в среде, использованной в из¬ мерителе давления; 3) облучаемый объект должен быть однород¬ ным, т. е, лишенным структуры, так же как и среда в измерителе давления; иначе в объекте возникнут отражения, что приведет к изменению реакции на излучатель. Эти условия, высказанные, например, Шмит- цом [3997, 3998], теоретически правильны; од¬ нако оказалось, что свойства облучаемой среды очень мало влияют на показания ультразвуко¬ вых весов. Можно легко установить, что попа¬ дающая в среду ультразвуковая энергия W за¬ висит от волнового сопротивления среды рмСм’г если учесть связь W с переменным напряжением U на излучателе или проходящим через источ¬
570 Глава VI. Различные применения ультразвука ник ультразвука током I, то можно получить следующие формулы: W = F^kt’ ИЛИ W==PtF№M, где t—длительность облучения и F—излучаю¬ щая поверхность. Если для данного излучателя (F=const) поддерживать напряжение U или ток I постоянными, то излучаемая ультразвуковая энергия будет меняться в зависимости от вол¬ нового сопротивления среды Zm=?mCm1)- Петцольд, Гюттнер и Бастир [3711] опреде¬ ляли различными способами отношение волно¬ вого сопротивления тканей человеческого тела ZM к волновому сопротивлению воды Zw и, как показывают данные табл. 116, нашли, что это Таблица 116 ОТНОШЕНИЕ ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЕЙ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТЕЛА К ВОЛНОВОМУ СОПРОТИВЛЕНИЮ воды Объект Отношение волновых сопротив¬ лений zm!z W Объект Отношение волновых сопротив¬ лений ZM/ZW Кисть руки . . 1,1 Лобная пазуха 0,9—0,93 Предплечье . . 1 Грудная клетка 1,1 Плечо .... 1,1 Мышцы толщи¬ Икра ноги . . 0,97 ной 10 мм 0,93 Щека .... 1,1 Костный мозг 1,1 отношение практически равно единице. Иными словами, играющее большую роль в ультразву¬ ковой терапии волновое сопротивление тканей человеческого тела, начиная с кости, отличается не больше чем на ±10% от волнового сопро¬ тивления воды, определяющего условия изме¬ рения давления излучения при помощи весов. Эти данные совпадают с результатами, полу¬ ченными в США Людвигом [3452] при измере¬ нии волнового сопротивления различных тканей животных и человека (табл. 117). Фрухт [2828а] измерял скорость звука в различных органах, г) Приведенные автором формулы для W неверны. Это легко обнаружить хотя бы из соображений размер¬ ности. В действительности формулы должны быть раз¬ личными в зависимости от того, какой конкретный тип излучателя имеется в виду (магнитострикционный, пьезоэлектрический или др.), и, во всяком случае, W является функцией частоты. Однако все же удельная излучаемая энергия в существенной степени опреде¬ ляется величиной волнового сопротивления рмсм, и даль¬ нейшие соображения автора остаются правильными.— Прим. ред. Таблица 117 скорость звука, плотность И ВОЛНОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТКАНЕЙ ЧЕЛОВЕКА и животных Объект Скорость звука, м/сек Плотность, г/см* Волновое сопротивле¬ ние, 105 г/см2.сек Мозг (собака) 1515 1,028 1,56 Мозг (свинья) 1506 1,026 1,55 Селезенка (свинья) . . 1515 1,059 1,60 Печень (свинья) 1553 1,064 1,65 Почка » 1557 1,040 1,62 Мышечная ткань (корова) 1575—1585 1,068 1,68—1,69 Ткани человека 1490—1610 1,06 1,58—1,60 Среднее зна¬ чение .... 1540 1,06 1,63 мышечной и жировой тканях человека в зави¬ симости от содержания воды. Для ткани органов ■ скорость звука лежит между 1600 и 1530 м/сек, т. е. всегда выше скорости звука в воде (1496 м/сек), в то время как для жировой ткани она ниже, чем в воде (1445—1485 м/сек). Гирке, Эстеррайхер, Франке, Паррак и Вит- терн [4730] высказали теоретические соображе¬ ния о проникновении ультразвуковых волн в тело человека и о распространении их в нем. Согласно их взглядам, волны распространяются в тканях человека, как в упруго-вязком сжимае¬ мом теле, и могут рассматриваться на простой модели в виде колеблющегося в среде шара [3674]; при этом образуются волны сжатия, сдвиговые волны и поверхностные волны. Для постоянных Ламе (см. гл. V, § 1, п. 1) полу¬ чаются значения* 6=2,6* 1010 дин/см2 и р.= =2,5-104 дин/см2; для сдвиговой вязкости (см. гл. IV, § 2, п. 6) получается значение около 150 пуаз. Пользуясь этими значениями, можно рассчитать состояние поверхности тела при па¬ дении на него ультразвуковых волн. Петцольд, Гюттнер и Бастир показали, что при чаще всего применяемых в ультразвуковой терапии частотах 800 и 1000 кгц не наблюдается сколько-нибудь заметной обратной реакции, выз¬ ванной отражением на граничных поверхностях, и не происходит образования стоячих волн. Физические основания для этого заключаются в том, что коэффициент поглощения при указан¬ ных частотах относительно высок, так что даже в самом неблагоприятном случае—при облу-
§ 12. Биологическое и лечебное действие ультразвука 571 чении лобной пазухи (слои кожа—кости—воз¬ духоносная полость)—стоячие волны, вызываю¬ щие обратную реакцию на излучатель, отсут¬ ствуют. При этом, естественно, предполагается, что поверхность излучателя находится в полном акустическом контакте с кожей. Для этого необ¬ ходимо, чтобы между рабочей поверхностью излучателя и кожей находилось достаточное количество жидкости, служащей связующей сре¬ дой, и чтобы излучатель не перекашивался и не отходил от кожи. i При облучении в водяной бане соотношения не так просты. Если между излучателем и кожей находится слой воды в несколько сантиметров, то в случае недостаточного смачивания кожи может случиться, что часть излучаемой энергии не попадет в ткань, а будет диффузно рассеяна в воде. Точно определенных условий можно достигнуть только в случае более совершенного смачивания кожи в результате обмывания рас¬ твором мыла или спиртом. При ультразвуковой терапии для врача важ¬ но также знать, что головка излучателя все время находится в надежном контакте с облуча¬ емым телом. Это особенно важно в случае при¬ менения ультразвука для массажа, так как только при этом условии в тело будет введено количество энергии, отвечающее определяемо¬ му при помощи ультразвуковых весов. Такой контроль можно осуществить путем наблюде¬ ния при помощи специальных измерительных приборов напряжения на ультразвуковом излу¬ чателе или проходящего через него тока. Вводя в схему реле, можно сделать так, что при изме¬ нении этих величин будет гаснуть лампочка, расположенная на головке излучателя и нахо¬ дящаяся в поле зрения врача (терапевтиче¬ ская установка фирмы «Доктор Борн», Франк- фурт-на-Майне). Возможно также и такое при¬ способление, когда при неудовлетворительном контакте излучателя с телом выключаются встроенные в прибор электрические часы и отме¬ чается только то время, в течение которого па¬ циент получает, по меньшей мере, 60—70% прописанной ему ультразвуковой мощности. Важно, чтобы прибор был возможно более чувствителен даже к незначительным наруше¬ ниям контакта излучателя с объектом. Сог¬ ласно Гюттнеру1), лучшим из известных пьезо¬ электрических преобразователей является виб¬ ратор из сульфата лития. Благоприятные зна¬ чения его пьезоэлектрических констант (см. гл. II, § 5, п. 2) позволяют получить интенсивность ультразвука 3 вт/см2 при рабочем напряжении, равном только 800 в, так что можно пользоваться довольно тонким гибким кабелем. При соответ¬ ствующих размерах колеблющегося кристалла и переходной полуволновой пластинки можно получить колоколообразное распределение ам¬ плитуд на излучающей поверхности головки, что дает весьма однородное ультразвуковое поле перед головкой излучателя. Изменения аку¬ стического контакта с поверхностью тела в снабженной таким вибратором терапевтической установке фирмы «Сименс-Рейнигер Верке» (Эрланген) приводят в действие специальный акустический сигнал. Одновременно выклю¬ чаются терапевтические часы и снижается на¬ пряжение на колеблющемся кристалле, чтобы не перегружать кристалл, пока часть его излу¬ чающей поверхности граничит с воздухом. Для полноты изложения нужно указать, что Шмитц и Валдик [3997, 3998, 4000], которые занимались вопросом о дозиметрии в ультра¬ звуковой терапии, предложили чисто электри¬ ческий метод определения ультразвуковой мощ¬ ности, отдаваемой излучателем в среду. Для этой цели они измеряют при помощи разработанного В ал диком особого метода акустическую мощ¬ ность при постоянном напряжении источника сначала при ненагруженной головке (излуче¬ ние в воздух) и затем при нагруженной, т. е. когда головка прижата к облучаемому телу. По разности полученных значений можно вычислить ультразвуковую энергию, воспринятую облуча¬ емым объектом. К сожалению, этот метод, резуль¬ таты которого не зависят от того, поглощается ли ультразвуковая энергия на некоторой глуби¬ не полностью или часть ее отдается обратно ис¬ точнику, слишком сложен, чтобы его можно было непосредственно использовать в терапии. Нужно остановиться еще на одном вопросе, имеющем известное значение для дозировки уль¬ тразвука в терапевтических целях. Как было сказано в гл. IV, § 1, п. 2, ультразвуковое поле, создаваемое колеблющейся пластинкой, не яв¬ ляется однородным, а образует более или менее сложную интерференционную картину (см., на¬ пример, фиг. 260). Вдоль оси излучателя чере¬ дуются максимумы и минимумы (ближнее поле), различающиеся по интенсивности в 4—5 раз, и только на расстоянии х) Доклад на Международном электроакусти¬ ческом конгрессе в Голландии в 1953 г. (D—диаметр излучателя, с—скорость звука) звуковое поле является относительно однород¬
572 Глава VI. Различные применения ультразвука ным (дальнее поле). Поэтому, например, воз¬ можно, что при биологических опытах на не¬ больших организмах некоторые из них будут облучены ультразвуком большей интенсивности, чем другие. • Так как для тканей глубина, на которой интенсивность падает вдвое при частоте 800 кгц, составляет примерно 4 см (см. табл. ИЗ), то спадание, обусловленное поглощением, может в местах максимумов выравнять и даже пере- компенсировать интерференционную неравно¬ мерность. Все это относится только к непре¬ рывному облучению; при обычно применяемом способе поглаживания тканей излучателем мак¬ симумы и минимумы поля в глубине ткани выравниваются (см. также [2510, 3786]). Приведенные выше соображения основывают¬ ся на так называемой физической дозиметрии ультразвука, при которой речь идет о том, что¬ бы точно установить получаемую пациентом дозу. Однако такая дозиметрия еще ничего не говорит о биологическом действии. Вместе с тем для медиков и биологов наибольшее значение имеет как раз биологический эффект в облучае¬ мой среде. Поэтому не было недостатка в попыт¬ ках ввести биологическую дозиметрию ультра¬ звука. Вельтман и Вебер [4333, 4334] поставили, как было упомянуто в п. 4 настоящего пара¬ графа, обширную серию опытов по изучению влияния длительности облучения, интенсивности ультразвука, частоты и температуры на сте¬ пень разрушения бактерий, чтобы иметь воз¬ можность точнее устанавливать дозу ультра¬ звукового облучения (см. также [2155, 4514]). К сожалению, проведение биологической дози¬ метрии при помощи бактерий связано со зна¬ чительными трудностями. Кроме того, полу¬ ченные in vitro результаты должны еще быть проверены на тканях животных и человека. Поэтому Хорникевич [3051] использовал для биологической дозиметрии ультразвука изме¬ рение концентрации водородных ионов pH в под¬ кожной ткани. Такое измерение, общепринятое в биологии, как чувствительный показатель различных тканевых изменений, позволяет уста¬ новить общее действие ультразвука, являющееся суммой таких воздействий, которые ведут к нарушению изогидрии, изотонии и изоионии. Измерение pH дает возможность обнаруживать тончайшие изменения физико-химического со¬ стояния тканевой жидкости. Наконец, Бройнинг [2550] предложил ис¬ пользовать для целей дозиметрии реакции, про¬ исходящие в содержащей воздух воде (выделе¬ ние иода, образование Н202 или HN02). Все эти работы представляют собой лишь попытки соз¬ дания биологической дозиметрии ультразвука, и нужны еще дальнейшие исследования, чтобы приблизиться к разрешению этой очень важной проблемы. Дальнейшие данные об ультразву¬ ковой дозиметрии можно найти в следующих работах: [2397, 2403, 2628, 2938, 2998, 3025, 3073, 3207, 3247, 3298, 3339, 3399, 3472, 3767, 3768, 3786, 3789, 3790, 3795, 3941, 4137, 4184, 4217, 4259, 4281, 4347, 4464, 4465, 4745, 4758, 4821, 5060]. До сих пор при обсуждении вопросов меди¬ цинского применения ультразвука мы имели Фиг. 609. Временной ход интенсивности ультразвука при непрерывном облучении (а) и при импульсном облу¬ чении со скважностью 1 : 5 (б) и 1 : 10 (в). в виду облучение волнами постоянной ампли¬ туды, или интенсивности (непрерывный ультра¬ звук). Вместе с тем в последние годы применя¬ лись различные способы импульсного облуче¬ ния (импульсный ультразвук). В этом случае интенсивность скачком достигает значения, уста¬ новленного для непрерывного ультразвука, но сохраняет его только короткое время и затем резко падает до нуля; после определенной паузы повторяются те же этапы. На фиг. 609 этот процесс изображен графически. Число импуль¬ сов в секунду называется частотой следования импульсов, обратная величина—периодом сле¬ дования импульсов. Отношение длительности импульса к периоду следования называется скважностью; при прямоугольных импульсах скважность показывает, до какой степени умень¬ шается суммарное облучение по сравнению с не¬ прерывным облучением. В примерах, приведенных на фиг. 609, скваж¬ ность равна 1 : 5 и 1 : 10. Если мощность уста¬ новки составляет 20 вт и интенсивность— 4 вт/см2, то при использовании импульсного режима при 100 импульсах в секунду (частота следования 100 гц) и длительности отдельного импульса в 1/1000 сек. получается скважность 1 : 10, что отвечает непрерывному облучению
Дополнение 573 при мощности ультразвука 2 вт. В то же время интенсивность ультразвука в момент воздей¬ ствия импульса остается той же, т. е. равной 4 вт/см2. Значение импульсного метода заключается, во-первых, в возможности уменьшить тепловое воздействие ультразвука и, во-вторых, в точной дозировке малых мощностей, которая не может быть достигнута другими способами. Последнее достигается просто путем соответствующего из¬ менения скважности. Как мы много раз ука¬ зывали, тепловой эффект ультразвука участвует в возникновении многих реакций, однако как побочное явление он может замаскировать спе¬ цифическое действие ультразвука. Частично снижение теплового эффекта при непрерывном облучении возможно при охлаждении облучаемо¬ го объекта, при массирующем действии и, на¬ конец, при применении малой плотности энер¬ гии. При импульсном облучении удается прак¬ тически устранить тепловое воздействие, так как при малой скважности выделяемая тепловая энергия уменьшается и имеющее место во время короткого импульса местное нагревание исче¬ зает в течение паузы. Так как механическое и хи¬ мическое действия ультразвука зависят от плот¬ ности энергии, а эта последняя при импульсном режиме остается постоянной, импульсный метод открывает новые возможности исследования воз¬ действия ультразвука. Барт, Эрлхоф и Штрейбль [2400] в опытах с импульсным ультразвуком по¬ казали, например, что ультразвуковой гемолиз есть явление главным образом механическое. Барт, Штрейбль и Ваксман (по [2263], стр. 196) в опытах с импульсным ультразвуком нашли, что разрушительное действие ультразвука на кости молодых собак основано в первую оче¬ редь на тепловом воздействии. Согласно Борну 12511], в терапии исключе¬ ние теплового воздействия дает возможность лучшего и более мощного ультразвукового облу¬ чения глубоких участков ткани: при непрерыв¬ ном ультразвуковом облучении большая интен¬ сивность ультразвука, необходимая вследствие наличия поглощения в тканях, связана со слиш¬ ком большим нагреванием поверхности объекта. Наблюдаемые при интенсивном облучении боли в надкостнице при импульсном облучении также должны уменьшаться. Однако при этом не надо забывать, что боли в надкостнице часто являют¬ ся полезным сигналом, предостерегающим от переоблучения. Дальнейшие работы по им¬ пульсному облучению см. в библиографии [2844, 3395, 3412, 4349, 4441, 4443, 4315]. В заключение нужно сказать, что мнения относи¬ тельно применения импульсного метода для терапевтических целей еще очень противоре¬ чивы. Этот метод, во всяком случае, увеличи¬ вает экспериментальные возможности изучения действия ультразвука. ДОПОЛНЕНИЕ 1. Ультразвуковые волны в природе В гл. VI, § 3 мы указали, что летучие мыши во время полета испускают короткие ультра¬ звуковые импульсы и способны ориентировать¬ ся даже в полной темноте, избегая препят¬ ствий благодаря восприятию отраженного от них эхо. Эта поразительная способность ориен¬ тировки уже давно вызывала интерес ученых, однако однозначное объяснение было дано лишь в недавнее время опытами Галамбоса и Гриф¬ фина [682—684, 740—742, 2929]. С заклеенными глазами летучие мыши летают так же уверенно, как и с открытыми; если же им заклеить уши или рот, они становятся совершенно «слепыми»1). *) Подобные опыты поставили уже в 1793 г. Спал¬ ланцани и в 1798 г. Джурайн; однако они не дали объяс¬ нения наблюдавшемуся ими явлению. Только в 1920 г. Хартридж [799] высказал предположение, что летучие мыши ориентируются при помощи испускаемых ими высоких звуков. Исторический обзор многочисленных старых работ в данной области дает Г аламбос [682] (см. также Мёрес [3585]). Пирс и Гриффин [1594, 2926], а также Пиль¬ майер [3761] при помощи чувствительных ультра¬ звуковых приемников установили, что частота ультразвука, испускаемого летучими мышами, лежит в пределах 30—120 кгц. Длительность отдельного ультразвукового импульса колеб¬ лется от 1 до 3 мсек. Максимум интенсивности находится при частоте примерно 50 кгц, что соответствует длине волны в воздухе 6,5 мм. Число импульсов в секунду сильно меняется. Перед взлетом оно равно 5—10, при полете в свободном пространстве —20—30, а при приближении к препятствию доходит до 50—60 в секунду; после препятствия число импульсов резко падает опять до 20—30 в секунду. На фиг. 610 приведена полученная Гриффином осциллограмма одиночного ультразвукового им¬ пульса летучей мыши Myotis lucifugus. Амплиту¬ да быстро возрастает, проходит несколько макси¬ мумов и затем несколько медленнее спадает. Каждый такой ультразвуковой импульс сопро¬ вождается слабым слышимым тикающим звуком.
574 Глава VI. Различные применения ультразвука Уже Элиас1) установил, что у летучих мышей Хрящи гортани содержат много костной ткани и что очень развитая мускулатура может созда¬ вать большое натяжение тугих и тонких голо¬ совых связок. Он заключил отсюда, что эти животные способны издавать очень высокие зву¬ ки, может быть даже неслышимые человеческим ухом. Тот факт, что летучие мыши слышат уль¬ тразвуки, показывают опыты Галамбоса [680, 681], который при помощи микровольтметра установил наличие электрического напряжения в улитке летучей мыши при возбуждении уха ультразвуком с частотой 10—90 кгц. Фиг. 610. Осциллограмма ультразвукового им- пульса летучей мыши Myotis lucifugus по Гриффину. Совершенно независимо от названных выше исследователей Дейкграаф [546] подробно изу¬ чил проблему ориентировки летучих мышей. Его данные в основном совпадают с приведенными выше. Между прочим, Дейкграафу удалось при¬ учить летучую мышь прилетать по ультразву¬ ковому сигналу с частотой 40 кгц от ее обычного места отдыха к садовой скамейке, где она получа¬ ла корм (мучного червя). При этом летучая мышь способна была в темноте различать две :адовые скамейки, из которых одна была снаб- кена отражателем в виде вертикально распо- юженной круглой стеклянной пластинки, а дру¬ гая—такой же пластинкой, оклеенной бархатом. Описанные выше опыты относятся только с одному семейству летучих мышей, а именно /espertilionidae; недавно Мёрес [3585, 4884] *) Н. Elias, Jahrb. f. Morph., 37, 70 (1907). исследовал способность к ориентировке у под¬ ковоноса (Rhinolophus ferrum equinum Shreb.). При этом оказалось, что это животное излучает ультразвуковые импульсы через нос. Особое строение гортани обеспечивает в этом случае хорошую связь между гортанью, создающей ультразвук, и носовой полостью. Пасть остается во время полета закрытой. Ввиду направлен¬ ности излучения, создаваемой ноздрями, ультра¬ звуковой пучок оказывается сконцентрирован¬ ным; поэтому подковоносы обнаруживают пре¬ пятствия на значительно больших расстояниях, чем летучие мыши, относящиеся к другим се¬ мействам. Уже при небольших поворотах головы получается быстрое спадание или возрастание эхо, что облегчает ориентировку. Интересно, что, согласно Мёресу, форма импульсов, испускае¬ мых подковоносами, резко отличается от по¬ казанного на фиг. 610 импульса для предста¬ вителя Vespertilionidae: длительность импульса больше в 20—30 раз (в полете от 90 до 110 мсек.), пики отсутствуют. Импульс представляет со¬ бой почти незатухающий волновой цуг с по¬ стоянной частотой, подобный звуку ультра¬ звукового свистка, причем длительность и час¬ тота следования импульсов отвечают примерно периоду выдоха. Большая длительность отдель¬ ного импульса означает, что ориентировка по принципу эхо уже невозможна, так как на расстояниях меньше 15—17 м посылаемый и от¬ раженный импульсы перекрываются. Если учесть еще, что животное за время испускания импульса поворачивает голову то в ту, то в дру¬ гую сторону на 120°, так что воспринимаются эхо, приходящие с различных направлений, то становится ясной невозможность различения от¬ ражений без какого-либо особого механизма. Поэтому предполагают, что обнаружение пре¬ пятствий данным видом летучих мышей осуще¬ ствляется только путем восприятия простран¬ ственного распределения интенсивности отра¬ женного звука. Это предположение подтвер¬ ждается и тем, что подковоносы не теряют спо¬ собности ориентироваться в полете, если им за¬ крыть одно ухо, а также тем, что процесс ориен¬ тировки связан со сложными движениями уш¬ ных раковин. Поворачивая уши в направлении наибольшей интенсивности отраженного звука, животное узнает, в каком направлении нахо¬ дится препятствие. Однако трудно объяснить, как животное может определять расстояние до препятствия только путем восприятия интен¬ сивности. Клисэттль [32666] указывает на возмож¬ ность использования летучими мышами эффекта
Дополнение 575 Допплера. Если обозначить через v скорость животного относительно препятствия, т. е. при неподвижном препятствии скорость полета жи¬ вотного, то частота эхо увеличивается на вели¬ чину Af=2vf/c, где f—частота посылаемого звука, а с—скорость звука в воздухе; Af являет¬ ся прямой''мерой скорости сближения живот¬ ного с препятствием. При этом нет необходи¬ мости непосредственного восприятия летучей мышью ультразвука; достаточно было бы вос¬ приятия тона биений, т. е. разности между посы¬ лаемой частотой / и отраженной частотой В этом случае неподвижная летучая мышь могла бы обнаруживать только быстро движущиеся предметы. К аналогичным выводам приходит также Холлман [4761]. Таким образом, мы видим, что природная способность летучих мышей к ультразвуковой ориентации (эта способность установлена Мёресом [4885 [ и у летучих собак) еще не объяснена полностью. Как известно, летучие мыши питаются ноч¬ ными бабочками, которых они ловят во время полета. Как показывают исследования Шалле- ра и Тимма [3966, 4275], большинство ночных бабочек реагирует на звуковые волны с часто¬ той 10—200 кгц. Как только бабочка попадет в поле такой ультразвуковой волны, у нее по¬ является реакция «попытки к бегству» или «реф¬ лекс замирания». Застигнутые ультразвуковым воздействием в полете насекомые либо улетают в сторону, либо прекращают полет, падают и уползают. Ползущее насекомое либо сей¬ час же улетает, либо прекращает всякое движе¬ ние. Из состояния сна бабочки не могут быть выведены даже при применении звукового воз¬ действия большой интенсивности. Так как реак¬ ция на звук исчезает при прокалывании бара¬ банной перепонки насекомого, то, по-видимому, ультразвуковые волны действительно воспри¬ нимаются насекомым и перерабатываются его нервными центрами. Иначе говоря, эти воздей¬ ствия не являются раздражителями, ответ на которые носит чисто рефлекторный характер. Таким образом, природа дала этим насеко¬ мым средство защиты против их главного вра¬ га—летучих мышей. При этом нужно добавить, что покрывающий ночных бабочек густой слой волосков также защищает их от летучих мышей, так как от густого волосяного покрова звуко¬ вые волны отражаются очень плохо. Пильмайер [1581, 1582] при помощи чувст¬ вительного ультразвукового приемника устано¬ вил, что самцы различных видов прямокрылых (Conocephalus fasciatus, Conocephalus gracillimus, Conocephalus stratus, Neoconocephalus ensiger, Orchelinum vulgare), а также сверчков {Nemo- bius fasciatus) способны издавать наряду со звуками, лежащими в слышимой области, так¬ же и ультразвуки, частота которых достигает 40 кгц. Что касается интенсивности, то в неко¬ торых случаях на расстоянии 30 см от насеко¬ мого удавалось зарегистрировать до 90 дб, т. е. 10-7 вт!см2. Звуки производятся этими насекомыми дву¬ мя способами. В некоторых случаях твердая жилка одного крыла задевает о зазубренный кантик на другом. Высота звука зависит при этом от частоты движения крыльев и от числа зубчиков кантика. У Conocephalus fasciatus, например, была зарегистрирована частота дви¬ жений крыла 66 гц, в то время как число зуб¬ чиков кантика, задеваемых другим крылом, составляло примерно 125. Это дает звук с час¬ тотой 66-125=8,3 кгц, что и было найдено при непосредственном измерении. Звуки других час¬ тот возникают потому, что находящаяся на теле насекомого тонкая мембрана (так называемый тимпанальный орган) резонирует и излучает звук. Пильмайер, исходя из физических данных этой мембраны (толщина, натяжение, жесткость и диаметр), рассчитал ее собственную частоту. Для Orchelinum vulgaris она составляет 14 кгц, а для Conocephalus fasciatus и других видов— около 40 кгц. Пирс [1593] и Лоттермозер [3446] при по¬ мощи пьезоэлектрического звукоприемника кон¬ денсаторного микрофона исследовали звуки, соз¬ даваемые сверчками, и обнаружили у полевого сверчка (Nemolius fasciatus) наряду со слыши¬ мыми звуками с частотами 8, 11 и 16 кгц также ультразвуковые тона 24 и 32 кгц, которые из¬ лучались 16 раз в секунду1). Бюзнель и Шавасс [2582] показали при по¬ мощи высокочувствительного звукового спект¬ рографа, что очень многие прямокрылые насе¬ комые (например, Gryllotalpa L., Tettigonia vi- ridissima L., Decticus verruciforis L., D. albif- ron L., Ephippigera Fiebig, E. biterensis Mar- quet, E. provincialis, Locusta migratoria mig- ratorioides L., Dociostaurus maroccanus Thunb.) издают ультразвук заметной интенсивности с частотой, доходящей до 90 кгц. Так, у одного из видов Decticus спектрограф обнаруживает макси¬ мумы интенсивности на частотах 13 и 42 кгц. Бенедетти [2444] доказал наличие слухового восприятия ультразвука у этих насекомых пу¬ х) Очень хороший обзор сведений о звуках, изда¬ ваемых различными насекомыми, читатель найдет в книге G. W. P i е г с е, The Songs of Insects, Cambridge Mass., 1948.
576 Глава VI. Различные применения ультразвука тем измерения электрических потенциалов в их ■слуховом органе. Аутрум1) доказал наличие восприятия ультразвука у саранчи и сверчков. Так, например, у лиственной саранчи при ча¬ стоте 90 кгц и умеренной интенсивности наблю¬ дается отчетливая реакция слухового органа. Шаллер2) показал недавно, что водяная цикада слышит ультразвук с частотой до 40 кгц. Далее французские исследователи Розе, Са- ворни и Казанова [1754] установили при по¬ мощи особо чувствительного приемника ультра¬ звука, что медоносная пчела испускает ультра¬ звуковые волны с частотой 20—22 кгц. Это излу¬ чение особенно интенсивно при роении и при нахождении или оставлении пищевой приманки. У ос ультразвукового излучения не обнару¬ жено (см. также Шавасс и Леман [2629]). Сэби и Торп, используя пьезоэлектрический микрофон, изучали ультразвуковые шумы в раз¬ личных районах джунглей [1780]. При этом они обнаружили ультразвуки с частотой до 30 кгц. Шумы частотой 15—25 кгц были наи¬ более сильны вечером; в течение ночи и в ран¬ ние утренние часы их интенсивность постепенно уменьшалась. В жаркие дневные часы они почти совершенно исчезали. В вечерние часы спектральный максимум находился на частоте 15 кгц. Интенсивность в полосе частот 15— 25 кгц достигала в максимуме около 55 дб, т. е. около 3-10”10 вт/см2. Источники этих ультразвуковых шумов еще не обнаружены. Эверест, Юнг и Джонсон [579, 3148] обна¬ ружили в море звуки в полосе частот 2—24 кгц. Источник этих звуков отчасти выяснен. Эти шумы издаются некоторыми ракообразными, в частности креветками Crangon и Synalpheut при захлопывании клешней (см. также Махлуп [3471]). Наконец, следует указать, что способность слышать ультразвук присуща еще целому ряду других животных. В гл. II, § 1, п. 1 мы уже указывали, что собаки могут слышать ультра¬ звуки вплоть до частоты 100 кгц. Недавно Шлей- дту [3972, 3973] удалось показать, что раз¬ личные грызуны (домовая мышь, крыса, мышь- малютка, соня, хомяк, морская свинка) слы¬ шат ультразвуки иногда с частотой до 100 кгц. Для доказательства Шлейдт использовал прейе- ровский рефлекс ушной раковины или реакцию *) Н. A u t г u m, Uber Lautaufierungen und Schall- wahrnehmungen bei Arthropoden, Zs. vergl. Physiol., 28, 326 (1940). 2) F. S с h a 1 1 e r, Lauterzeugung und Horver- mogen von Corixa (Callicorixa) striata L., Zs. vergl. Physiol., 32, 476 (1950). вибрисс. Первая реакция заключается в подер¬ гивании ушных раковин при звуковом раздра¬ жении, вторая—в характерном движении усов (вибрисс). Келлог и Колер [4790] показали, что дельфины могут слышать звуки с частотами от 100 до 50 000 гц. В гл. VI, § 3, п. 1 уже упо¬ миналось, что киты способны воспринимать ультразвуки с частотами в диапазоне 20— 30 кгц. Естественно предположить, что они могут издавать ультразвуки в том же диапазоне частот и таким образом отыскивать друг друга. В патенте Зейделя [5015] указывается на возможность отпугивания животных-вредителей при помощи ультразвука. Практических дан¬ ных по этому вопросу до сих пор не было опуб¬ ликовано. > . Обзоры сведений по ультразвуку в живот¬ ном мире. см. [2927, 2928, 3572, 3965а, 4273]. 2. Ультразвук в архитектурной акустике В гл. III, § 4, п. 1 мы привели две фотогра¬ фии, полученные теневым методом, которые по¬ казывают возможность архитектурно-акустиче¬ ских исследований при помощи ультразвука на малых моделях. На таких фотографиях можно очень ясно видеть отражения волн от стенок и т. п. и обнаруживать мертвые зоны в зале. Канак и Гавро [2602, 2603, 4633] создавали в малых моделях некоторых зданий ультразву¬ ковые поля с частотой 75 кгц при помощи маг¬ нитострикционного излучателя и регистрировали их оптическим методом. Преимуществом этого, весьма важного для архитектурной акустики метода является возможность проведения таких исследований в обычном (а не специально за¬ глушенном) помещении; при достаточных раз¬ мерах последнего отражения от стен уже не. будут создавать помех. Этот метод дает также возможность исследовать отражения от потол¬ ков в залах и т. п. на пространственных моде¬ лях [4633]. Мейер и Бон [4881а] проводили исследова¬ ния отражения от моделей поверхностей с перио¬ дической структурой, пользуясь ультразвуком с частотой 15—60 кгц. С этой целью на иссле¬ дуемую стенку направлялся узкий (шириной около 20°) ультразвуковой пучок и записыва¬ лось угловое распределение отраженного звука в пределах 180°. Отсюда определялся «коэф¬ фициент рассеяния», т. е. отношение энергии, рассеянной за пределы 20-градусного геометри¬ чески отраженного пучка, к полной отражен¬ ной энергии.
БИБЛИОГРАФИЯ Библиография подразделяется на три части. В первой части приведены работы, упоминавшиеся уже в пятом издании настоящей книги. Во второй части даны работы, добавленные в шестом издании книги, которые появились примерно до середины 1953 г. Наконец, тре¬ тья часть содержит работы, появившиеся во время под¬ готовки к печати шестого издания книги; эти работы учтены в тексте лишь частично. Нумерация работ во всех трех частях единая. Чтобы найти работы какого- либо автора, необходимо справиться во всех трех ча¬ стях библиографии. Работы, посвященные в основном применению ультразвука в медицине, отмечены звездоч¬ кой1). I. РАБОТЫ, ЦИТИРОВАННЫЕ В ПЯТОМ ИЗДАНИИ КНИГИ а. Книги и обзоры по ультразвуку и его применениям 1. Adam М., Ultrasons et infrasons, Genie civil, 115, 433 (1939). 2. Allegretti L., Gli Ultrasuoni, Nuovo Ci- mento, 15, 1, (1938). 3. В a u m g a r d t E., Die Ultraschallwellen in der Chemie, Chim. et Ind., 36, 686 (1936). 4. Baumgardt E., L'etat actuel des recher- ches sur les ultrasons; Analyse critique des me- moires parusenl935 a 1936, R6v. d'Acoustique, 6, 178 (1937); 7, 39 (1938). 5. Bergmann L., Neuere Probleme auf dem Gebiete des Ultraschalles Zs. techn. Phys., 17, 512 (1936); Akust. Zs., 1, 118 (1936). 6. Bergmann L., Hochfrequente Schwin- gungen und Ultraschall, Naturwiss., 25, 113 (1937); Forsch. u. Fortschr., 12, 394 (1936). 7. Bergmann L., Schwingende Kristalle und ihre Anwendung in der Hochfrequenz- und Ultra- schalltechnik, Math. Phys. Bibliothek, Reihe 1, Leipzig, 1937. 8. Bergmann L., Ultraschall und seine Bedeu- tung in Wissenschaft und Technik, Zs. ges. Na¬ turwiss., 4, 53 (1938); Funktechn. Monatshefte, 169, 207 (1937); Brennstoff- u. Warmewirtschaft, 21, 151, 171 (1939); Naturwiss. Rdsch., 1, 151 (1948). 9. Bergmann L., Ultraschallversuche, Veroff. d. Reichsstelle f. d. Unterrichtsfilm zu dem Hochs- schulfilm, Nr. С 318/1939. 10. В i q u a r d P., Les ondes ultrasonores, Rev. d'Acoustique, 1, 93, 315 (1932); 2, 288 (1933); 3, 104 (1934). 11*. Born H., Die physikalischen Grundlagen der Ultraschallthe/apie, Mitteilungen der Firma Ul- trakust-Geratebau, 1, 1 (1947). 12. В о у 1 e R. W., Ultrasonics, Sci. Progr., 23, 75 (1928). 13. Brunkhorst B., Der Ultraschall., Funk¬ techn. Vorwarts, 9, 227 (1939). 14. В у а г d S., Ultrasonics, School Sci. Rev., 18, 375, 513 (1937). 15. С u p г V., Ober die Anwendungen der Ultra¬ schallwellen in der Chemie, Chem. Listy Vedu Prumysl., 32, 215 (1938). 37 Л. Бергман 16. David H., Ultraschallwellen, Ztbl. Zuckerind. 45, 882, 900, 916 (1937). 17. Devaux P., Les ultrasons et leurs applications industrielles, Peintures-Pigments-Vernis, 18, 138 (1943). 18. D о g n о n A., Biancani E. H., Ultra- sons et biologie, Paris, 1937. 19. Dog non A., Biancani E. H., La lumiere et le son, Ann. Inst. Actionol, 12, 61 (1938). 20. D г a v e 1 1 F., Les ultrasons, Universitaires de France, 1941. 21. Fahlenbrach H., Die Grundlagen der Ultraschallforschung, Umschau, 21, 321 (1940). 22*. F e h r W., Ultraschall im Dienste der Heil- kunde, Funktechn. Monatschefte, 212 (1939). 23*. Fiedler G., Ultraschallbehandlung, ein neu- er Zweig der physikalischen Therapie, Frequenz, 1, _ 56 (1947). 24. Finlay W. L., Soundless sound waves; odd realm of supersonics, Sci. Amer., 162, 148, 216 (1940). ‘ 25. F о k k e r A. D., Ultrasone trillingen, Arch. Musee Taylor (3), 8,..407 (1938). 26*. F r e n z e 1 R., Ober die Wirkungen des Ul¬ traschalles, Deutsche med. Wschr., 72, 456 (1947). 27. F r e u n d 1 i с h F., Industrial applications of supersonic vibrations, Ind. Chem., 14, 35 (1938). 28. Fritz H., Die Verwendung des Ultraschalles in der Textilindustrie., Kunstseide u. Zellwolle, 21, 246 (1939). 29. G a 1 1 a r a t i G., Gli ultrasuoni e la loro appli- cazione nella tecnica della televisione, Televi¬ sion, 1, 192 (1938). 30. G i а с о m i n i A., Richerche nel campo degli ultrasuoni, Ric. Sci., 10, 580 (1939). *) Работы советских авторов сверены с оригиналом и приведены в русской транскрипции. В остальном библиография оставлена без изменений, кроме исправ¬ ления обнаруженных ошибок и опечаток. В конце библиографии добавлен список работ главным образом советских авторов, не приведенных автором книги, и некоторых работ, появившихся после выхода в свет немецкого издания книги.—Прим. ред.
578 Библиография 31. Go hr H., Ultraschallforschung, Maschinen- markt, Heft 11, 5 (1944). 32. Gohr H., Wedekind Th., Der Ultra- schall in der Medizin, Klin. Wschr., 19, 25 (1940). 33. G г о В m a n n E., Ultraakustik, Handbuch der Experimentalphysik, 17/1, 463 (1934). 34. H a u В L., Les ultrasons et leur role dans le domaine de la biologie, Ann. Zymolog., 2, 61 (1935). 35. Hiedemann E., Ultraschall, Ergebn. exakt. Naturwiss., 14, 201 (1935). [См. перевод: Гиде¬ ман E., Ультразвук, УФН, 16, 586 (1936).] 36. Hiedemann E., Verfahren und Ergebnisse der Ultraschallforschung, Zs. VDI, 80, 581 (1936). 37. H i e d e m a n n E., Ultraschallwellen, Stahl u. Eisen, 56, 600 (1936). 38. H i e d e m a n n E., Neuere Ergebnisse der Ultra' schallforschung., Chem. Weekblaad, 31, 390 (193/). 39. Hiedemann E., Physikalisch-chemische Wirkungen von Ultraschall, Arch. Eisenhiitten- wiss., 12, 185 (1938—1939). 40. Hiedemann E., Grundlagen und Ergebnisse der Ultraschallforschung, Berlin, 1939. 41. Horvath J., Ultraschall in der Medizin, Ein Lehrfilm, hergestellt vom Institut fur wis- senschaftliche Filme an der Universitat Erlan¬ gen, 1947. 42. H u b b a r d J. C., A Brief Survey of Superso- nics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 99 (1933). 43. К orb H., Ultraschallwellen, Radiol. Rdsch., 168 (1936). 44. К о r b H., Uber Ultraschallwellen, Mschr. Ge- burtsh., 101, 229 (1936). 45. К r ii g e r F., Herstellung von Emulsionen und kolloidalen Losungen mittels Ultraschallwellen, Pharmaz. Ind., 186, 331 (1938). 46. L a n g e v i n P., Les ondes ultrasonores, Rev. gen. Electr., 23, 626 (1928). 47. Langevin P., Les ondes ultrasonores et leurs applications, Bull, de 1 universite de Tiflis, 10 (1929). 48. Levi F., Der Ultraschall, Schweiz,. Arch. f. angew. Wiss. u. Techn., 3, 193 (1937). 49. M a r i n e s с о N., Proprietes piezo-chimiques, piezo-physiques, physiques et biophysiques des ultrasons, I et II, Actualites sci. et ind., v. 522, 523, Paris, 1937. 50. M a r i n e s с о N., Supersonics in metallurgy (A review of recent French work), Metal Ind. (London), 69, 136 (1946). 51. Mayer K., Infra- und Ultraschallwellen, Strahlentherapie, 56, 285 (1936). 52. M e t s с h 1 E. C., Wesen und Anwendung des Ultraschalls, Elektrotechn. Zs., 60, 33 (1939). 53. M e у e r W., Die physikalischen, chemischen, thermischen und biologischen Wirkungen des Ultraschalls und ihre Bedeutung fur die wissen- schaftliche und praktische Pharmazie, Sci. pharm., 9, 49 (1938). 54. M e у e r F. О W., Ultraschall und Pharmazie, Die Pharmazie, 2, 116 (1947). 55. M e у e r F. O. W., Fortschritte in der Ultra- schallausnutzung, Pharmazie, 2, 510 (1947). 56. Moles A., Les ultrasons, T. S. F. pour tous, 22, 180, 211, 232 (1946). 57. Parthasarathy S., Pande A., Ultra¬ sonics, Their Scientific and Industrial Applica¬ tions, Journ. Sci. Ind. Res., 3, 1 (1945). 58. P e t e r s e n A. J., Ultrakorte lydbolger, Fy- sisk Tidsskr., 38, 16 (1940). 59. P о n z i о М., Gli ultrasuoni in biologia, Rass. internaz. di clin. e terap., 17, 867 (1936). 60. R i с h a r d s о n E. G., Supersonic vibrations and their applications, Journ. Res. Soc. Arts., 95, 90 (1947). 61. Richards W. Т., Recent Progress in Super¬ sonics, Journ. Appl. Phys., 9, 298 (1938). 62. Richards W. T.,' Supersonic Phenomena,. Rev. Mod. Phys., 11, 36 (1939). 63. R i с h a r d s о n E. G., Supersonics, Sound Seen but not Heard, Discovery, 246 (1943). 64. R о d e w a 1 d W., Ultraschallwellen, Zs. techn. Phys., 15, 192 (1934). 65. Rossi P., Gli ultrasuoni e la metallurgia,. Metallurgia ital., 30, 441 (1939). 66. P ы т о в С., Diffraction de la lumiere par les ultrasons, Actualites sci. et ind., 613, Paris, 1938. 67. S a n s о n i М., Diffrazione della luce mediante gli ultrasuoni, Nuovo Cimento., 12, 36 (1935). 68. Sc hec ter IT., Ultrasonics and Supersonics, Elektronics, 11, 34 (1938). 69. S с h 1 i e p h a k e E., Ultraschall, Med. Welt, 14, 864 (1940). 70. S с h m i d G., Ultraschall und chemische For- schung, Angew. Chem., 49, 117 (1936). 71. S с h m i d G., Ultraschall in der Chemie, Zs- Electrochem., 44, 728 (1938). 72. S с h m i d G., Neues uber die Anwendung des Ultraschalles in der Chemie, Die Chemie (An¬ gew. Chemie, neue Folge), 56, 67 (1943). 73. Schreuer E., Ultraschall, ein Mittel der Forschung, Elektron, 1. 306 (1947). 74. Schubotz Fr., Die Ultraschallwellen (Eine Zusammenfassung mit besonderer Beriicksichti- gung ihrer Wirkungen in Biologie und Medizin),. Dissertation, Berlin, 1941. 75. S с h u 1 t e s H., Gohr H., Uber chemische Wirkungen der Ultraschallwellen, Angew. Chem., 49, 420 (1936). 76. S e i d 1 Fr., Ultraschall und seine Anwendung, Osterr. Chemikerztg, 45, 103 (1942). 77. S i e r i n g O., Uber den Ultraschall, Siiddeutsch. Apothekerztg, 86, 160 (1946). 78. Simonov a-C erovsk a J., Ultrazvuk ajeho uziti v praxi (tschechisch), Elektrotechnikcky svaz Ceskomoravsky, Prag, 1941. 79. S о 1 1 n e r K., Ultrasonic Waves in Colloid Chemistry, Journ. Phys. Chem., 42, 1071 (1938). 80. S о 1 1 n e r K., The Application of Sonic and Ultrasonic Waves in Colloid Chemistry, Chem. Rev., 34', 371 (1944). 81. S о 1 1 n e г K-, Sonic and Ultrasonic Waves in Colloid Chemistry, Beitrag zu J. Alexan¬ der; Colloid Chemistry: Theoretical and Applied, Ch. 5. 82. У p a 3 о в с к и й С. С., П о л о ц к и й И. Г., Ультразвук и вызываемые им эффекты, Усп. хим., 9, 885 (1940). 83. W a n п о w Н. A., Die Anwendungen des Ul¬ traschalles in Kolloidchemie, Kolloid. Zs., 81, 105 (1937). 84. W h i t e S. Y., Opportunities in Ultrasonics, Audio Eng., 31, 30 (1947). 85. W о 1 f e r s F., Les ultrasons et la biologie, Paris, 1931. 86. W о о й R- W., Supersonics, The Science of Inaudible Sounds, Brown University, 1939.
Библиография 579 87. Young У. J., Supersonic Fundamentals, Elec¬ tronics, 17, No. 3, 122 (1944). б. Работы по отдельным вопросам 88. A b e 1 1 о Т. B., Absorption of Ultrasonic Wa¬ ves bv Hydrogen and Carbon Dioxyde, Proc. Nat. Acad." Sci., Wash., 13, 699 (1927). 89. A b e 1 1 о Т. B., Absorption of Ultrasonic Wa¬ ves by Various Gases, Phys. Rev. (2), 31, 157, 1083 (1928). 90. A с h e s о n L. K-, Development of a Mecha¬ nical Type of Ultrasonic Guidance Device for the Blind, Summary Report, Nat. Res. Council, Com. on Sensory Devices Rep. 47—6, 1947. 91. A к i у a m a S., Ober die bakterizide Wirkung der Ultraschallwellen, Tohoku Journ. exp. Med., 30, 192 (1936). 92. Alexander E. A., Lambert J. D., Der zweite Virialkoeffizient des Acetaldehyds, Trans. Farad. Soc., 37, 421 (1941). 93. A 1 e x a n d e r C. A., Lambert J. D., Supersonic Dispersion in Gases. The Vibrational Activation of the Acetaldehyde Molecule, Proc. Roy. Soc.,.A179, 499 (1942). 94. A 1 i L., Ober den Nachweis der Frequenzander- [ung des Lichtes durch den Dopplereffekt bei der Lichtbeugung an Ultraschallwellen in Fliissigkei- ten, Helv. phys. Acta, 8, 503 (1935); 9, 63 (1936). 95. A 1 1 a n G. E., Schallgeschwindigkeit in einigen binaren Legierungen, Phil. Mag. (7), 32, 165 (1941). 96. A 1 1 e m a n R. S., Acoustic Absorption and’ Reflection Coefficients in Gases by Supersonic Interferometry, Journ. Acoust. Soc. Amer., 10, 88 (1938). 97. A 1 1 e m a n R. S., Dissipative Acoustic Reflec¬ tion Coefficients in Gases by Ultrasonic Interfero¬ metry, Phys. Rev. (2), 55, 87 (1939). 98. A 1 1 e m a n R. S., Heat Conduction Effects in Sound Emission, Journ. Acoust. Soc. Amer., 13, 23 (1941). 99. A 1 1 e m a n R. S., Hubbard J. C., Ul¬ trasonic reflection Losses in Air, Helium and C02, Phys. Rev. (2), 54, 313 (1938). 100. Allen С. H., F r i n g s H., R u d n i с к I., Some Biological Effects of Intense High Fre¬ quency Airborne Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 62, 221 (1948). 101. Allen С. H., R u d n i с к I., A Powerful High Frequency Siren, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 857 (1947). 102. Альтберг В., О давлении звуковых волн и об абсолютном измерении силы звука, Ann. d. Phys. (4), 11, 405 (1903) [см. ЖРФХО, 35, 459 (1903)]. 103. Альтберг В. Я., О коротких акустических волнах при искровых разрядах конденсаторов, Ann. d. Phys. (4), 23, 267 (1907) [см. ЖРФХО, 39, 53 (1907)]. 104. Альтберг В., Гольцман М., Ober die Absorption des Schalles in trtiben Medien, Phys. Zs., 26, 149 (1925). 105. Альтберг В. Я-, Центры кристаллизации воды, Природа, № 10, 64 (1936). 106. Andrade Е. N. da С., Absolute Measurement of Sound-amplitudes and Intensities, Phys. Soc., London. Rep. of a Discouss. on Audition, 1931. 107. Andrade E. N. da C., Phenomena in a Sounding Tube, Nature, 127, 438 (1931). 108. Andrade E. N. da C., On the Groupings and General Behaviour of Solid Particles Under the Influence of Air Vibrations in Tubes, Phil Trans Roy. Soc., A230, 413 (1932). 109. Andrade E. N. aa C., The Coagulation of Smoke by Supersonic Vibrations, Trans. Farad Soc., 32, 1111 (1936). 110. Андреев А., Фредерикс В., Ка¬ зарновский И., Abhangigkeit der piezo- elektrischen Konstanten bei Quarz von der Tempe- ratur, Zs. f. Phys., 54, 477 (1929). 111. Andrews B. A., Ultrasonic garage door ope¬ ner, Electronics, 20, March, 116 (1947). 112. Andrews B. A. Supersonic Inspection Me¬ thods, Electronics, 17, May, 122 (1944). 113. A n d r e w s H. L., An Acoustic Interferometer for a Wide Temperature Range, Rev. Sci. Instr., 6, 167 (1935). 114*. Angenete E., Ober die Behandlung der Trigeminusneuralgien mit Ultraschallwellen, Dis¬ sertation, Gottingen, 1945. 115. Ансел ь м JI., К теории поглощения ультра¬ звука в жидкостях, ЖЭТФ, 15, 751 (1945). 116. Ardenne М., Erfahrungen beim Bau einer Anlage fur die Erzeugung von Ultraschallwellen, Funk, 12, 665 (1935). 117. Ardenne М., Staubfiguren stehender Ultra¬ schallwellen in Fliissigkeiten, Funktechn. Mo- natshefte, 248 (1938). 118. Arenberg D. L., Ultrasonic Solid Delay Lines, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 1 (1948). 119. Arnold R. D., A Method of Compensating the Frequency Dependence of Attenuation in a Su¬ personic Delay Line, Massachusetts Institute, Radiation Lab., Rep. No. 965, 1946. 120. Asbach H. R., В a с h e m Ch., H i e d e- m a n n C., Zur Sichtbarmachung von Ultra¬ schallwellen in Fliissigkeiten, Zs. f. Phys., 88, 395 (1934). 121. Asbach H. R., Hiedemann E., Hoesch К. H., Optische Abbildung der stehen- den Kompressionswelle in einem Schwingquarz, Na¬ turwiss., 22, 465 (1934). 122. Ashton W. H., A Method of and Apparatus for Preparing Dispersion, Brit. pat. No. 433583, 1934. 123. A tana so ff J. V., Hart P. J., Dyna¬ mical Determination of the Elastic Constants and Their Temperature Coefficients for Quartz, Phys. Rev., 59, 85 (1941). 124. A tana so ff J. V., Kammer E., A De¬ termination of the c44 Elastic Constant for Beta- quartz, Phys. Rev. (2), 59, 97 (1941). 125. Atlas -Werke A. G., Bremen, Verfahren und Einrichtung zur Ortsbestimmung von Schall- quellen in Wasser, DRP Nr. 660526, 1932. 126. Atlas-Werke A. G., Bremen, Compressional Wave Transmitter and Receiver, More Particulary for Subaqueous Signalling, Brit. pat. No. 430497, 1933. 127. Atlas-Werke A. G., Bremen, Dispositiv pour la reception et la determination de la direction de sources sonores, Fr. pat. No. 816283, 1937. 128*. A u 1 e r H., W о i t e H., Ober die Einwir- kung von Ultraschallwellen auf die Krebszellen des Mauseascites, Zs. Krebsforsch., 53, 90 (1942). 129. В а с с a r e d d a М., La velocita degli ultra* suonnelle decaline cis et trans., Ric. Sci., 16* 662 (1946).
580 Библиография 130. Baccaredda М., G i а с о m i n i A., La velocita degli ultrasuoni nei dicloroetileni cis e trans, Ric. Sci., 15, 161 (1945). 131. Baccaredda М., Gi а со mini A., Sul¬ la compressibilita adiabatica degli isomeri etile- nici determinata mediantegli ultrasuoni, Ric. Sci., 16, 611 (1946); Atti. Acc. Nat. Lincei, 1, 401 (1946). 132. В a с h e m Ch., Die Sichtbarmachung fort- schreitender Ultraschallwellen in Flussigkeiten mit- tels eines Hochfrequenzstroboskopes und eine neue Methode zur Bestimmung der Ultraschallge- schwindigkeit in Fliissigkeiten, Zs. f. Phys., 87, 738 (1934). 133. В a с h e m Ch., Uber die Kompressibilitat elekt- rolytischer Losungen, Zs. f. Phys., 101, 541 (1936); Dissertation, Koln, 1935. 134. Bachem Ch., Hiedemann E., Fehler- quellen bei optischen Schallfeiduntersuchungen I: Der Temperaturgradient vor dem Sendequarz, Zs. f. Phys., 89, 502 (1934). 135. Bachem Ch., Hiedemann E., Einige I nterferenz versuche mit Ultraschallwellen, Zs. f. Phys., 91, 418 (1934). 136. Bachem Ch., Hiedemann E., Optische Messungen von Ultraschallgeschwindigkeiten in Flussigkeiten, Zs. f. Phys., 94, 68 (1925). 137. Bachem Ch., Hiedemann E., As* bach H. R., Zur Sichtbarmachung stehender Ultraschallwellen in Fliissigkeiten und eine neue Methode zur Bestimmung der Ultraschallgeschwin- digkeit. Zs. f. Phys., 87, 734 (1934): Nature, 133, 176 (1934). 138. В a с h e r K., Elastische Konstanten in festen Korpern, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 20, 68 (1939). 139. Backer S., Memoire sur le son et Tultrason dans un gaz visqueux, Acad. roy. belg. Cl. Sci., Mem. Coll., 17, 1 (1938). 140. Backhaus H., Das Schallfeld der kreisfor- migen Kolbenmembran, Ann. d. Phys. (5), 5, 1 (1930). 141. Backhaus H., ‘Trendelenburg F., Ober die Richtwirkung von Kolbenmembranen, Zs. techn. Phys., 7, 630 (1926). 142*. В a d t к e G., Ultraschallwirkungen am leben- den Auge, Elektron, 2, 310 (1948). 143. Bar R., Ober einige Demonstrationsversuche zur Beugung des Lichtes an Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 6, 570 (1933). 144. Bar R., Velocity of Sound in Liquid Oxygen, Nature, 135, 153 (1935). 145. Bar R., Ober die Messung der Ultraschallge- schwindigkeit im schweren Wasser, Helv. phys. Acta, 8, 500 (1935). 146. Bar R., Ober die Koharenzverhaltnisse in den an stehenden Ultraschallwellen in Flussigkeiten erzeugten Beugungsspektren, Helv. phys. Acta. 8, 591 (1935). 147. Bar R., Ober Versuche zur Theorie von Raman und Nagendra Nath liber die Beugung des Lichtes an Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 9, 265 (1936). 148. Bar R., Ober die Lichtbeugung der Ultraschall¬ wellen in Luft, Helv. phys. Acta, 9, 367 (1936). 149. Bar R., Ober den Nachweis der Chladni-Figuren schwingender Piezoquarze mit Hilfe der Licht¬ beugung an Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 9, 617 (1936). 150. Bar R,, Ober Lichtmodulation durch fortschrei- tende Schallwellen, Helv. phys. Acta, 9, 654 (1936). 151. В a r R., Uber stroboskopische Erscheinungen beim Durchgang des Lichtes durch zwei Ultra¬ schallwellen, Helv. phys. Acta, 9, 678 (1936). 152. Bar R., Dunkle Streifen in den Spektren von akustischen und optischen Doppelgittern (Theore- tische Erganzungen und weitere Versuche zu einer Arbeit von P. Cermak und H. Schoeneck), Helv. phys. Acta, JO, 130 (1937). 153. Bar R., Ober die Erzeugung ebener Schallwellen in Flussigkeiten und uber die Demonstration Fresnelscher Beugungserscheinungen an diesen Wellen, Helv. phys. Acta, 10, 311 (1937). 154. Bar R., Ober die Ultraschallabsorption in Flus¬ sigkeiten im Frequenzbereich von 50 bis 80 Me¬ gahertz, Helv. phys. Acta, 10, 332 (1937). 155. Bar R., Ober einige Spezialfalle beim Durch¬ gang von Ultraschallwellen durch diinne Platten, Helv. phys. Acta, 11, 397 (1938). 156. Bar R., Ober Versuche zum Nachweis einer Ultraschalldispersion in Flussigkeiten, Helv. phys. Acta, 11, 472 (1938); Verh. schweiz. Naturf.-Ges., 119, Jahresvers. 1938. 157. Bar R., The Dispersion of Ultrasonic Velocity in Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A8, 289 (1938) 158. Bar R., Eine Methode zur Bestimmung der elastischen Konstanten isotroper Festkorper mit Hilfe von Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 13, 61 (1940). 159. В a r R., Ober die Untersuchung von Ultraschall¬ wellen in Flussigkeiten mit Hilfe des Jaminschen Interferometers, Helv. phys. Acta, 13, 193 (1940). 160. В a r R., Levi F., Nagendra Nath N. S., Ober die Theorie des Durchgangs von Ul¬ traschall durch diinne Platten, Helv. phys. Acta, 11, 358 (1938). 161. Bar R., Meyer E., Ober einige Versuche zur Beugung des Lichtes an Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 6, 242 (1933); Phys. Zs., 34, 393 (1933). 162. Bar R., W a 1 t i A., Ober die Bestimmung der Poissonschen Elastizitatskonstanten mit Hilfe von Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 7, 658 (1934); Verh. Schweiz. Naturf.-Ges., 281, 1934. 163. Бажулин P. А., Мерсон И. М., По¬ глощение ультразвуковых волн в растворе ацето¬ на, ДАН СССР, 24, 690 (1939). 164. Bajpai R. R., Vaidhianathan V. 1. Preparation of Quartz Ultrasonic Oscillators, Proc. Indian Acad. Sci., A 13, 504 (1941). 165. В a k a. n о w s k i A. E., Lindsay R. B., Crystal Pick-up for the Detection of Ultrasonic Standing Waves in Rods, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 590 (1948). 166. Balamuth L., A New Method for Measuring Elastic Moduli and the Variation with Tempera¬ ture of the Principal Young's Modulus of Rocksalt Between 78° К and 273° K, Phys. Rev. (2), 45, 715 (1934); 46, 1933 (1934). 167. Balamuth L., Rose F., Quimby S. L., Note on Б-Quartz, Phys. Rev. (2), 49, 703 (1936). 168. Ballou J. W., Hubbard J. C., A Fi¬ xed Path Supersonic Interferometer for Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 100 (1944). 169. В a 1 z e г K-, Ein Beitrag zum Mehrwelligkeits- problem von piezoelektrischen Quarzscheiben, Zs. techn. Phys., 18, 169 (1937).
Библиография 581 170. Bancroft D., The Velocity of Longitudinal Waves in Cylindrical Bars, Phys. Rev. (2), 59, 588 (1941). 171. Bar bier O., L'ottica degli ultrasuoni e le immagini ultracustiche, Alta Frequenza, 11, 383 (1942). 172. Barett E. W., Porter C. W., Further Studies on a Molecular Rearrangement Induced by Ultrasonic Waves, Journ. Amer. Chem. Soc., 63, 3434 (1941). 173. В a г к 1 e t t Ch. S., Laue Spots from Perfect, Imperfect and Oscillating Crystals, Phys. Rev., 38, 832 (1931). 174 Barnes R. B., Breaking Petroleum Emul¬ sions, Amer. Pat. No. 2257997, 1941. 175. Barnett G. F., Investigation of Gamma in Mixture of Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 3, 579 (1932). 176. Barone A., La modulazione della luce medi- ante ultrasuoni, Ric. Sci., 12, 678 (1941). 177. Barone A., Ultraschallgenerator mit Normal- frequenz, Helv. phys. Acta, 21, 135 (1948). 178. Barone A., Campioni di frequenza per ricer- che di acustica ed ultra-acustica, Elettronica, 2, 373 (1947); 3, 13 (1948); Ric. Sci., 15, 379 (1945). 179. Barone A., Giacomini A., Probabile effetto del campo elettrico e del campo magnetico sulla velocita di propagazionee sul coefficiente di assorbimento degli ultrasuoni in taluni liquidi, Ric. Sci., 15, 264 (1945). 180. Barzano, Zanardo, Processo di ricavo d. minerali, carboni e simili per via di flottazionei, Ital. pat. n. 375787, 1939. 181. Bastien P., Bleton J., Kerver- s e a u E. de, Influences des dimensions de la cristallisation sur la propagation des ultra-sons dans les metaux. Compt. Rend., 227, 726 (1948); 229, 1016 (1949). 182. Baud R. V., Anwendungen des Ultraschalles im Materialpriifungswesen, Schweiz. Bau-Ztg., 128, 222 (1946). 183. Bauer В. B., Radiation Pressure, Journt. Acoust. Soc. Amer., 19, 504 (1947). 184. Bauer E., H., W e i g 1 e J., Diffusion of Ultrasonic Waves by Thermal Waves, Compt. Rend. Soc. Phys. Hirt. Nat., Geneve, 61, 175 (1944). 185. Bauer L., Tamarkin P., Lindsay R. B., Scattering of Ultrasonic Waves in Water by Solid Cylinders, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 583 (1948). 186. Baumgardt E., Nouvelle methode optique pour 1 etude des ondes ultrasonores par les li- quides, Compt. Rend., 199, 1383 (1934). 187. Baumgardt E., Sur la variation avec la temperature de Tabsorption des ondes ultrasono¬ res par les liquides, Compt. Rend., 202, 203 (1936). 188. Baumgardt E., Sur l'absorption des ondes ultrasonores dans le benzene, Compt. Rend., 204, 416 (1937). 189. Baumgardt E., Sur le rendement ultraso- nore des quartz piezoelectriques. Compt. Rend., 204, 751 (1937). 190. Baumgardt E., Sur la transparence aux ultrasons des plaques solides, Compt. Rend., 206, 1284 (1938). 191. Baumgardt E., Sur la vitesse de propagation des ondes elastiques dans les cristaux piezoelec¬ triques, Compt. Rend., 206, 1887 (1938). 192. Baumgardt E., Une methode pour la de¬ termination des modules d'elasticite adiabatiques des cristaux, Compt. Rend., 207, 273 (1938). 193. Baumgardt E., Sur la mesure de certaines constantes adiabatiques des cristaux par voie ultra-sonore, Compt. Rend., 208, 1280 (1939). 194. Bayha H., Sauter E., Zerkleinerung von Stoffteilchen durch Ultraschall, DRP Nr. 738749, 1939. 195. Бажулин П., Die Absorption von Ultra¬ schallwellen in einigen Fliissigkeiten, Sow. Phys., 8, 354 (1935). 196. Бажулин П., Затухание ультраакустиче- ских волн в уксусной кислоте, ДАН СССР, нов. сер., 3, 285 (1936). 197. Бажулин П., Зависимость поглощения ультразвуковых волн в бензоле и четыреххлори¬ стом углероде от температуры, ДАН СССР, 14, 273 (1937). 198. Бажулин П., Поглощение ультраакустиче- ских волн в жидкостях, ЖЭТФ, 8, 457 (1938); ДАН СССР, 19, 153 (1938); Journ. of Phys. USSR, 1, 431 (1939). 199. Бажулин П., Поглощение ультраакусти- ческих волн в вязких жидкостях, ДАН СССР, 31, 113 (1941). 200. Beard P. J., Gantvoort W. F., Obser¬ vations on Supersonic Vibration, Journ. Bacte- riol.f 36, 36 (1938). 201. Bechmann R., Piezoelektrische Quarzoszil- latoren mit beliebigem Temperaturkoeffizienten, insbesondere dem Wert Null, Naturwiss., 21, 752 (1933). 202. Bechmann R., Entwicklung der Quarzsteue- rung der Telefunken-GroBsender, Telefunkenztg., 14, H. 26, 17 (1934). 203. Bechmann R., Ober die Temperaturkoeffi¬ zienten der Eigenschwingungen piezoelektrischer Quarzplatten und Stabe, Zs. Hochfrequenztechn., 44, 145 (1934). H 204. Bechmann R., Messung der Schallgeschwin- digkeit in anisotropen Medien, insbesondere in Quarz mittels piezoelektrischer Erregung, Zs, f. Phys., 91, 670 (1934). 205. Bechmann R., Untersuchungen iiber die elastischen Eigenschwingungen piezoelektrischer Quarzplatten, Zs. techn. Phys., 16, 522 (1935). 206. Bechmann R., Quarzoszillatoren, Telefun¬ kenztg., 17, 36 (1936). 207. Bechmann R., Quarzresonatoren, Telefun¬ kenztg., 18, H. 76, 5 (1937). 208. Bechmann R., Dickenschwingung piezoelek- trisch erregter Kristallplatten, Zs. Hochfrequenz¬ techn., 56, 14 (1940). 209. Bechmann R., Langsschwingungen recht- eckiger Quarzplatten, Zs. f. Phys., 120, 107 (1942). 210. Bechmann R., P e t r z i 1 k a V., Axiale Langsschwingungen eines geraden Stabes aus kri- stallinem Material, Zs. f. Phys., 122, 589 (1944). 211*. Beck F. F., Krantz J. C., The effect of ultrasonic vibrations on the growth and glycoysis of Walker sarcoma 319, Amer. Journ. Cancer, 39, 245 (1940). 212. Becker A., GoosF., Horbarmachung von Ultraschall., Zs. phys. chem. Unterr., 54, 1 (1941). 213. Becker H. E. R., Die Ruckwirkung einer umgebenden Flussigkeit auf die Schwingungen ei¬ ner Quarzplatte, Ann. d. Phys. (5), 25, 359 (1936).
582 Библиография 214. В е с к е г Н. Е. R., Die Debye-Sears Beugungs- erscheinung und die Energiebilanz bei Erzeugung von Ultraschallwellen, Ann. d. Phys. (5), 25, 373 (1936). 215. Becker H. E. R., Uber den Schwingmecha- nismus einer Quarzplatte in Flussigkeiten, Ann. d. Phys. (5), 26, 645 (1936). 216. Becker H. E. R., Eine fast tragheitslose Lichtsteuerung mittels Ultraschallwellen, Zs. Hoch- frequenztechn., 48, 89 (1936). 217. Becker H. E. R., H a n 1 e W., M a e г с к s О., Modulation des Lichtes durch einen Schwing- quarz, Phys. Zs., 37, 414 (1936). 218. Becker W., Anwendung von Ultraschall in der Metallurgie, Neuheiten Techn., 10, 25 (1941). 219. Beckwith T. D., Olson A. R., Ultra¬ sonic Radiation and Yeast Cells, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 29, 362 (1931). 220. Beckwith T. D., Weaver С. E., So¬ nic Energy as a Lethal Agent for Yeast and Bac¬ teria, Journ. Bacteriol., 32, 361 (1936). 221. В e h m A., Das Behm-Echolot, Ann. Hydrogr., 49, 241 (1921). 222. В e h r A., The Examination of Metals by Ultra¬ sonics, Metallurgia, 23, 7 (1940). 223. Behr A., A Possible Application of Ultrasonics, Metal Ind., 63, 422 (1943). 224. Белявская Л., Новый метод измерения коэффициента поглощения ультразвука в газах, Изв. АН СССР, сер. физич., 7, 917 (1935). 225. Bell Telephone Laboratories Inc., New York, Ubertragungsfliissigkeit fur piezoelektrische Unter- wasserschallerzeuger, Amer. Pat. No. 2407315, 1943‘ 226. Белы некий С. В., Кристаллизация солей, ЖЭТФ, 6, 1176 (1936). 227. Bender D., Ultraschallgeschwindigkeiten in Stickstoff, Stickoxyd und Kohlenoxyd zwischen 20 und 200° C, gemessen mit einem neuen Verfah- ren, Ann. d. Phys. (5), 38, 199 (1940). 228. В e n f i e 1 d A. E., E m s 1 i e A. G., Hun¬ tington H. B., On the Theory and Perfor¬ mance of Liquid delay Lines, Massachusetts Inst, of Technology, Radiation Lab., Rep. No. 792, 1945. 229. Bennewitz K-, Rotger H., Innere Reibung fester Korper, Phys. Zs., 37, 578 (1936); 39, 835 (1938); Zs. techn. Phys., 19, 521 (1938). 230. Bergmann L., Der optische Nachweis der Oberschwingungen eines Quarzkristalles nach der Methode von Debye-Sears und seine Anwendung zur Schallgeschwindigkeitsmessung in Flussigkei¬ ten, Phys. Zs., 34, 761 (1933). 231. Bergmann L., Eine neue Methode zur Be¬ stimmung elektrischer Wellenlangen, Funk., 10, 777 (1933). 232. Bergmann L., Der optische Nachweis der Oberschwingungen und der Schwingungsform eines Piezoquarzes nach der Methode von Debye-Seans und seine Anwendung zur Bestimmung elektri¬ scher Wellenlangen, Zs. Hochfrequenziechn., 43, 83 (1934). 233. Bergmann L., Zur Frage der Eigenschwin- gungen piezoelektrischer Quarzplatten bei Erregung in der Dickenschwingung, Ann. d. Phys., 21, 553 (1934). 234. Bergmann L., Elektrische und optische Ver¬ suche mit schwingenden Kristallen, Zs. phys. chem. Unterr., 68, 49 (1935). 235. Bergmann L., Ein neuer Prazisions-Quarz- Wellenmesser, Zs. Hochfrequenztechn., 48, 87 (1936). 236. Bergmann L., Eine neue Methode zur Mes- sung der Schallgeschwindigkeit in Flussigkeiten, buz -Ьгс. Sctiles. Ges. f. vaterl. Kultur, 108, 47 (1936). 237. Bergmann L., Neue optische Beugungser- scheinungen an schwingenden Festkorpern (nach gemsinsamen Versuchen mit Cl. Schaeter), Zs. techn. Phys., 17, 441 (1936); Phys. Zs., 37, 867 (1936). 238. Bergmann L., Messung der elastischen Kon¬ stanten mit Ultraschall., Zs. VDI, 81, 878 (1937). 239. Bergmann L., Uber Lichtbeugung und Span- nun^sdoppelbrechung an schwingenden Glaszy- lindern, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 19, 89 (1938). 240. Bergmann L., Eigenschwingungen von Glas- zylindern, Zs. f. Phys., 125, 405 (1949). 241. Bergmann L., Fues E., Bestimmung elasto-optischer Konstanten aus Beugungsversu- chen, Naturwiss., 24, 492 (1936). 242. Bergmann L., Fues E., Ober gleichzei- tige Ramanbeugung an mehreren Ultraschallwellen, Zs. f. Phys., 109, 1 (1938). 243. Bergmann L., Goehlich H. J., Uber eine sehr einfache Methode zum Nachweis von Ultraschallwellen in Fliissigkeiten, Sitz.-Ber. Schles. Ges. f. vaterl. Kultur, 108, 47 (1936). 244. Bergmann L., Goehlich H. J., Uber eine sehr einfache Methode zum Nachweis von Ultraschallwellen iA Flussigkeiten, Phys., Zs., 38, 9 (1937). 245. Bergmann L., Jaensch A., Schallge- schwindigkeitsmessungen in anorganischen und organischen Flussigkeiten, Sitz.-Ber. Schles. Ges. f. vaterl. Kultur, 108, 34 (1936). 246. Bergmann L., Oertel H., Untersuchun- gen einer neuen Methode der direkten Messung von Schallgeschwindigkeiten in Flussigkeiten, Akust. Zs., 3, 332 (1938). 247. Бер лага P. Я-, Влияние ультразвукового поля на кристаллизацию переохлажденных жид¬ костей, ЖЭТФ, 9, 1397 (1939). 248. Берлага Р. Я-, Влияние ультразвукового поля на кристаллизацию переохлажденных жидкостей, ЖЭТФ, 16, 647 (1946). 249. В е u t h е Н., Uber den EinfluB der Ultraschall¬ wellen auf chemische Prozesse, Zs. phvs. Chem., A163, 161 (1933). 250. В e u t h e H., Furbach E., Soren¬ son E., Wasserreinigung durch Ultraschall, Akust. Zs., 4, 209 (1939). 251. Beuttenmuller E., Beitrage zur Kennt- nis des Abbaues von Makromolekiilen durch Ultra¬ schall, Disertation TH, Stuttgart, 1942. 252. Beyer R. Т., Smith М. C., Ultrasonic Absorption in Copper Acetate and Ethyl Acetate, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 424 (1946). 253. Bez-Bardili W., Einige Versuche zur Bre- chung von Ultraschallwellen, Phys. Zs., 36, 20 (1935). 254. Bez-Bardili W., Uber ein Ultraschall- Totalreflektometer zur Messung von Schallge¬ schwindigkeiten sowie der elastischen Konstanten fester Korper, Zs. f. Phys., 96, 761 (1935). 255. Bhagavantam S., Elastic Constants of Crystals, Proc. 33rd Indian Sci. Congr., P. II, Sec. Ill, Physics, 1946.
Библиография 583 256. Bhagavantam S., Bhimasenachar J., Elastic Constants of Crystals. A New Method and Its Application to Pyrites and Galena, Proc. Indian Acad. Sci., 20, 298 (1944). 257. Bhagavantam S., Bhimasena¬ char J., Shear Modes in Non-piezo-electric Crystal Plates, Nature, 156, 23 (1945). 258. Bhagavantam S., Bhimasenachar J., Elastic Constants of Diamond, Proc. Roy. Soc., A187, 381 (1946); 154, 546 (1944). 259. Bhagavantam S., Joga Rao Ch. V., Ultrasonic Velocity and the Adiabatic Compres¬ sibility of Some Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., 9, 312 (1939). 260. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Determination of the Elastic Constants of isotropic Media: A New Method, Proc. Indian Acad. Sci., A23 254 (1946). 261. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Elastic Constants of Isotropic Media, Nature, 157, 624 (1946). 262. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves of very High Frequencies, Nature, 158, 484 (1946). 263. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Diffraction of Light by High Frequence Ultrasonic Waves, Nature, 160, 267 (1947). 264. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Hiedemann Patterns at Very High Frequencies, Nature, 159, 742 (1947). 265. Bhagavantam S., Suryanarayana D., Elastic Constants of Piezoelectric Crystals; Zinc sulphide, Proc. Indian Acad. Sci., A20, 304 (1944). 266. Bhagavantam S., Suryanarayana D., A Note on the Even, Odd and Half-overtones in Piezo-electric Crystal Plates, Proc. Indian Acad. Sci., A21, 19 (1945). 267. Bhagavantam S., Suryanaraya¬ na B., The Elastic Constants of Sodium Chlorate, Phys. Rev. (2), 71, 553 (1947). 268. Bhimasenachar J., Elastic Constants of Calcite and Sodium Nitrate, Proc. Indian Acad. Sci., A22, 199 (1945). 269. Bhimasenachar J., Elastic Constants of Apatite, Proc. Indian Acad. Sci., A22, 209 (1945). 270. Bhimasenachar J., Venkateswar- 1 u K., Ultrasonic Velocities and Adiabatic Com¬ pressibilities of Some Organic Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., All, 28 (1940). 271. Biancani E., Biancani H., Dog- n о n A., Action des ultrasons sur les paramecies, Influences de divers facteurs exterieurs, Compt. Rend. Soc. Biol., Ill, 754 (1932). 272. Biancani E., Biancani H., D о g- n о n A., Action des ultrasonores sur les cellules isolees en suspension, Compt. Rend., 194, 2168 (1932). 273. Biancani E., Biancani H., Dog- non A., Sur 1'intervention des phenomenes hermiques dans Inaction biologiques des ultra-sons, Compt. Rend., 197, 1693 (1933). 274. Biancani E., Biancani H., D о g- no n A., Les ultra-sons et leurs actions biologi¬ ques, Rev. Actinol et Physiother., 10, 161 (1934); Journ. Physiol, et Pathol, gen., 32, 1083 (1934). 275. Rick J., Supersonics Applied to the Testing of Materials, Teknisk Tidskrift, 76, 937 (1946). 276. В i 1 1 h a r t z W. H., Bishop F. L., The Velocity of Sound in Ethylene Dichloride Vapor, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 225 (1936). 277. В i q u a r d P., Phenomenes produits par In¬ terposition d'une lame metallique dans un faisceau d'ondes ultrasonores, Compt. Rend., 188, 1230 (1929). . 278. В i q u a r d P., Absorption des ondes ultrasono¬ res par Геаи, Compt. Rend., 193, 226 (1931). 279. В i q и a r d P., Nouveaux moyens de commande d'un flux lumineux et applications, Fr. pat. no. 752910, 1932. 280. В i q и a r d P., Procede optique pour la mesure de l'absorption des ondes ultra-sonores par les liquides, Compt. Rend., 196, 257 (1933). 281. В i q и a r d P., Coefficients d'absorption des ultrasons par differents liquides, Compt. Rend., 197, 309 (1933). 282. В i q и a r d P., Sur Tabsorption des ondes ultra¬ sonores par les liquides, Theses de Ductorat, Paris, 1935; Ann. de phys. (11), 6, 195 (1936). 283. В i q и a r d P., Sur Г existence d'une diffusion des ondes ultrasonores dans les liquides, Compt. Rend., 202, 117 (1936). 284. В i q и a r d P., Etude de propagation des ultra- sons dans les liquides sous pressions, Compt. Rend., 206, 897 (1938). 285. В i q и a r d P., fitude sur la vitesse de propaga¬ tion et sur Tabsorption du sons dans les liquides sous pression, Rev. d'Acoustique, 8, 130 (1939). 286. Biquard P., Ahier G., Application des methodes d'impulsion а Г etude de la propagation des ondes ultrasonores, Cahiers de Physiques, no. 15, 21 (1943). 287. Biquard P., Lucas R., Nouvelles pro- priёtёs optoque des soli des et des liquides soumis a Inaction des ondes ultrasonores, Compt. Rend., 195, 121 (1932). 288. Bjerknes C. A., Remarques historiques sur la theorie du mouvement d'un ou de plusieurs corps, de formes constantes ou variables, dans un fluide incompressible; sur les forces apparentes, qui en resultent et sur les experiences qui s'у rattachent, Compt. Rend., 84, 1222, 1309, 1375, 1446, 1493 (1867). 289. Blake F. G., Jr. On Set of Acoustical Cavita¬ tion in Fluids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 590 (1948). 290. Black K. Ch., A dynamic Study of Magneto¬ striction, Proc. Amer. Acad., Boston, 63, 49 (1928). 291. Блинкин С. А., Полоцкий И. Г., Иноземцев С. П., Действие ультразвука на нейровирус сыпного тифа, Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол., № 4, 132 (1940). 292. Боболев В., Харитон Ю., Возникнове¬ ние детонации в NC13 под действием ультразву¬ ковых колебаний, ЖЭТФ, 7, 818 (1937); Acta phisicochim, USSR, 7, 416 (1937). 293. Bommel H., Zur Ultraschalegeschwindigkeits- messung in Gasen, Helv. phys. Acta., 16, 423 (1943). 294. Bommel H., Die Messung der Geschwindig- keit und der Absorption von Ultraschall in Gasen vermittels des optischen Methode, Helv. phys. Acta, 18, 3 (1945)... 295. Bommel H., Uber die Lichtstreuung an durch Ultraschall gerichteten kolloidalen Teilchen, Helv. phys. Acta, 21, 289 (1948).
584 Библиография 296. Bommel Н., Alcune esperienze sull'uso dei cristalli di NH4H2P04 come generatori die ultra¬ suoni, Ric. Sci., 18, 386 (1948). 297. Bommel H., Ober die Eignung von Ammoni- umphosphatkristallen als Ultraschallgeneratoren, Helv. phys. Acta, 21, 403 (1948). 298. В o m m e 1 H., В a u d R. V., Anwendung des Ultraschalles im Materialpriifungswesen, Zs. f. Schweifitechn., 36, 185, 207 (1946). 299. В o m m e 1 H., Baud R. V., Utilization of Supersonics for the Testing of Materials, Eng. Digest, 4, 176 (1947). 300. Bommel H., N i к i t i n e S., Contribution а Г etude des proprietes optiques d'une solution colloidale de trioxyde de tungstene parcourue par des ultrasons, Helv. phys. Acta, 18, 234 (1945). 302. Bottcher H. N., Die Zerstorung von Metal- len durch Hohlsog (Kavitation), Zs. VDI, 80, 1499 (1936). 303. В о 1 e G. A., Loomis G. A., Some Phy¬ sical Procedures used in Ceramic Research, Journ. Appl. Phys., 14, 443 (1943). 304. В о 1 1 m a n n J. H., Ultrasonic Ranging De¬ vice, Amer. Pat., No. 2405182, 1946. 305. В о n d у С., Uber Ultraschallwirkungen und ihre emulgierende Wirkungen, Dissertation, Zurich, 1936. 306. Bondy C., Sollner K., The Influence of Gases on Mercury Prepared by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 31, 843 (1935). 307. Bondy C., Sollner K., Quantitative Expe¬ riments on Emulsification by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 32, 556 (1936). 308. Bondy C., Sollner K., On the Mechanism of Emulsification by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 31, 835 (1935). 309. Bonn Т. H., An Ultrasonic Condenser Micro¬ phone, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 496 (1946). 310. В о p p F., Energetische Betrachtungen zum Schalldruck, Ann. d. Phys. (5), 38, 495 (1940). 311. Born H., Zur Frage der Absorptionsmessungen im Ultraschallgebiet, Zs. f. Phys., 120, 383 (1943). 312. Bosch W. C., All ее W. G., Circuits Details for a Small Supersonic Oscillator of the Piezoelectric Types, Amer. Phys. Teach., 6, 272 (1938). 313. В о s s a r d W., Busch G., Dampfung pie- zoelektrischer Schwingungen, Zs. f. Phys., 108, 195 (1938). 314. Bostrom A., Ultrasound, a New Factor in Emulsion Technique, Nord. Tidskr. Fotogr., 26, 169 (1942). 315. В о u m a n H. D., Biologic Action of Ultra¬ sound Waves, Nederl. Tijdschr, Geneeskunde, 79, 4631 (1935). 316. В о u r g i n D. G., Kinetics of Absorption of Ultrasonic Waves, Nature, 122, 133 (1928). 317. В о ur g i n D. G., Sound Propagation in Gas Mixtures, Phys. Rev. (2), 34, 521 (1929). 318. В о ur g i n D. G., The Propagation of Sound in Gases, Phil. Mag. (7), 7, 821 (1929). 319. В о u r g i n D. G., Quasi-standing Waves in a Dispersive Gas, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 108 (1932). 320. В о u r g i n D. G., The Velocity of Sound in Absorptive Gas, Phys. Rev. (2), 42, 721 (1932). 321. В о u r g i n D. G., Sound Absorption and Velo¬ city in Mixtures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 5, 57 (1933); Phys. Rev. (2), 50, 355 (1936). 322. В о ur g i n D. G., Sound Propagation, Phys. Rev. (2), 49, 411 (1936). 323. Boutaric A., Bouchard J., EinfluB von Bewegung und von Ultraschallwellen auf die Geschwindigkeit der Flockung instabiler Kolloide, Bull. soc. chim. de France (4), 51, 543 (1932). 324. Boy den L., Bats on the Beam. Nature’s «Builtin» Equipment Controls blind .Flying by Supersonic Broadcasting, Science, 165, 78 (1941). 325. Boyle R. W., Cavitation in the Propagation of Sound, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 16, 157 (1922). 326. Boyle R. W., Compressional Waves in Metals Produced by Impact, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 16, 293 (1922). 327. Boyle R. W., Ultrasonic Stationary Waves, Nature, 120, 476 (1927). 328. Boyle R. W., Transmission of Sonic and Ul¬ trasonic Waves Through Partitions, Nature, 121, 55 (1928). 329. Boyle R. W., F i e 1 d G. S., F г о m a n D. K., Ultrasonic Waves in Liquid Columns, Nature, 129, 693 (1932). 330. Boyle R. W., F roman D. K., Reflec¬ tion on Sound Energy and Thickness of Plate Reflector, Canad. Journ. Res., 1, 405 (1929). 331. Boyle R. W., Fro man D. K., Velocity of Sound in Tubes; Ultrasonic Method, Nature, 126, 602 (1930). 332. Boyle R. W., F г о m a n D. K., Field G. S., Dispersion and Selective Absorption in the Propagation of Ultrasound in Liquids Contained in Tubes, Canad. Journ. Res., 6, 102 (1932). 333. Boyle R. W., L e h m a n n J. F., A New Photographic Method to Demonstrate the Inter¬ ference of Longitudinal Wave Trains. The Velocity of High Frequency Sound in a Liquid, Trans. Roy. Soc. Canada, 19, 159 (1925). 334. Boyle R. W., Lehmann J. F., The Relation Between the Thickness of a Partition in a Medium and its Reflection of Sound Waves by the Ultrasonic Method, Phys. Rev. (2), 27, 518 (1926). 335. Boyle R. W., Lehmann J. F., Passage of Acoustic Waves Through Materials, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 21, 115 (1927). 336. Boyle R. W., Lehmann J. F., Dif¬ fractive Reflection and Scattering of Ultrasonic Waves. Their Influence on Torsion-pendulum Mea¬ surements of Sound Intensity, Canad. Journ. Res., 3, 491 (1930). 337. Boyle R. W., Lehmann J. F., Mor¬ gan S. C., Some Measurements of Ultrasonic Velocities in Liquids, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 22, 371 (1928). 338. Boyle R. W., Lehmann J. F., Reid C. D., Visualization and Energy Sur¬ vey of a High Frequency Diffraction Beam, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 19, 167 (1925). 339. Boyle R. W., MorganS. C., Lehmann J. F., Audible Sonic Beats from Inaudible Sour¬ ces, Trans. Roy. Soc. Canada. 17, 141 (1923). 340. Boyle R. W., R a w 1 i n s о n W. F., Theoretical Notes on the Passage of Sound Through Continous Media, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 22, 55 (1928). 341. Boyle R. W., R e i d C. D., Practical Expe¬ riments on the Detection of Icebergs and on Soun¬ ding by Means of an Ultrasonic Beam. Trans. Roy. Soc. Canada (3), 20, 233 (1926).
Библиография 585 342. Boyle R. W., S p г о u 1 e D. O., Oscilla¬ tion in Ultrasonic Generators and Velocity of Lon¬ gitudinal Vibrations in Solids at High Frequencies, Nature, 123, 13 (1929). 343. Boyle R W., Sproule D., O., Trans¬ mission of Sound Energy and Thickness of Plate Transmitter at Normal Incidence-ultrasonic Me¬ thod, II, Canad, Journ. Res., 2, 3 (1930). 344. Boyle R. W., Sproule D. O., Velo¬ city of Longitudinal Vibration in Solid Rods (Ultrasonic Method) With Special Reference to the Elasticity of Ice, Canad. Journ. Res., 5, 601 (1931). 345. Boyle R. W., Taylor G. B., The Small Effect of High Frequency on the Velocity of Lon¬ gitudinal Waves in Liquids, Trans. Roy. Soc. Canada, 19, 197 (1925). 346. Boyle R. W., Taylor G. B., Reflec¬ ting Powers of Various Materials for Ultrasonic Waves, Trans. Roy. Soc. Canada (3), 20, 245 (1926). 347. Boyle R. W., Taylor G. B., Fro- m a n D. K., Cavitation in the Thrack of an Ultrasonic Beam. Trans. Roy. Soc. Canada (3), 23, 187 (1929). 348. Brandt O., Ober das Verhalten von Schweb- stoffen in schwingen Gasen bei Schall- und Ultra- schallfrequenzen, Kolloid. Zs., 76, 272 (1936). 349. Brandt O., Ober die Frequenzabhangigkeit der Schallabsorption im Aerosol, Kolloid. Zs., 81, 2 (1937). 350. Brandt O., Aerosole. Ein Oberblick tiber die neueren Ergebnisse der Aerosolforschung, Zs. phys. chem. Unterr., 50, 1 (1937). 351. Brandt O., Ober den EinfluB des Wasser- dampf- und Nebelgehaltes der Luft auf die Absorp¬ tion von Schall- und Ultraschallwellen, Meteorol. Zs., 55, 350 (1938). 352. Brandt O., Freund H., Einige Versuche in Kundtschen Rohren mit Schallwellen hoher Frequenz, Zs. f. Phys., 92, 385.(1934). 353. Brandt O., Freund H., Ober die Aggrega¬ tion von Aerosolen Mittels Schallwellen, Zs. f. Phys., 94, 348 (1935). .354. Brandt O., Freund H., Momentaufnah- men von Schwebepartikeln in schwingenden Gasen, Bl. Untersuch.- und Forsch.-Instr., 9, 57 (1935). 355. Brandt O., Freund H., Eine neue Anordnung zur Vorfiihrung stehender Schallwellen in Kundtschen Rohren, Zs. phys. chem. Unterr., 48, 259 (1935). 356. Brandt O., Freund H., Zur Sichtbar- machung stehender Schall- und Ultraschallwellen in Gasen, Zs. f. Phys., 95, 415 (1935). 357. Brandt O., Freund H., Hiedemann E., Verfahrenzum Ausscheiden vonSchwebeteilchen aus Gasen und Dampfen, DRP Nr. 630452, 1934. 358. Brandt O., Freund H., Hiede¬ mann E., Zur Theorie der akustischen Koagula- tion, Kolloid. Zs., 77, 103 (1936). 359. Brandt O., Freund H., Hiedemann E., Schwebstoffe im Schallfeld, Zs. f. Phys., 104, '511 (1937). 360. Brandt O,, Freund H., Hiede¬ mann E., Ober die Frequenzabhangigkeit der Schallabsorption in Aerosolen im akustischen Obergangsgebiet, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 18, 28 (1937). 361. Brandt O., Hiedemann E., Ober das Verhalten von Aerosolen im akustischen Feld, Kolloid. Zs., 75, 129 (1936). 362. Brundt O., Hiedemann E., The Aggre¬ gation of Suspended Particles in Gases by Sonic and Supersonic Waves, Trans. Farad. Soc., 32, 1101 (1936). 363. Branson G. N., Portable Ultrasonic Thick¬ ness Gage, Electronics, 21, 88 (1948). 364. Бреслер С., On the Mechanism of the Oxyda- tion Effect of Ultrasonic Vibrations, Acta phys. chim. USSR, 12, 323 (1940). 365. Briggs H. B., A Supersonic Cell Fluorome- ter, Journ. Opt. Soc. Amer., 30, 653 (1940); 31, 543 (1941). 366. Briggs H. B., Johnson J. B., Ma¬ son W. P., Properties of Liquids at High Sound Pressure, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 664 (1947). 367. В r i 1 1 о u i n L., Diffusion ed la lumiere et des rayons X par un corps transparent homogene; influence de l'agitation thermique, Ann. de phys4 (9), 17, 88 (1922). 368. В r i 1 1 о u i n L., La diffraction de la lumiere- par des ultrasons, Paris, 1933. 369. В r i 1 1 о u i n L., Le role des surfaces absorban- tes dans la propagation du son, Rev. d'Acoustique, 4, 113 (1935). 370. В r i 1 1 о u i n L., La diffraction de a lumiere- par des ondes elastiques; verifications ехрёптеп- tales recentes, Paris, 1935. 371. В r i 1 1 о u i n L., Sur les tensions de radiatiion,. Ann. de phys. (10), 4, 528 (1925); Rev. d'Acous- tique, 5, 99 (1936). 372. В r i 1 1 о u i n L., Diffusion de la lumiere par les liquides, Journ. de phys. et rad.(7), 7, 15 (1936). 373. В r i 1 1 о u i n L., La chaleur specifique des- liquides et leur constitution, Journ. de phys. et rad. (7), 7, 153 (1936). 374. В г о h u 1 t S., Splitting of the Haemocyanin Molecule by Ultrasonic Waves, Nature, 140, 805 (1937). 375. Brown G. B., On Vortex Motion in Gaseous Jets an the Origin of Their Sensitivity to Sound, Proc. Phys. Soc., 47, 703 (1935). 376. Browne С. O., Demonstration of High-fre¬ quency Fluctuations in the Intensity of a Beam of Light, Proc. Phys. Soc., 40, 36 (1927). 377. Bruner H., Rindfleisch H., Ober die biologische Wirkung von Ultraschall, Natur¬ wiss., 34, 347 (1947). 378. Brunt G. A., Supersonic Equipment Avai¬ lable for Finding Flaws, Factory, 105, 94 (1947). 379. Bryson H. C., Ultraschallwellen toten Sei- denraupenparasiten, Discovery, 1, 206 (1938). 380*. В u с h t a 1 a V., Ultraschall-Therapie,#> An- wendungsbereich und Kontraindikationen, Arztl. Wchschr., 3, 321 (1948). 381. Buckingham St. A., An Effect of High Intensity Sound on Cellulose Fibers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 235 (1935). 382. Buckingham St. A., Mahlen von Zellstoff mit Schall hoher Intensitat, Paper Ind., 18, 749 (1936). 383. Bucks K., Muller H., Ober einige Beobachtungen an schwingenden Piezoquarzen und ihrem Schallfeld, Zs. f. Phys., 84, 75 (1933). 384. Bugosh J., Yeager E., Hovorka F., The Application of Ultrasonic Waves to the Study of Electrolytic Solutions. I. A. Modifications of Debye's Equation for the Determination of the Masses of Electrolytic Ions by Means of Ultra¬ sonic Waves, Journ. Chem. Phys., 15, 592 (1947).
586 Библиография 385. Bull Н. В, Sollner К-, Uber Queck- silberemulsionen, die mit Hilfe von Ultrashall- wellen hergestellt sind, Kolloid. Zs., 60, 263 (1932). 386. Bundy F. P., Designe of Laminated Magne- tostrictive Longitudinal Oscillators, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 594 (1948). 387. Bundy F. P., Characteristics of Stepped-fre- quency Transducer Elements, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 297 (1948). 388. Burger F. J., Sollner K-, The Action of Ultrasonic Waves in Suspensions, Trans. Farad. Soc., 32, 1598 (1936). -389. Burton Ch. J., A Study of Ultrasonic Velo¬ city and Absorption in Liquid Mixtures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 186 (1948). 390. Burton E. F., Velocity of Sound in Liquid Helium, Nature, 141, 970 (1938). -391. Burton E. F., Pitt A., McKinley D. W. R., Velocities of Ultrasonic Sounds, Na¬ ture, 137, 708 (1936). 392. Busch G., Die Bedeutung der Ultraschallwir- kung fiir die microbiologische Forschung, Zs. Bakteriol., 142, 353 (1947). 393. Buschmann K. F., Schafer K., Die StoBanregung intramolekularer Schwingungen in Gasen and Gasgemischen, VIII. Untersuchung der Anregbarkeit verschiedener Normalschwingun- gen auf Grund exakter Schalldispersionsmessun- gen, Zs. phys. Chem., 50, 73 (1941). 394. В u В W., Absorptionsmessungen von Ultra- schallwellen in wasserigen Losungen, Ann. d. Phys. (5), 33, 143 (1938). 395. Butler J. B., Vernon J. B., Standing Wave Technique of Thickness Measurements, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 212 (1946). 396. Butterworth S., Electrically Maintained Vibrations, Proc. Phys. Soc., 27, 271 (1915). 397. Butterworth S., Smith F. D., The equivalent Circuit of the Magnetostrictive Oscilla¬ tor Proc. Phys. Soc., 43, 166 (1931). 398. Byers W. H., Specific Heats of Carbon Tetra- fluoride from Supersonic Measurements, Journ. Chem. Phys., 11, 348 (1943). 399. Cady W. G., The Piezoelectric Resonator, Proc. fnst. Rad. Eng., 10, 83 (1922). 400. Cady W. G. , The Piezoelectric Resonator and the Effect of Electrode Spacing Upon Frequency, Physics, 7, 237 (1936). 401. Cady W. G., The Longitudinal Piezoelectric Effect in Rochelle Salt Crystals, Proc. Phys. Soc., 49, 646 (1937). 402. Cady W. G., Piezoelectricity, An Introduction to the Theory and Applications of Electromecha¬ nical Phenomena in Crystals, New York, 1946. (См. перевод: Кэди У., Пьезоэлектричество и его практические применения, ИЛ, 1949). 403. С a d у W. G., A Shear Mode of Crystal Vibra tion, Phys. Rev. (2), 29, 617 (1927). 404. Camp L., Lamination Destign for Magnetostric¬ tive Electromechanical Transducers., Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 616 (1948). 405. Camp L., The Magnetostrictive Radial Vibra¬ tor, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 225, 289 (1948). 406. Camp L., Vincent R., du В r e u i 1 F., Design and Construction of a 100 kc Magnetostric¬ tive transducer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 593, 611 (1948). 407. С a n с e J. P., Uber die Interferenzen von zwei ebenen planen Ultraschallwellen, Anwendung der Erscheinung auf eine neue Methode zur Messung der Schallgeschwindigkeit, Journ. de phys. et rad. (7), 9, 308 (1938). 408*. Cantoni G., M о r g a n t i G., Su Fazione biologica degli ultrasuoni. I. Esperienzi su Psam- mechinus microtuberculatus, Boll. Soc. ital. Biol, sperim., 12, 587 (1937). 409. Carlin B., Means for Supersonic Inspection, Amer. Pat. No. 2431862 (1947). 410. Carlin B., Supersonic Wabe Pentration into Materials, Prod. Eng., 169 (1947). 411. Carlin B., Location of Internal Defects of Plant Equipment, Amer. Gas. Assoc. Monthly, 29, No. 9 (1947); The Gas World, September (1947). 412. Carlin B., Supersonic Examination of Mate¬ rials, Prod. Eng., Oktober, 113 (1947). 413. Carpenter O. R., Supersonic Reflectoscope and Nonestructive Testing of Welded Pressure Vessels, Gas, 22, 50, 53 (1946). 414. С a r s t e n s e n E. L., F о 1 d у L. L., Pro¬ pagation of Sound Through a Liquid Containing Bubbles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 481 (1947). 415. Case Th. W., Apparatus for Producing High Frequency Mechanical Vibrations, Amer. Pat. No. 2278241, 1942. 416. Cermak P., Schoeneck H., Dunkle Streifen in den Spektren von akustischen und optischen Doppelgittern, Ann. d. Phys. (5), 26, 465 (1936). 417*. С e r n у A., Liechti, Wilbrandt W., Untersuchungen uber Strahlenhamolyse, Strahlentherapie, 72, 202 (1942). 418. Cerovska J., Circular Ultrasonic Grating in Liquids, Nature, 140, 425 (1937). 419. Cerovska J., Les phenomenes optiques sur un reseau ultra-sonore dans Fouverture circulaire d'un anneau de quartz, Journ. de phys. et rad. (7), 10,97 (1939). 420. X а й к и н С., Uber eine direkte Methode zur Messung von kleinen Damofungen bei Piezokristall- resonatoren, Journ. draht. Telegraphie, 35, 6 (1930). 421. Chambers L. A., The Emission of Visible Light from Pure Liquids during Acoustic Excita¬ tion, Phys. Rev. (2), 49, 881 (1936). 422. Chambers L. A., Soft Curd Character Indu¬ ced in Milk by Intense Sound Vibration, Journ. Dairy Sci., 19, 29 (1936). 423. Chambers L. A., The Emission of Visible Light From Cavitated Liquids, Journ. Chem. Phys., 5, 290 (1937). 424. Chambers L. A., The Influence of Intense Mechanical Vibration on the Proteolytic Activity of Pepsin, Journ. biol. Chem., 117, 639 (1937). 425. Chambers L. A., Sound Waves, a New Tool for Food Manufactures, Food Ind., 10, 133 (1938). 426. Chambers L., Ashton W. H., Erniedrigung der Gerinnungsfahigkeit der Milch,. Amer. Pat. No. 2091267, 1934. 427. Chambers L. A., Flosdorf E. W., The Denaturation of Proteins by Sound Waves of Audible Frequencies, Journ. biol. Chem., 114, 75 (1936). 428. Chambers L. A., Flosdorf E. W., Sonic Extraction of Labile Basterial Constituents, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 34, 631 (1936). 429. Chambers L. A., Flosdorf E. W., Method of Extracting Constituents of Living Cells, Amer. Pat. No. 2230997, 1941
Библиография 587 430. Chambers L. A., Gaines N., Some Effects of Intense Audible Sound on Living Organism and Cells, Journ. Cell. Comp. Physiol., 1, 451 (1932). 431. Chambers L., G a i n e s N., Method of Dispersion, Amer. Pat. No. 1992938, 1935. 432. Chambers L. A., Harvey E. N., So¬ me Histological Effects of Ultrasonic Waves on Cells and Tissues of the Fish Lebistes Reticulatus and on the larva of R;ana Sylvatica, Journ. Morph. Physiol., 52, 155 (19l31). 433. Chambers L. A., Weil A. J., Immuno¬ logical Properties of a Sonic Extract of Pneumo¬ cocci, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 38, 924 (1938). 434. Харизоменов В. K-> Модуляция света на ультразвуковых волнах, ЖЭТФ, 7, 844 (1937). 434а. Харизоменов В. К., Модуляция света ультразвуком, ЖТФ, 5, 1518 (1935). 435. Chilowsky С., Langevin Р., Рго- cёdёs et appareils pour la production de signaux sousmarins diriges et pour la localisation a di¬ stance d'obstacles sous-marins, Fr. pat. n. 502913, 1916. 436. Christensen R. J., Samisch R., Effect of High Frequency Sound Waves on Oxidase Activity, Plant. Physiol., 9, 385 (1934). 437. С i а с с i a A., Generatori di ultrasuoni, Rass. P.T.T., 11, 232 (1939). 438. С i t t e r t P. H., van, Zur Theorie der Licht- beugung an Ultraschallwellen, Physica, 4, 590 (1937). 439. Claeys J., Errera J., Sack H., Ab¬ sorption des ultra-sons dans les liquides, Compt. Rend., 202, 1493 (1936). 440. Claeys J., Errera J., Sack H., Absorp¬ tion of Ultrasonic Waves in Liquids, Trans. Farad. Soc., 33, 136 (1937). 441. Claeys J., Errera J., Sack H., Quelques remarques sur Tabsorption des ultrasons dans des tubes, Bull. Belgique (5), 23, 659 (1937). 442. Clair H. W., Sonic Flocculator as a Fume Sett¬ ler: Theory and Practic, U. S. Dep. Interior Bur. Mines Rep. Invest. 3400, 51 (1938). 443. Clair H. W., Sonic Flocculator and Method of Flocculating Smoke of the Like, Amer. Pat. No. 2215484, 1940. 444. Clair H. W. St., An Electromagnetic Sound Generator for Producing Intense High Frequency Sound, Rev. Sci. Instr., 12, 250 (1941). 445. Clair H. W. St., Flocculation of Aerosols by High Frequency Sound, Conference on Metallur¬ gical Research by Staff of Metallurgical Division, Bur. of Mines, May, 1940. 446. Clair H. W. St., Spendlove M. J., Potter E. V., Flocculation of Aerosols by Intense High-frequency Sound, Bur. of Mines, Rep. of Investigations, 4218, 27 (1948). 447. С 1 a s о n С. B., Supersonic Plate Testing, Wel¬ ding Eng., 31 (1946). 448. Claus B., Improvements in and Relating to Methods of Producing Photographic Emulsions and Apparatus Therefore, Brit. Pat. No. 417453, 1934; No. 417454, 1934. 449. Claus B., Uber die Wirkung ultraakustischer Schwingungen auf photographische Emulsionen, Zs. techn. Phys.,, 15, 74 (1934). 450. Claus B., Ober eine neue Methode zur Erzeu- gung hochdisperser Zustande, Zs. techn. Phys., 16, 80 (1935). 451. С 1 a u s B., Eine neue Methode zur Erzeugung hochdisperser Zustande, DRP Nr. 663927, 1934. 452. Claus B., Ober ein neues Verfahren zur Erzeu¬ gung photographischer Halogensilbergelatineemul- sionen, Zs. techn. Phys., 16, 109 (1935). 453. Claus B., Ein neues Zerstaubungsgerat, Zs. techn. Phys., 16, 202 (1935). 454. Claus B., Schmidt E., Ober die Erzeu¬ gung disperser Metallzustande durch Ultraschall, Kolloid. Beihefte, 45, 41 (1936). 455. Clausen F., Bronck., Einrichtung zur Zerlegung oder Zusammensetzung des Bildes fur die Zwecke des Fernsehens oder der Bildubertra- gung mittels elektromagnetischer Wellen, DRP Nr. 474869, 1927. 456. С 1 a u s e r H. R., Supersonic Inspection of Materials, Matls. and Methods, 24, 379 (1946). 457. Cochran D., S a m s e 1 R. W., Ultraso¬ nics, A Method of Determining the Acoustic Pro¬ perties, Absorption and Velocity for Materials to be Used as Ultrasonic Windows, Lenses and Re¬ flectors, Gen. Electr. Rev., 47, 39 (1944). 458. Coi 1 e R. C., Eigenfrequenzen von magneto- striktiven Staben, Electronics, 20, 130 (1947). 459. Colwell R. C., Chladni Figures on Square Plates, Journ. Franklin Inst., 221, 635 (1936). 460. Colwell R. С., H i 1 1 L. R., The Ultrasonic Vibration of Small Plates, Science, 82, 283 (1935). 461. Colwell R. C., Hill L. R., Mechanical Vibrations at Radio Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 8, 60 (1936). 462. Colwell R. C., Hill L. R., The Magne- tostrictive Oscillation of Quartz Plates, Journ. Appl. Phys., 8, 68 (1937). 463. Condon E. U., Note on the Velocity of Sound, Amer. phys. Teach., 1, 18 (1933). 464:i:. Conte E., D e 1 о r e n z i E., Azioni bio- logische degli ultrasuoni, Atti Congr. naz. Radio- biol., 4, 195 (1940). 465*. Conte E., Delorenzi E., EinfluB des Druckes auf die biologische Wirkung des Ultra¬ schalles, Boll. Soc. ital. Biol, sperim., 15, 758 (1940). 466. Corey V. B., Adiabatic Compressibilities of Some Aqueous Ionic Solutions and Their Variation with Indicated Liquid Structure of the Water, Phys. Rev. (2), 64, 350 (1943). 467. С о s m a n С. М., Ultrasonics, A New Metallur¬ gical Tool, Iron Age, 147, 48 (1941); Metal Ind. (London), 59, 106 (1941). 468. Cremer L., Theorie der Schalldammung dtin- ner Wande bei schragem Einfall, Akust. Zs., 7, 81 (1942). 469. Crews S. К., Ну mas F. C., Vibrating Air Column of High Frequency, Nature, 124, 793 (1929). 470. Cronsioe D., Insektenverilgung. Fr. pat. No. 807000, 1936. 471. Curie J., Curie P., Dёvelopment par pression de 1'ё1ес!псйё polaire dans les cristaux l^miedres a faces incliness, Copmt. Rend., 91, 294 (1880). 472. Curie J., Curie P., Contract ons el dilata¬ tions produits par des tensions ёlectriques dans les cristaux hemiedres a faces inclinees, Compt. Rend., 93, 1137 (1881). 473. Curtis R. W., An Experimental Determina¬ tion of Ultrasonic Absorption and Reflection Coef¬ ficients in Air and in Carbon Dioxide, Phys. Rev. (2), 46, 811 (1934),
588 Библиография 474. Czarniecki F., Ultraschallwellen und ihre Anwendung fur Unterwassermessungen, Przeglad elektrotechn., 20, 387 (1938). 475. Czerlinsky E., Ober die Ausbreitung von Ultrasshallewellen in Drahten, Akust. Zs., 7, 12 (1942). 476. Czerlinsky E., Zerstorungsfreie Sperrholz- priifung mit Ultraschall, Deutsche Luftfahrtfor- schung, Untersuchungen und Mitt., Nr. 1042, 1943. 477. Czerlinsky E., Zerstorungsfreie Lagerpru- fung mit Ultraschall, Deutsche Luftfahrtforschung, Untersuchungen und Mitt., Nr. 1069, 1943. 478. Damkohler G., Isentropische Zustandsan- derungen in dissoziierenden Gasen und die Methode der Schalldispersion zur Untersuchung sehr schneller homogener Gasreaktionen, Zs. Elektrochem., 48, 62 (1942). 479. Damkohler G., Schalldispersion in schnell reagierenden Systemen, Naturwiss., 31, 305 (1943). 480. Dangers H. W., Ober die Eigenschaften durch Ultraschallwellen in Gelatine peptisierten Halogensilbers, Zs. f. Phys., 97, 34 (1935). 481. Daniewski W., Etude sur la formation d'emulsions sous l'influence de vibrations ultra¬ sonores, Acta phys. polon., 2, 45 (1933). 482. Данилов В. И., Теверовский Б. М., О зарождении центров кристаллизации в пере¬ охлажденной жидкости, ч. II. Кристаллизация органических веществ в ультразвуковом поле, ЖЭТФ, 10, 1305 (1940). 483. Данилов В. И., Плужник Е. Е., Теверовский Б. М., О зарождении цент¬ ров кристаллизации в переохлажденной жид¬ кости, I. Кристаллизация пиперина в ультра¬ звуковом поле, ЖЭТФ, 9, 66 (1939). 484. David Е., Intensitatsformeln zur Lichbeugung an schwachen Ultraschallwellen, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 17, 8 (1936); Phys. Zs., 38, 587 (1937). 485. David E., Anschauliche Betrachtungen zur Lichtbeugung an schwachen Ultraschallwellen, Phys. Zs., 38, 592 (1937). 486. David E., Theorie der optischen Ultraschall- absorptionsmessungen, Phys. Zs., 41, 37 (1940). 487*. Davis, Halovell, Biological and Psycho¬ logical Effects of Ultrasonics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 589, 605 (1948). 488. Dawson L. H., Piezoelectricity of Crystal Quartz, Phys. Rev. (2), 29, 532 (1927). 489. Давыдов Г. K-, Действие ультразвука на семена сахарной свеклы, ДАН СССР, 29, 491 (1940). 490. Debye P., Schallwellen als optische Gitter, Leipz. Ber., 84, 125 (1932). 491. Debye P., Zerstreuung von Licht durch Ultra¬ schallwellen, Phys. Zs., 33, 849 (1932). 492. Debye P., A Method for Determination of the Mass of Electrolytic Ions, Journ. Chem. Phys., 1, 13 (1933). 493. Debye P., Die Kompressibilitat von Ionenlo- sungen, Zungger-Festschrift, Zurich, 1934, S. 877. 494. Debye P., Die quasikristalline Struktur von Flussigkeiten, Zs. Elektrochem., 45, 174 (1939). 495. Debye P., Sack H., Coulon F., Expe¬ riences sur la' diffraction de la lumiere par les ultrasons, Compt. Rend., 198, 922 (1934). 496. Debye P., Sears F. W., Scattering of Light by Supersonic Waves, Proc. Nat. Acad. Sci. Wash., 18, 409 (1932). 497. D e L a n о R. B., Supersonic Method of Tes¬ ting, Electronics, 19, 132 (1946). 498*. Delorenzi E., Azione di ultrasuoni si cel¬ lule cultivate in vitro, Boll. Soc. ital. Biol, sper., 13, 55 (1938). 499*. Delorenzi E., Comportamento di ressuti coltivati in vito sotto l'azione di ultrasuoni, Med. sper. Arch, ital., 6, 295 (1940). 500. Delorenzi E., Wirkung von Ultraschall auf Froschlarven, Boll. Soc. ital. Biol, sperim., 15, 756 (1940). 501. Demann W., As bach H. R., Chemi¬ sche Wirkung des Ultraschalls, Techn. Mitt. Krupp, 1, 12 (1940). 502. Denier A., Ultrasonoscope in Medicine, Compt. Rend., 222, 785 (1946). 503*. Denier A., Les ultrasons; leurs applications- au diagnostic: Ultra-Sonoscopie et a la therapeu- tique: Ultra-Sonotherapie, La Presse medicale, 307 (1946); Journ. Radiol, et Electroradiol.; 27, 481 (1946). 504. Derenzini Т., Giacomini A., Dipen- denza della velocita degli ultrasuoni dalla tempera- tura nella mescolanza alcool etilico-tetracloruro di carbonio, Ric. Sci., 13, 27 (1942). 505. Derenzini Т., Giacomini A., Sulla velocita di propagazione degli ultrasuoni nella mescolanza alcool metilico-tetracloruro di carbo¬ nio. Ric. Sci., 13, 242 (1942). 506*. Dernnova K. A., Titov A. I., The Influence of Ultra-sounds on the Ear of Animals. Zs. usn. Bol., 16, 104 (1939). 507. D e s с h С. H., S p г о u 1 e D. O., Daw¬ son W. J., The Detection of Cracks in Steel by Means of Supersonic Waves, Journ. Iron Steel Inst., 153, 319 (1946); Welding Res. Suppl., 12, 1 (1947); Appl. Mech. Rev., 1, 105 (1948). 508. Deubner A., Uber die Dispersion des Ultra¬ schalls in Flussigkeiten, Angew. Chem., 51, 471 (1938). 509. Dice J. W., Location of Internal Defects by ; Supersonics, Instruments, 19, 718 (1946). 510. Dieckmann F., Ober die Fortpflanzungsge- schwindigkeit der von einem Poulsenlichtbogen ausgesandten kurtzwelligen Schallstrahlen, Ann. d. Phys. (4), 27, 1066 (1908). _ 511. Diessbacher М., Der O-Strahler von Miil- wert, Mschr. Ohrenheilkde, 66, 1392 (1932). 512. Diessbacher М., Cura della dimunizione cronica d'utito con onde sonore ad alta frequenza, Valsalva, 8, 133 (1932). 513. D i j 1 . B., Erzeugung und Fortpflanzung von Ultraschall in Wasser, Nederl. Radiogenootsch., 10, 57 (1942). 514. Dixon H. B., Greenwood G., On the Velocity of Sound in Mixtures of Gases, Proc. Roy. Soc. A109, 561 (1925). 515. Dobberstein A., Piezoelektrizitat von Quarz in fliissiger Luft, Naturwiss., 24, 414 (1936). 516. Doederlein W., Ober die exakte Bestim¬ mung der oberen Horgrenze mittels der Galton- Pfeife. Beitr. Anat., Physiol. Pathol, d. Ohres, 17, 81 (1921). 517. Dor sing K-, Messung der Geschwindigkeit des Schalles in Rohren und des Verthaltnisses der beiden spezifischen Warmen des Athers mit Hilfe Kundtscher Staubfigure, Ann. d. Phys. (4), 25* 227 (1908).
Библиография 589 518. Doerffler Н., Beigungs- und Transversal- schwingungen piezoelektrisch angeregter Quarz- platten, Zs. f. Phys., 63, 30 (1930). 519. DognonA., DognonE., BiancaniH., Chaleur et ultra-sons, Rev. Physiotherapie, 14, 280 (1938). 520. Dognon A., Dognon E., Biancani H., Les ultra-sons et leurs actions biologiques, Radiologica, 3, 40 (1938). 521. Dognon A., Florisson C., Ultrasonic Generators for Laboratory Use. Some Examples of Physical and Chemical Applications, Bull. soc. chim. biol., 27, 97 (1945). 522. Домбровский П. И., Действие упругих колебаний на вязкость жидкостей., Совещание по вязкости жидкостей и коллоидных растворов АН СССР (Отделение техн. наук, Инст. машино¬ ведения), 2, 68 (1944). 523. Donovan R. Ch., Verfahren zum Entkeimen von Fliissigkeiten mittels Ultraschall, Ungar. Pat. Nr. 104544, 1931; Brit. Pat. No. 356783, 1931. 524. Doraiswami M. S., Elastic Constants of Magnetite, Pyrite and Chromite, Proc. Iindian Acad. Sci., A25, 413 (1947). 525. Dorsey H. G., The Dorsey Fathometer, Journ. Wash. Acad., 25, 469 (1935). 526. Drumhel ler С. E., Schilling H. K., T h г о p e H. A., Correlations Between Ultra¬ sonic and Micrometeorological Phenomena, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 246 (1946). 527. Due a L o, Proprietes piezo-chi mi ques des ultra- sons centrifugeuse ultrasonore, Catalyseurs phy¬ siques, Nature, Paris, 3036, 274 (1938). 528. D u d e 1 1 A., Uber schnelle Stromveranderungen in einem Gleichstromflammenbogen, Phys. Zs., 2, 425, 440 (1901); Elektrician, 46, 269, 310 (1900). 529. Diirener Metallwerke A. G., Berlin-Borsigwalde: Herstellung von Barren und Platten aus feinkor- nigem gas- und seigerungsfreiem Metall bes. Leicht- metall. Belg. Pat. Nr. 446158, 1942. 530. Diirener Metallwerke A. G., Berlin-Borsigwalde: Herstellung von gasferein GuBstucken bes. aus Leichtmetall und seinen Legierungen, Belg. Pat. Nr. 446180, 1942. 531. Dugan J., Supersonic Inspection for (nternal Fissures in Cast Rolls, Steel., 121, 80, 95, 97 1947). 532. D ungen F. H. van den, La vitesse duson dans les gaz, Bull. Cl. Sci. Acad. Roy. Belgique (5), 19, 1180 (1933). 533. Dussik K., Ober die Moglichkeit, hochfre- quente mechanische Schwingungen als diagnosti- sches Hilfsmittel zu verwenden, Zs. Neurol., 174, 153 (1942). 534. D u t t E. E., Procede et appareil de traitement electro-chi mi que, Fr. pat. no. 749007, 1933. 535. D u t t a A. K., Uber die Dispersion des Ultra- schalles in Fliissigkeiten, Phys., Zs., 39, 186 (1938); Trans. Bose Res. Inst. Calcutta, 12, 115 (1937). 536. Dutta A. K., Ghosh В. B., Propagation of Elastic Waves Through Electrolytic Solutions, Indian Journ. Phys., 17, 19 (1943). 537. Dvorak V., Uber einige neue Staubfiguren, Pogg. Ann. Phys.,. 153, 102 (1874). 538. Dvorak V., Ober eine neue einfache Art der Schlierenbeobachtung, Wiedem. Ann. Phys., 9, 502 (1880). 539. Dwyer R. J., The Persistence of Molecular Vibration in Collisions, Journ. Chem. Phys., 7, 40 (1939). 540. Dye W. D., The Piezo-electric Quartz Resonator and its Equivalent Electrical Circuit, Proc. Phys. Soc., 38 399 (1926). 541. Dye W. D., The Modes of Vibration of Quartz Piezoelectric Plates as Revealed by an interiero- meter, Proc. Roy. Soc., A138, 1 (1932). 542. Dyke K. S. van, The Piezoelectric Resonator and its Equivalent Network, Proc. Inst. Rad. Eng., 16, 742 (1938). 543. Dyke K. S. van, A Determination of Some of the Properties of the Piezoelectric Quartz Resona¬ tor, Proc. Inst. Rad. Eng., 23, 386 (1935). 544. Dyke K, S. van, Some Unusual Demonstra¬ tion With Piezoelectric Resonators, Phys. Rev. (2), 53, 686 (1938). 545 Dyke K. S. van, Hagen J. P., Decrement Investigations of Quartz Resonators, Phys. Rev. (2), 46, 939 (1934). 546. Dykgraaf, Sven, Die Sinneswelt der Fle- dermause, Experientia, 2, 438 (1946). 547. Dyroff R., Horvath J., Ultraschallwir- kung beim menschlichen Sarkom, Strahlenthera- pie, 75, 126 (1944). 548. Edelmann M. Th., Studien uber die Erzeu- gung sehr hoher Tone vermittels der Galtonpfeife, Ann. d. Phys. (4), 2, 469 (1900). 549. Ehret L., Hahnemann H., Ein neuer Schall- und Ultraschallgeber zur Erzeugung starker Intersitaten in Gasen, Zs. techn. Phys., 23, 245 (1942). 550. Einstein A., Schallausbreuitung inteilweise dissoziierten Gasen, Sitz.-Ber. Berl. Akad., 380, (1920). 551*. E k e r t F., Biologische Wirkungen rdes Ultra- schalls, Munch, med. Wschr., 89, 895 (1942). 552. Electroacoustic G. m. b. H., Kiel: Unterwasser- schallempfanger, DRP Nr. 668567. 553. Эльпинер И. E., Шейнкер А. П.По¬ лучение ультразвуковыми волнами эндотоксинов (культуры палочки коклюша), Бюлл. эксп. биол. в мед., 22, 51 (1946). 554. Emslie A. G. Huntington Н. В., Shapiro Н., Benfield А. Е., Ultraso¬ nic Delay Lines, II, Journ. Franklin Inst., 245, 101 (1948). 555. Epstein L. F., Andersen W. M. A., Harden L. R., High Intensity Ultrasonics: the Power-Output of a Piezoelectric Quartz Cristal, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 248 (1947). 556. Erbring H., Broese S., Vibrationsvisko- simetriche Messungen an konzentrierten Suspen- sionen, Kolloid. Zs., 100, 332 (1942). 557. Erdmann D. C., Supersonic Flaw Detectors, Amer. Electr. Eng. Trans., 67, 182 (1948). 558. Erni H., Anwendungen des Ultraschalles im Materialpriifungswesen, Techn. Rdsch., 38, Nr. 45, 17 (1946). 559. Ernst P. G., Ultrasonic Lenses and Trans¬ mission Plates, Journ. Sci. Instr., 22, 238 (1945). 560. Ernst P. J., A Peculiar Supersonic Effect on a Binary Mixture of Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 372 (1947). 561. Ernst P. J., Measurement and Specification of Ultrasonic Lenses, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 474 (1947). 562. Erwin W. S., The Sonigage, a Supersonic Con¬ tact Instrument for Thickness Measurement, Steel, 116, 131 (1945).
590 Библиография 563. Erwin W. S. , Supersonic Measurement of Me¬ tal Thickness, Iron Age, 154, 59 (1944); Ind. and Coal Trades Res., 150, 435 (1946). 564. Edwin W. S., Rassweiler G. М., Ultra¬ sonic Resonance Applied to Nondestructive Testing, Rev. Sci. Instr., 18, 750 (1947). 565. Erwin W. S., Rassweiler G. М., The Automatic Sonigage. A New Ultrasonic Testing Instrument, Iron Age, 160, 48 (1947). 566. E s m a г с h W., R u m m e 1 T h., В e u- t h e r K., Uber Entgasung von Leichtmetallegie- rungen durch Schallschwingungen, Wiss. Veroff. Siemens-Werk., Werkstoffsonderheft, 78, 1940. 567. E pcke n A., Theoretische und praktische Prob- leme auf dem Gebiete der Reaktionskinetik, Abh. Ges. Wiss. Gottingen, Kl. 3, Heft 18, 26 (1937). 568. E u с к e n A., Uber die Wasserstruktur, Nachr. Akad. Wiss. Gottingen, Math. phys. Kl., 38, 1946. 569. Eucken A., Aybar S., Die Stofianregung intramolekularer Schwingungen in Gasen und Gasgemischen, VI; Schallabsorptions- und Disper- sionsmessungen an CH4, COS und ihren Mischun- gen mit Zusatzgasen, Zs. phys. Chem., B46, 195 (1940). 570. Eucken A., Becker R., DerUbergangvon Translations- in Schwingungsenergie beim Zusam- menstofi verschiedenartiger Molekeln auf Grund von Schalldispersionsmessungen, Zs. phys. Chem., B20, 467 (1933). 571. E u с к e n A., Becker R., Die Stofianregung intramolekularer Schwingungen in Gasen und Gasmischungen auf Grund von Schalldispersions- messungen, I. Versuchsmethodik und Auswertung bei exakten Messungen der Schallgeschwindigkeit im Ultraschallgebiet, Zs. phys. Chem., B27, 219 (1934). 572. Eucken A., Becker R., Die Stofianre- gung intramolekularer Schwingungen in Gasen und Gasgemischen auf Grund von Schalldispersionsmes- sungen, II. Die Schalldispersion bei verschiedenen Temperaturen in Chlor und Kohlendioxyd, Zs. phys. Chem., B27, 235 (1934). 573. Eucken A., Giittner W., Die ther- mische Hysterese bei der Umwandlung des Bromwas- serstoffes bei 89° abs., Gottinger Nachr. (2), 2, 167 (1937). 574. Eucken A., Jaacks H., Die StoBanre- gung intramolekularer Schwingungen in Gasen und Gasgemischen auf Grund Schalldispersionsmes- sungen, III. Messungen an Stickoxydul, Zs. phys. Chem., B30, 85 (1935). 575. Eucken A., Kuchler L., Zur Frage der Stofianregung intramolekularer Schwingungen. Phys. Zs., 39, 831 (1938); Zs. techn. Phys., 19, 517 (1938). 576. Eucken A., Mu ске O., Becker R., Die Einstelldauer der Schwingungswarme zweiato- miger Molektile, Naturwiss., 20, 85 (1932); Zs. phys. Chem., B18, 167 (1932). 577. Eucken A., Numann E., Die Stofian- regung intramolekularer Schwingungen in Gasen und Gasgemischen, IV. Schalldispersions- und Absorptionsmessungen an C02 und N20 bei hohen Temperaturen, Zs. phys. Chem., B36, 163 (1937). 578. Euler H. v., Skarzynski B., Einwirkun- gen von Ultraschallwellen auf Hefe, Naturwiss., 31, 389 (1943). 579. Everest F. A., Young R. W., John¬ son M. W., Acoustical Characteristics of Noise Produced by Snapping Shrimp., Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 137 (1948). 580. Extermann R., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, Nature, 138, 843 (1936). 581. Extermann R., Theorie de la diffraction de la lumiere par des ultra-sons, Helv. phys. Acta,. 10, 185 (1937). 582. Extermann R., Wannier G., Theorie de la diffraction de la lumiere par les ultra-sons, Helv. phys. Acta, 9, 520 (1936). 583. Extermann R., W e i g 1 e J., Reflextion de Bragg sur un milieu perturbe par des ultrasons, Compt. Rend. Soc. phys. de Geneve, 54, 142 (1937). 584. Falkenhagen H., Bachem Ch., Zur Kompressibilitat starker Elektrolyte, Zs. Elektro- chem., 41, 570 (1935). 585. Falkenhagen H., Bachem Ch., Com¬ pressibility of Electrolytic Solutions, Nature, 135, 830 (1935). 586. F a у R. D., Plane Sound Waves of Finite Ampli¬ tude, Journ. Acoust. Soc. Amer., 3, 223 (1931). 587. Fay R. D., Non-specular Reflection of Sound From Submerged Plates, Techn. Memor. No. 7 of Acoust. Labor., Massachusetts Institute of Technology, 1946; Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 582 (1948). 588. Fein L., An Ultrasonic Unterwater «Pointsource» Probe, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 590 (1948). 589. Fein L., Ultrasonic Radiation From Curved Quartz Crystals, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 583 (1948). 590. Fessenden R. A., Method of and Apparatus for Obtaining Increases Circulation, Amer. Pat. No. 1318740, 1918. 591. Field G. S., Velocity of Sound in Tubes; Ul¬ trasonic Method, Nature, 128, 117 (1931). 592. Field G. S., Longitudinal and Radial Vibra¬ tions in Liquids Contained in Cylindrical Tubes, Canad. Journ. Res., 5, 131 (1931). 593. F i e 1 d G. S., Velocity of Sound in Cylindrical Rods., Canad. Journ. Res., 5, 619 (1931). 594. Field G. S., Longitudinal Waves in Cylinders of Liquid in Hollow Tubes and in Solid Rods., Canad. Journ. Res., 11, 254 (1934). 595. Field G. S., Vibrations in Solid Rods and Disks, Canad. Journ. Res., 8, 563 (1933). 596. Field G. S., The Resonant Radial Frequencies of a Cylinder With any Wall Thickness, Canad. Journ. Res., 17, 141 (1939). 597. Field G. S., Dispersion and Selectvie Absorp¬ tion in the Propagation of Ultrasound in Fluids Contained in Tubes, Canad. Journ. Res., 17, 197 (1939). 598. Field G. S., Dispersion of Supersonic Waves, in Cylindrical Rods., Phys. Rev. (2), 57, 1188 (1940). 599. Field G. S., Boyle R. W., Dispersion and Selective Absorption in the Propagation of Ultrasound in Liquids Contained in Tubes, Canad. Journ. Res., 6, 192 (1932). 600. Findlay J. C., Pitt A., Grayson Smith H., Wilhelm J. O., The Velocity о Sound in Liquids Helium, Phys. Rev. (2), 54, 506 (1938); 56, 122 (1939). 601. Finney W. J., Experimental Investigation of Non-secular Reflection of Sound From Submer¬ ged Steel Plates, Techn. Mem. No. 8 of Acoust. Labor., Mass. Inst, of Technol., 1946; Jourg. Acoust. Soc. Amer., 20, 582 (1948).
Библиография 591 602. Firestone FI. A., Flaw Detecting Device and Measuring Instrument, Amer. Pat. No.2280226,1942. 603. Firestone Fl. A., Supersonic Inspection De¬ vice, Amer. Pat. No. 2398701, 1943. 604. Firestone Fl. A., Supersonic Reflectoscope, an Instrument for Inspectous the Interior of Solid Parts by Means of Sound Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 17, 287 (1945). 605. Firestone Fl. A., The-Supersonic Reflecto- scop for Interior Inspection, Metal Progr., 48, 503 (1945). 606. Firestone F. A., Frederick J. R., Refinements in Supersonic Reflectoscopy, Polarized Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 200 (1946). 607. Fisher С. B., Field G. S., Reviews and Notes; Discussion on «Longitudinal and Radial Vibrations in Liquids Containes in Cylindrical Tubes», Canad. Journ. Res., 7, 548 (1932). 608. F i t z g e r a 1 d J. W., D a v i s М. E., Hurdle B. G., Some Acoustic Properties of Marine Fouling, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 332 (1947). 609. Fitzpatrick J. A., KankovskyTh., Thaler W. J., Intensity as a Factor in Pre¬ cision Measurements in Ultrasonics, Bull. Amer. Phys. Soc., 23, No. 3, 32 (1948). 610. F 1 o r i s s о n М. C. L., Appareil emetteur d'ondes ultra-sonores de grande puissance plus particulierement applicable a la biologie, la the- rapeutique et aux travaux ou mesures de labora- toire, Fr. pat. no. 745611, 1933. 611. Florisson Ch., Les ultra-sons et leurs appli¬ cation, Bull. Soc. belg. Electr. no. 1—3 (1936). 612. Florisson Ch., Dubrulle et Societe de Con¬ densation et d'Applications mecaniques: Perfec- tionnements aux appareils de production de trans¬ mission ou d'utilisation d'oscillations a haute fre¬ quence, en particulier aux generateurs d'ultra-sons, Fr. Pat. no. 473335. 613. Florisson Ch., Mesure du module de Young et de sa variation en fonction de la temperature, Usage d'un fil de transmission acoustique, Compt. Rend., 223, 18 (1946). 614. Florstedt H., P о h 1 m a n R., Uber die percutane Application von Medikamenten durch Ultraschall, Zs. ges. exp. Med., 107, 212 (1940). 615. Flos dorf E. W., Chambers L. A., The Chemical of Audible Sound, Journ. Amer. Chem. Soc., 55, 3051 (1933). 616. Flosdorf E. W., Chambers L. A., An Immunological Study of the Effects of Intense Sound Vibrations on Egg Albumin, Journ. Immu¬ nology, 28, 297 (1935). 617. Flosdorf E. W., Chambers L. A., The Effect of Sonic Vibrations on (A) Pure Proteins and (B) Bacterial Constituents, Journ. Bacteriol., 31, 570 (1936). 618. Flosdorf E. W., Chambers L. A., M a 1 i s о f f W. М., Sonic Activation in Che¬ mical Systems; Oxydation at Audible Frequencies Journ. Amer. Chem. Soc., 58, 1069 (1936). 619. Forster F., Die Dielektrizitatskonstante und Schallgeschwindigkeit von Alkohol-Wassergemi- schen, Dissertation, Gottingen, 1932. 620. Forster F., HolsteA., Zur biologischen Wirkung von Ultraschall, Naturwiss., 25, 11 (1937). 621. Fokker A. D., Les tensions de radiation acoustiques, Rev. d'Acoustique, 7, 73 (1938); Physica, 5, 31 (1938). 622. Foley A. L., The Speed of Sound Pulsessin. Pipes, Phys. Rev. (2), 14, 143 (1919). 623. Foley A. L., A Photographic Method of Fin¬ ding the Instantaneous Velocity of Sound Waves at Points Near the Source, Proc. Nat. Acad Amer. (Washington), 6, 310 (1920). 624. Foley A. L., A Photographic Study of Sound Pulses Between Curved Walls and Sound Ampli¬ fication by Horns., Phys. Rev. (2), 20, 505 (1922). 625. Foley A. L., S о u d e r W. H., A New Method of Photographing Sound Waves, Phys. Rev. (1), 35, 373 (1912). 626. Fox F. E., Ultrasonic I nterferometry for Liquid Media., Phys. Rev. (2), 52, 973 (1937). 627. Fox F. E., Sound Pressure on Spheres, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 147 (1940—1941). 628. Fox F. E. Griffing V., Consentration of Ultrasonic Beams by Curved Reflectors, Bull. Amer. Phys. Soc., 23, No. 3, 32 (1948); Phys. Rev. (2), 74, 1228 (1948). 629. Fox F. E., Herzfeld K. F., Rock G. D., The Effect of Ultrasonic Waves on the Conductivity of Salt Solutions, Phys. Rev. (2), 70, 329 (1946). 630. Fox F. E., Rock G. D., The Ultrasonic- Radiation Field of a Quartz Disk Radiating into- Liquid Media, Phys. Rev. (2), 54, 223 (1938). 631. Fox F. E., Rock G. D., An Ultrasonic Source of Improved Design: Optical Studies of Ultrasonic Waves in Liquids, Rev. Sci. Instr., 9, 341 (1938). 632. Fox F. E., Rock G. D., An Ultrasonic Stroboscope for Measuring Sound Wave-length in Liquids, Rev. Sci. Instr., 10, 345 (1939). 633. Fox F. E., Rock G. D., Ultrasonic-Absorp- tion in Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 505 (1940). 634. F о x F. E., Rock G. D., A Quartz Plate with Coupled Liquid Column as a Variable Resona¬ tor, Proc. Inst. Rad. Eng., 30, 29 (1942). 635. Fox F. E., Rock G. D., Compressional Viscosity and Sound Absorption in Water at Diffe¬ rent Temperatures, Phys. Rev. (2), 70, 68 (1946). 636. Fox G. W., Carr P. H., The Effect of Piezoelectric Oscillations on the Intensity of X-rav Reflections from Quartz, Phys. Rev. (2), 37, 1622, 1695 (1931). 637. F о x G. W., С о г к J. М., The Regular Re¬ flection of X-rays from Quartz Crystals Oscillating" Piezoelectrically, Phys. Rev. (2), 38, 1420 (1931). 638. Franck J., Eusken A., Umsatz von Translationsenergie in Scwingungsenergie bei mo- lekularen Stofiprozessen, Zs. phys. Chem., B20r 460 (1938). 639. Frederick J. R., Ultrasonic Measurement of the Elastic Properties of Polycrystalline Mate¬ rials at High and Low Temperatures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 586 (1948). 640. Fredlund E., Die Wirkungen des Ultraschal- les und seine Anwendungsmoglichkeiten, Tekn. Т., Stockholm, 70, 349, 374 (1940). 641. Фредерикс В., Михайлов Г., Die Abhangigkeit der piezoelektrischen Konstanten des Quarzes von der Temperatur, Zs. f. Phys., 76, 328 (1932). 642. Freedmann P., Improvements in and Rela¬ ting to Processes and Apparatus for the Prepara¬ tion of Emulsions, Suspensions and Colloidal Dispersions, Britt. Pat. No. 332533, 1929.
592 Библиография 643. Freehafer J. E., Supersonic Vibrations, Newark Eng. Nutes, 5, 18 (1941). 644. Frei H., Schiffer М., Separation by Diffu¬ sion in Field of Ultrasonic Waves, Phys. Rev. (2), 71, 555 (1947). 645. Freimann L. S., Die angenaherte Theorie des magnetostriktiven Generators, Journ. drahtl. Telegr., 34, 219 (1929). 647. Френкель Я-, On Electrical Phenomena Associated with Cavitation due to Ultrasonic Vibrations in Liquids, Acta phys.-chim. USSR, 12, 317 (1940). 648*. F r e n z e 1 H., Diskussionsbemerkung zu einem Vortrag von R. Perwitzschky: Zum Problem der Einwirkung ultraakustischer Schallwellen auf das schwerhortige Ohr, Zs. Hals-usw. Heilkunde, 34, 245 (1933). 649*. Frenzel H., H ins berg K., Schul¬ tes H., Zur Methodik experimenteller Unter- suchungen uber die biologische Wirkung von Ultra- schall, Zs. ges. exp. Med., 89, 246 (1933). 651*. Frenzel H., Hinsberg K-, Schul¬ tes H., Behandlung von Schwerhorigkeit mit Ultraschallwellen, Zs. Hals-usw. Heilkunde, 34, 237 (1934). 652. Frenzel H., Hinsberg K., Schul¬ tes H., Uber den Einflufi des Ultraschalles auf Diffusionsvorgange, Zs. ges. exp. Med., 96, 811 (1935). 653*. Frenzel H., Scheiff, Zur O-Strahlerbehand- lung der Schwerhorigkeit, Zs. Hals-usw. Heil¬ kunde, 31, 390 (1932). 654. Frenzel H., Schultes H., Lumineszenz im ultraschallbeschickten Wasser., Zs., phys. Chem., B27, 421 (1935). 655. Freundlich H., Gil lings D. W., Thixotropes Verhalten von Kieselsaurigel, Journ. Chem. Soc., 546 (1938). 656. Freundlich H., G i 1 1 i n g s D. W., The Influence of Ultrasonic Waves on the Viscosity of Colloidal Solutions, Trans. Farad. Soc., 34, 649 (1938). 657. Freundlich H., Gil lings D. W., Comparison of Influence of Audible Sound and of Supersonic Waves on Colloidal an two Phase Systems, Trans. Farad. Soc., 35, 319 (1939). 658. Freundlich H., R о g о w s k i F., S б 1 1- ner K., Ober die Wirkung der Ultraschall¬ wellen auf fixotrope Gele, Zs. phys. Chem. A160, 469 (1932). 659. Freundlich H., Rogowski F., Soll¬ ner K., Die Eintwirkung von Ultraschallwellen auf Gele insbesondere tixotrope Gallerten, Kol- loid. chem. Beihefte, 37, 223 (1933). 660. Freundlich H., Sollner K,, The Influence of Ultrasonic Waves on Gels, Trans. i Farad. Soc., 32, 966 (1936). 661. Freundlich H. Sollner K., Rogow¬ ski F., Ober einige biologische Wirkungen von Ultraschalwirkungen, Klin. Wschr, 11, 1512 (1932). 662. F г e у e r E. B., Sonic. Studies of the Physical Properties of Liquids, II. The Velocity of Sound in Solutions of Certain Alkali Halides and their Compressibilities, Journ. Amer. Chem. Soc., 53, 1313 (1931). 663. Freyer E. B., Hubbard J. C., An¬ drews D. W., Sonic Studies of the Physical Properties of Liquids, I. The Sonic Interferometer. The Velocity of Sound in Some Organic Liquids and their Compressibilties, Journ. Amer. Chem. Soc., 51, 759 (1929). 664. F r e y-W у s s 1 i n g A., Miihlethaler K., Use of Supersonics in the Preparation of Fiber Samples for Electromicroscope Studies, Textil Res. Journ., 17, 32 (1947). 665. F r i с k e E. F., The Absorption of Sound in Five Triatomic Gases, Journ. Acoust. Amer., Soc., 12, 245 (1940). 666. Friese J., Waetzmann E., Relative Temperaturmessungen in stehenden Schallwellen, Zs. f. Phys., 29, 110 (1924). 667. Friese J., Waetzmann E., Absolute Temperaturmessungen in stehenden Schallwellen, Zs. f. Phys., 34, 131 (1925). ’ 668—669. From V. D., Donovan C. R., Improvements in or Relating to the Treatment of Substances with a View to their Purification Preservation or Sterilisation, Brit. Pat. No. 356783, 1931. 670. F u b i n i-G h i г о n E., Anomalie nella propa- gazione di onde acustiche di grande ampiezza, Alta Frequenza, 4, 530 (1935); 5, 735 (1936). 671. F u b i n i-G h i г о n E., La tension de radia¬ tion acoustique et les ondes de grande amplitude, Rev. d'Acoustique, 6, 118 (1937); Alta Frequenza, 6, 640 (1937). 672. Fues E., Berichte uber Breslauer theoretische Arbeiten zu Ultraschallschwingungen fester Kor- per und zur Lichtbeugung an ihnen, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 19, 89 (1938). 673. Fues E., Zur dynamischen Theorie der Raum- gitterbeugung, Zs. f. Phys., 109, 14, 236 (1938). 674. Fues E., Ludloff H., Weitere Untersu- chungen uber die Beugungserscheinungen an schwin- genden Kristallen, Theoretischer Teil, Sitz.-Ber. Berliner Akad. Phys. math. KL XIV, 225 (1935). 675. Furbach E., Beeinflussung des Flammpunktes von Mineralolen durch Ultraschallwellen, Akust. Zs., 5, 212 (1940). 676. Furbach E., Beeinflussung des Flammpunk¬ tes von Mineralolen durch Ultraschallwellen, Wiss. Abh. phys. techn. Reichsanst., 24, 204 (1940). 677. Gaines N., Some Effects of Intense Audiofre¬ quency Sound, Phys. Rev. (2), 37, 109 (1931). 678. Gaines N., A Magnetostriction Oscillator Producing Intense Audible Sound and Some Effects Obtained, Physica, 3, 209 (1932). 679. Gaines N., Chambers L. A., Further Study of Effects of Intense Audiofrequency Sound, Phys. Rev. (2), 39, 862 (1932). 680. Galambos R., Cochlear Potentials From the Bat. Science, 93, 215 (1941). 681. Galambos R., Cochlear Potentials Elici¬ ted from Bats by Supersonic Sounds, Journ. Acoust. Soc. Amer., 14, 41 (1942). 682. Galambos R., The Avoidance of Obstacles by Flying Bats: Spallanzani’s Ideas (1794) and Later Theories, Isis, 34, 132 (1942). 683. Galambos R., Flight in the Dark: A Study of Bats, Sci. Mo., 56, 155 (1943). 684. Galambos R., Griffin D. R., Obstacle Avoidance by Flying Bats: The Cries of Bats, Journ. exp. Zool., 89, 475 (1942). 685. Galt J. K-, Mechanical Properties of Alkali- halide Crystals (NaCl, КВг, KC1), Mass. Inst. Technol., Techn. Rep. No. 45, 24 (1947).
Библиография 593 686. Galt J. К., Sound Absorption and Velocity in Liquefied Argon, Oxygen, Nitrogen and Hydro¬ gen, Mass. Inst. Technol., Techn. Rep. No. 46, 1947. 687. Galt J. K., Mechanical Properties of NaCl, KBr, KC1, Phys. Rev. (2), 73, 1460 (1948). 688. G a n s e R. van, Onaerzoekingen аап ultrage- luiden, I. Verandering van de voortplantingssnel- heid met den druk, Wis- en Natuurk. Tijdschr., 10, 95 (1941). 689. Garrat T. A., Lucas W., Improvements in Apparatus for Receiving Submarine Sounds, Brit. Pat. No. 21727, 1908. 690. Garten W., A Comparison of Optical and Electromechanical Methods of Studying Ultra¬ sonic Fields, Phys. Rev. (2), 61, 391 (1942). 691. Geffken W., Uber die scheinbaren Molvolu- mina geloster Elektrolyte, Zs. phys. Chem., A155, 1 (1931). 692. G e m a n t A., Absorption of Sound Waves and of Supersonics, Journ. Appl. Phys., 12, 718, 725 (1941). 693. G e r d i e n H., Unterwasserschallsender, DRP Nr. 449982, 1927. 694. G e r d i e n H., Schaaffs W., Ein mecha- nischpiezoelektrischer Impuls- und Kurzzeitgeber, Frequenz, 2, 49 (1948). 695. Getzel D., Azioni biologische degle ultrasuo¬ ni, Rev. Fisic., Math. Sci. natur., 11, 30 (1936). 696. G i а с о m i n i A., Alcuni esperimenti di ottica degli ultrasuoni, Alta Frequenza, 7, 660 (1938). 697. G i а с о m i n i A., La velocita di propagazione degli ultrasuoni, Ric. Sci., 12, 384 (1939). 698. G i а с о m i n i A., Li qui do nel quale la velo¬ cita degli ultrasuoni e indipendente dalla tem- peratura, Acta Pont. Accad. Sci., 6, 87 (1942). 699. G i а с о m i n i A., Celia ultrasonora di grande area per la modulazione della luce, Acta Pont. Accad. Sci., 8, 49 (1944); Alta Frequenza, 12, 409 (1943); Ric. Sci., 15, 52 (1945). 700. G i а с о m i n i A., Sulla misura delle lunghezze d'onda ultrasonore per il tramite di due fasci onde progressive, Ric. Sci., 17, 900 (1947). 701. Gi a со mini A., Sulla misura delle lung¬ hezze d'onda ultrasonore mediante due fasci di onde progressive, Rend. Accad. Naz. Lincei, 2, 791 (1947). 702. G i а с о m i n i A., Ultrasonic Velocity in Etha- nolwater Mixtures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 701 (1947). 703. G i а с о m i n i A., Sulla modulazione della luce a radiofrequenza mediante ultrasuoni, Atti del Congresso Internazionale per il Cinquantena- rio della Scoperta Marconiana della Radio, Roma, 302, 1948. 704. G i а с о m i n i A., Sulla modulazione della luce a radiofrequenza mediante ultrasuoni, Ric. Sci., 18, 803 (1948). 705. G i а с о m i n i A., Contributio alia tecnica della ricerche sulla azione biologica degli ultra¬ suoni, Nuovo Cimento, 6, 39 (1939). 706. Giacomini A., Bertini A., Perfezio- narnento del metodo per accertare. rojnogeneita dei solide mediante ultrasuoni, Ric, Sci., 10, 921 (1939). 707. G i а с о m i n i A., Pesce B., Compressi- bilita di soluzione di elettroliti determinata mediante la velocita degli ultrasuoni, Ric. Sci., 11, 605 (1940). 708. Giebe E., Blechschhmidt E., Uber den EinfluB der Magnetisierung auf den Elasti- zitatsmodul bei Dehnungsschwingungen ferro- magnetischer Stabe, Ann. d. Phys. (5), 11, 905 (1931). 709. Giebe E., Blechschmidt E., Experi¬ mented und theoretische Untersuchungen iiber Dehnungseigenschwingungen von Staben .und Roh¬ ren, Ann. d. Phys. (5), 18, 417, 457 (1933). 710. Giebe E., Schei be A., Eine einfache Methode zum qualitativen Nachweis der Piezo- elektrizitat von Kristallen, Zs. f. Phys., 33, 760 (1925). 711. Giebe E., Scheibe A., Piezoelektrische Kristalle als Frequenznormale, Elektr, Nachrich- tentechnik, 5, 65 (1926). 712. Giebe E., Scheibe E., Ober die Serien- gesetze der elastischen Eigenfrequenzen von Quarzstaben, Ann. d. Phys. (5), 9, 93, 137 (1931). 713. G i e s J. R., Anwendung des Ultraschalls auf die Reinigung von Industriegasen, Zs. VDI Beih. Verfahrenstechn., 6, 177 (1938). 714. Girard P., Marineco N., Centrifugeuse ultrasonore, Compt. Rend., 206, 2000 (1938). 715. G о с к e 1 H., Messung von Dampfungsdekremen- ten an Piezokristallen, Phys. Zs., 37, 657 (1936). 716. Goddard J., Die Ultraschallzelle als Licht- steuervorrichtung, Television, 11, 734 (1938); 12, 12 (1939). 717. G o t z J., Ober den Schalldurchgang durch Metallplatten in Fliissigkeiten bei schragem Einfall einer ebenen Welle, Akust. Zs., 8, 145 (1943). 718. Go t z J., Forfaringssatt och anordning for konstaterande av felstallen i arbetsstycken vid forstoringsfri materialprovning medelst ultraljud, Schwed. Pat. No. 117919, 1943. 719*. Go hr H., Thiele O. W., Ober die Ein- wirkung von Ultraschallwellen auf Ergosterin, Zs. ges. exp. Med., 110, 660 (1942). 720. G о 1 d b a u m G., Waetzmann E., Geschwindigkeitsmessungen mit erhitzten Drah- ten in stehenden Luftwellen, Zs. f. Phys., 54, 179 (1929). 721. Goldman St., Supersonic Measurements of the Directional Characteristics of Horns, Journ. Acoust. Soc. Amer,, 5, 181 (1934). 722. Gollmick H. J., Untersuchungen iiber die Lichtbeugung an Ultraschallwellen in Gasen, Dissertation, Univ. Berlin, 1940. 723. Горбачев С. В., Северный А. Б., Zur Frage der Bewegung eines schweren Tropfens im akustischen Feld, Kolloid. Zs., 73, 146 (1935). 724. Городецкий А. Ф., Рассеяние ультра¬ звука вблизи критической точки смешения двух жидкостей, ЖЭТФ, 10, 694 (1940). 725. G о t t sc h a 1 k V. H., С 1 a i r W. St., Use of Sound and Supersonic Waves in Metal¬ lurgy, Min. Metall, 18, 244 (1937). 726. G о u d e t G., Etude des ondes stationaires ultra¬ sonores dans les liquides, Compt. Rend., 213, 117(1941). 727. G о u d e t G., La modulation de la lumiere en haute frequence par les ondes stationnaires ultra¬ sonores, Compt. Rend., 213, 228 (1941). 728. Goudet G., Ultra-sons-fluorometer, Compt. Rend., 214, 742 (1942). 729. Goudet G., La modulation de la lumiere en haute frequence par les ondes ultrasonores, Paris. 38 Л. Бергман
594 Библиография 730. Grabar P., Prudhomme R. O., Action des ultrasons sur les macromolecules, Journ. chim. phys., 44, 145 (1947). 731. Grabar P., Prudhomme R.,TheMecha- nisme of Certain Chemical Actions of Supersonic Waves on Substances in Aqueous Solutions, Compt. Rend., 226, 1821 (1947). 732. Grabar P., Rouyer М., La desintegration des microbes par les ultrasons, Ann. de L'inst. Pasteur, 71, 154 (1945). 733. Grabau М., A Study of the Velocity of Sound in Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 5, 1 (1933). 734. Grant C., Ultrasonic and Their Application in Echo Sounding, Proc. Inst. Rad. Eng., 28, 488 (1940). 735. Grant K., High-frequency Interruption of Light, Nature, 120, 586 (1927). 736. G r a t h J. W. Me., Kurtz A. R., Isolation of an Ultrasonic Crystal Radiator from Conducting Liquids, Rev. Sci. Instr., 13, 128 (1942). 737. Green H. G., On The Velocity of Sound in Li¬ quids Contained in Circular Cylinders with Slight¬ ly Elastic Walls, Phil. Mag. (6), 45, 907 (1923). 738. Gregg E. C., Jr., Ultrasonic Absorption in Li¬ quids, Phys. Rev. (2), 58, 208 (1940). 739. Gregg E. C., Jr., An Optical Method for the Measurement of Ultrasonic Absorption, Rev. Sci. Instr., 12, 149 (1941). 740. Griffin D. R., How Bats Guide Their Flight by Supersonic Echoes, Amer. Journ. Phys., 12, 342 (1944). 741. Griffin D. R., Supersonic Cries of Bats, Nature, 158, 46 (1946). 742. Griffin D. R., Ga lam bos R., The Sensory Basis of Obstacle Avoidance of Flying Bats. Journ. exp. Zool., 86, 481 (1941). 743. Griffiths E., A Gas Analysis Instrument Based on Sound Velocity Measurements, Proc. Phys. Soc., 39, 300 (1927). 744. G г о b e H., Absorption von Ultraschall in Flussigkeiten nach einer optischen Mefimethode, Phys. Zs., 39, 333 (1938). 745. G г о e n e w о 1 d H. J., Velocity of Sound in Liquid Helium, Nature, 124, 956 (1938). 746. Groenewold H. J., Thermal Conditions in Sound Waves, Physica, 6, 303 (1939). 747. Gronwall Т. H., The Longitudinal Vibra¬ tions of a Liquid Containes in a Tube With Elastic Walls, Phys. Rev. (2), 30, 71 (1927). 748. Grofimann E., Versuch uber die Ausbrei- tung des Schalles an einem schwingenden Quarz, Phys. Zs., 32, 222 (1931). 749. Groimann E., Schallabsorptionsmessungen in Gasen bei sehr hohen Frequenzen, Ann. d. Phys. (5), 13, 681 (1932). 750. Grofimann E., Die Schallabsorptionsbande der Kohlensaure, Phys. Zs., 33, 202 (1932). 751. GroJBmann E., Beitrag zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit mit dem akustischen Inter¬ ferometer, Phys. Zs., 35, 83 (1934); Journ. Acoust. Soc. Amer., 6, 106 (1934). 752. GroJBmann E., Hiedemann E., Dar- stellung der Fresnelschen Beugungserscheinungen mit Wasseroberflachenwellen und Ultraschall¬ wellen, Zs. f. Phys., 95, 383 (1935). 753. Grossetti E., Sull' absorbimento delle onde ultrasonore da parte di miscugli di liquidi die notevole viscosita, Atti Accad. Naz. Lincei, 1, 1315 (1946). 754. Groth E. J., Liebermann L. N.* Precision Measurement of the Velocity at Super¬ sonic Frequencies Using a Microphone, Phys. Rev. (2), 65, 350 (1944). 755. Groves W. W., Verfahren zur Ausfiihrung chemischer Reaktionen und Extraktionen, Brit. Pat. No. 457552, 1935; No. 472756, 1936. 756. Griineisen E., Go ns E., Schallge¬ schwindigkeit in Stickstoffetroxyd, Eine untere Grenze seiner Dissoziationsgeschwindigkeit, Ann. d. Phys. (4), 72, 193 (1923). 757. Gruetzmacher J., Piezoelektrischer Kri- stall mit Ultraschallkonvergenz, DRP Nr. 644765, 1934. 758. Gruetzmacher J., Piezoelektrischer Kri- stall mit Ultraschallkonvergenz, Zs. f. Phys., 96, 342 (1935). 759. Gruetzmacher J., Ultraakustischer Richt- strahler, Zs. techn. Phys., 17, 166 (1936). 760. G u с к e r F. Т., The Apparent Molal Heat Capacity, Volume and Compressibility of Electro¬ lytes, Chem. Rev., 13, 111 (1933). 761. Gucker F. Т., The Compressibility of Solu¬ tions, I. The Apparent Molal Compressibility of Strong Electrolytes, Journ. Amer. Chem. Soc., 55, 2709 (1933).“ 762. Gunther R., Die elektrischen Ersatzgrofien von piezoelektrischen Kristallen und ihre Mes¬ sung, Zs. Hochfrequenztechn., 50, 200 (1937); 45, 185 (1935). 763. Gunther R., Uber die innere Reibung in Quarzkristallen, Elektr. Nachr. Techn., 16, 53 (1939). 764. Gu i 1 1 e t L., Remarques sur la communica¬ tion precedente: G. Mahoux, Influence des oscilla¬ tions a haute frequence sur les traitements des pro- duits metallurgiques, Compt. Rend., 191, 1331 (1930). 765. Гуревич JL, Поглощение звука большой частоты металлами, ЖЭТФ, 14, 202 (1944); Journ. of Phys. USSR, 9, 383 (1945). 766. Гуревич С. Б., Поглощение ультраакусти- ческих волн в жидкостях, ДАН СССР, 55, 17 (1947). 767. Hagemann J., Verfahren und Einrichtung zur Sterilisation von Flussigkeiten durch Schall- drucke hoher Frequenc, DRP Nr. 591948, 1932. 768. Hahnemann W., Hecht H., Schallgeber und Schallempfanger, Phys. Zs., 20, 104, 245 (1919). 769. Hall L., The Origin of Excess Ultrasonic Absorp¬ tion in Water, Phys. Rev. (2), 71, 318 (1947). 770. Hall L., Structural Absorption of Sound in Water,' Phys. Rev. (2), 72, 537 (1947). 771. Hall L., Origin of Ultrasonic Absorption in Water, Phys. Rev. (2), 73, 775 (1948). 772. H a 1 p e r n O., Remarks on the Annomalous Damping of Ultrasonic Waves, Phys. Rev. (2), 5, 881 (1933). 773. Hamm D., Zur Behandlung der Otosklerosen, Mschr. Ohrenheilkunde, 66, 1313 (1932). 774. Hamm D., Eine neue Behandlungsweise chro- nischer Schwerhorigkeit mit hochfrequentenSchall- strahlen, Klin. Wschr., 9, 1723 (1930). 775. Hamm D., Wei tere Erfahrungen uber die Behand¬ lung der chronischen Schwerhorigkeit mit-hochfre- quentenSchallwellen,Klin. Wschr., 10, 2262 (1931). 776. Hanle W., Untersuchungen zur Frage der Tragheit des Faraday-Effektes, Zs. f. Phys., 14, 418 (1939).
Библиография 595 777. Hanle W., Maercks О., Hochfre.quente Lichtmodulation mittels Ultraschallwellen und die Entwicklung eines neuartigen Fluorometers, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 19, 40 (1938). 778. Hansen G., Messung kleiner Brechungsunter- schiede durch Lichtblenkung und Interferenz, Zeiss Nachr., 3, 302 (1940). # 779. Harding J. W., White F. W. G., On the Modes of Vibration of Quartz Crystal, Phil. Mag. (7), 8, 169 (1929). 780. Hardy H. C., Use of the Pierce Inteferometer for Measuring the Absorption of Sound in Gases, Phys. Rev. (2), 61, 740 (1942); Journ. Acoust. Soc. Amer., 15, 91 (1943). 781. Hardy H. C., Telfair D., P i e 1 e- meier W. H., The Velocity of Sound in Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 13, 226 (1942). 782. H a r i s a к i Y., The Ration of Supersonic Waves on Colloidal Systems, IX. The Influence on the Lyotropic Series of Various Electrolytes in the Jelly Formation of Gelatin, Journ. Chem. Soc. Japan, 64, 1236 (1943). 783. Hartmann G. K., Focke A. W., Absorption of Supersonic Waves in Water and in Aqueous Suspensions, Phys. Rev. (2), 56, 217 (1939); 57, 221 (1940). 784. Hartmann J., Om en ny metode til frembrin- gelse af lydsvingninger, Det KgL Dansk. Videns- kabernes Selskab., Math. fys. Medd., 1, 13 (1919). 785. Hartmann J., Modus operandi of the Air- jet Pulsator, Berlin, 1929. 786. Hartmann J., On the Production of Acoustic Waves by Means of an Air-jet of a Velocity Exceed¬ ing that of Sound, Phil. Mag. (7), 11, 926 (1931). 787. Hartmann J., A New Method for the Genera¬ tion of Sound-Waves, Phys. Rev. (2), 20, 719 (1932). 788. Hartmann J., La generatrice acoustique a jet d'air, Journ. de phys. et rad. (7), 6, 123 (1935). 789. Hartmann J., La generatrice acoustique a jet d'air. Moyen de production d'ondes sonores de haute frequence et de grande intensite dans Г air, Journ. de phys. et rad. (7), 7, 49 (1936). 790. Hartmann J., The Acoustic Air-jet Gene¬ rator, Ingeniorvidenskabelige Skrifter, No. 4 (1939). 791. Hartmann J., Construction, Performance and Design of the Acoustic Air-jet Generator, Journ. Sci. Instr., 16, 146 (1939). 792. Hartmann J., Der akustische Luftstrahlgene- rator, Umschau, 43, 1 (1939). 793. Hartmann J., Den akustiske Luftstraale- generator, Fysiks Tidsskrift, 38, 65, 97 (1940). 794. Hartmann J., Mathes P. von, Die experimentelle Grundlage zum Entwurf des aku- stischen Luftstrahlgenerators, Akust. Zs., 4, 126 (1939). 795. Hartmann J., Mathes P. von, Vibra¬ tions of a Liquid Membrane Exposed to High- Frequency Sound Waves, Phil. Mag. (7), 12, 883 (1936). 796. Hartmann J., Mortensen Т., A Com¬ parison of the Rayleigh Diskand the Acoustic Radiometer Methods for the Measurement of Sound Wave Energy, Ingeniorvidenskabelige Skrifter, No. 2 (1948). 797. Hartmann J., TrolleB., A New Acou¬ stic Generator. The Air-jet Generator, Journ. Sci. Instr., 4, 101 (1927). 798. Hartmann J., Trolle B., Modus ope¬ randi of the Air-Jet Pulsator, Det. Kgl. Dansk. Videnskabernes. Selskab., Math.-fys. Medd 10 № 4, 61 (1930). 799. Hartridge H., The Avoidance of Objects by Bats in Their Flight, Journ. Physiol., 54 54 (1920). 800. Hartridge H., Acoustic Control in the Flight of Bats, Nature, 156, 490 (1945). 801. Hartridge H., Supersonic Cries of Bats, Nature, 158, 135 (1946). 802. Harvey E. N., The Effect High Frequency Sound Waves on Heart Muscles and Other Irri¬ table Tissues, Amer. Journ. Physiol., 91, 284 (1929). 803. Harvey E. N., Biological Aspects of Ultra¬ sonic Waves, a General Survey, Biol. Bull., 59, 306 (1930). 804. Harvey E. N., Sonoluminiscence and Sonic Chemiluminiscence, Journ. Amer. Chem. Soc., 61, 2392 (1939). 805. Harvey E. N., Harvey E. B., Loo¬ mis A. L., Further Observations on the Effect of High Frequency Sound Waves on Living Matter, Biol. Bull. Marine biol. Lab., 55, 459 (1928). 806. Harvey E. N., Loomis A. L., High Frequency Sound Waves of Small Intensity and Their Biological Effects, Nature, 121, 622 (1928). 807. Harvey E. N., Loomis A. L., Further Observations on the Effect of High Frequency Sound Waves on Living Matter, Biol. Bull. Marine Biol. Lab., 55, 459 (1928). 808. Harvey E. N., Loomis A. L., The Destruction of Luminous Bacteria by High Frequency Sound Waves, Journ. Bacteriol., 17, 373 (1929). 809. Harvey E. N., Loomis A. L., High Speed Photomicrography of Living Cell Subjec¬ ted to the Supersonic Vibration, Journ. Gen. Physiol., 15, 147 (1931). 810. H a u s s L., L'influence des ultrasons sur cer- taines proprietes physico-chimiques, Bull. Soc. chim. Belg., 44, 81, 154 (1935). 811*. H a у a s h i S.,, Einfliisse der Ultraschallwel¬ len auf das Wachstum des Rattensarkoms, Journ. med. Sci. Biophys., Japan, 5, 162 (1938). 812*. Hay as hi S., Der EinfluB der Ultraschall¬ wellen und Ultrakurzwellen auf den malignen Tumor, Journ. Med. Sci. Biophys., Japan, 6, 138 (1940). 813. Hayes H. C., Measuring Ocean Depths by Acoustical Methods, Journ. Franklin Inst., 197, 323 (1924). 814. Hayes H. C., Recent Development in Acou¬ stical Depth-Finding Apparatus, Bull. Nat. Res. Council, 11, 112 (1926). 815. Hayes H. C., Detection and Location of Al- minations in Steel Plates, Journ. Acoust. Soc. Amer., 8, 220 (1937). 816. Heaney M. F., Apparatus for and Art oi Carburation, Amer. Pat. No. 193930, 1933. 817. H e с h t H., Die elektroakustischen Wandler, Leipzig, 1941. 818. Hedwall J. A., Eckwall G., Die Ein- wirkung der Ultraschallschwingungen auf das Anlaufen von Metallen, Tekn. Т., Stockholm, 24, 625 (1944). 819. Hedwall J. A., Eckwall G., Die Geschwindigkeit der Triibung von Metallen unter 38*
596 Библиография dem Einflufi von Ultraschallwellen. Mit einer Beschreibung der Ultraschallapparatur von K- Dahr, Ark. Kem., Mineral. Geol. (1), 18, 1 (1944). 820. H e d w a 1 1 J. A., J o n s s о n O., Uber den Einflufi von Ultraschall auf die Geschwindig- keit von Anlaufreaktionen von Kupfer, Natur¬ wiss., 29, 726 (1941). 821. Heegner K., Uber Messungen an piezoelek- trischen Kristallen, Telefunken Ztg., 8, 60 (1926); Zs. Hochfrequenztechn., 29, 177 (1927). 822. Hehlgans F. W., Uber Piezoquarzplatten als Sender und Empfanger hochfrequenter aku- stischer Schwingungen, Ann. d. Phys. (4), 86, 587 (1928). 823. H e i 1 O., Bemerkungen zu einer Arbeit von Kneser iiber Schallgeschwindigkeit in C02, Zs. f. Phys., 74, 31 (1932). 824. Heimberger W., Verfahren zur Reinigung von Metallflachen, DRP Nr. 733470, 1939. 825. Helburne G. R., Ultraschall, das Waschmit- tel der Zukunft, Neue Auslese, 3, 72 (1948). 826. Helmholtzt W., Vergleich zwischen der Galtonpfeife und dem Schultzeschen Monochord zur Bestimmung der oberen Horgrenze, Disserta¬ tion, Univ. Berlin, 1910. 827. Hemardinquer P., Modulateur de lumiere a ondes ultra-sonores pour television, Techn. mod., 31, 662 (1939). ’ 828*. Henkel R., Meine Erfahrungen mit Ultra¬ schall zur Behandlung von Neuritis und Asthma, Strahlentherapie, 77, 291 (1948). 828a. Henry P. S. H., The Energy Exchange Between Molecules, Proc. Cambr. Phil. Soc., 28 249 (1Q32^ 829. Her ci к F., Hrdlicka М., S p г i n d- r i ch J.f Die biologische Wirkung des Ultra- schalls, Sborn. Lek (tschech.), 44, 15 (1942). 830. Herget С. М., A Constanz-Path Acoustic Interferometer for Gases at Variable Pressure, Rev. Sci. Instr., 11, 37 (1940). 831. Herget С. М., Ultrasonic Velocity in Carbon Dioxid and Ethylene in the Critical Region, Journ. Chem. Phys., 8, 537 (1940). 832. Hermans J. J., Charged Colloid Particles in a Ultrasonic Field, Phil. Mag. (7), 25, 426 (1938). 833. Hermans J. J., Charged Colloid Particles in Ultrasonic Field, II. Particles Surrounded by a Thin Double Layer, Phil. Mag. (7), 26, 674 (1938). 834. Hermans J. J., The Orientation of Suspen¬ ded Particles in an Ultrasonic Field, Rec. Trav. Chim. Pays-Bas, 57, 1359 (1938). 835. Hermans J. J., The Influence of an Ultra¬ sonic Field on the Rate of Coagulation of Nega¬ tive AgJ-sols by electrolytes, Rec. Trav. chim. Pays-Bas, 58, 139 (1939). 836. H e r m a n s J. J., Orthokinetik Coagulation due to Oscillations, Rec. Trav. chim. Pays-Bas, 58, 164 (1939). 837. Hermes-Patentverwertungs GmbH, Aufbringung von Metallschichten, Ital. Pat. No. 392345, 1941. 838. Herr R., An Acoustic Lens for Undrewater Sound, Techn. Mem. No. 9 of Acoust. Labor., Mass. Inst, of Technol., 1946. 539. Hersh A. H., Karrer E., Loomis A. L., Attempt to Induce Mutation in Drosophila melongaster by Means of Supersonic Vibration, Atoer. Naturalist, 64, 552 (1930). 840. Hershberger W. D., The Theorie of Supersonic Interferometer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 3, 263 (1931). 841. Hershberger W. D., Multiple Peaks in Supersonic Interferometry, Physics, 2, 269 (1932). 842. Hershberger W. D., The Supersonic Inter¬ ferometer and Absorption Measurements, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 173, 273 (1932). 843. H e r t 1 V., Verfahren zur reinigenden Behandlung von Metallbadern, Oster. Pat. Nr. 142886, 1934. 844. Hertz G., Der Strahlungsdruck in Fliissigkei- ten und Gasen im Zusammenhang mit der Zu- standsgleichung, Zs. techn. Phys., 21, 298 (1940). 845. Hertz G., Mende H., Der Schallstrahlungs- druck in Fliissigkeiten, Zs. f. Phys., 114, 354 (1939). 846. Hertz G., Wiesner E., Vorrichtung zur Herstellung von Emulsionen, DRP Nr. 712216, 1939; DRP Nr. 716231, 1939. 847. Herzfeld K. F., The Scattering of Sound Waves by Small Elastic Spheres, Phil. Mag. (7), 9, 741 (1930). 848. Herzfeld K. F., Propagation of Sound in Suspensions, Phil. Mag. (7), 9, 752 (1930). 849. Herzfeld K. F., Untersuchungen iiber die kinetische Energie der Gase, I. Schallabsorption, Ann. d. Phys. (5), 23, 465 (1935). 850. Herzfeld K. F., Untersuchungen iiber die kinetische Energie der Gase. II. Die Allgemeinen Gleichungen der Bewegung und der Warmeleit- fahigkeit und ihre Anwendung auf Gleitung und Temperatursprung, Ann. d. Phys. (5), 23, 476 (1935). 851. H e r z f e 1 d K. F., Reflection of Sound, Phys. Rev. (2), 53, 899 (1938). 852. Herzfeld K. F., The Unmixing Effect of Sound Waves on Liquid Mixtures, Journ. Chem. Phys., 9, 513 (1941). 853. Herzfeld K. F., The Origin of the Absorp¬ tion of Ultrasonic Waves in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 33 (1941). 854. Herzfeld K. F., The Propagation of Ultra¬ sonic Waves in Liquids, Journ, Wash. Acad. Sci., 31, 375 (1941). 855. Herzfeld K. F., R i с e F. C., Disper¬ sion and Absorption of High Frequency Sound Waves, Phys. Rev. (2), 31, 691 (1928). 856. Hiedemann E., Eine neue Prazisionsmethode zur Bestimmung der elastischen Konstanten von isotropen durchsichtigen Korpern, Zs. f. Phys., 96, 273 (1935). 857. Hiedemann E., Einwirkung von Schall und Ultraschall auf Aerosole. Kolloid. Zs. 77, 168 (1936). 858. Hiedemann E., Versuche zur Nath-Miiller- schen Theorie der Beugung von Licht an schwin¬ genden Festkorpern, Zs. f. Phys:, 108, 592, (1938). 859. Hiedemann E., Schallabsorption in feuch- ter und nebelhaltiger Luft, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 20, 59 (1939). 860. Hiedemann E., Dispersionsprobleme bei Hyperschallwellen, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 20, 60 (1939). 861. Hiedemann E., Wellenausbreitung in fe- sten Korpern; Ultraschall, Naturforschung u. Medizin in Deutschland 1939—1946, 8, Teil I, S. 154.
Библиография 597 862. Hiedemann Е., A s b а с h Н. R., Opti¬ sche Demonstration des Ziehens eines Quarzes, Phys. Zs., 34, 494 (1933). 863. Hiedemann E., A s b a с h H. R., Opti¬ sche Demonstration der Wandstarken maximaler Durchlassigkeit fur Ultraschallwellen, Phys. Zs., 34, 734 (1933). 864. Hiedemann E., A s b a с h H. R., Einige optische Versuche uber die Reflexion von Ultra¬ schallwellen, Zs. f. Phys., 87, 442 (1934). 865. Hidemann E., Asbach H. R., Opti¬ sche Untersuchung der Schwingungsform piezo¬ elektrischer Oszillatoren in Flussigkeiten, Phys. Zs., 35, 26 (1934). 866. Hiedemann E., Asbach H. R., Ho- e s с h К. H., Die Sichtbarmachung der stehen- den Ultraschallwellen in durchsichtigen festen Korpern, Zs. f. Phys., 90, 322 (1934). 867. Hiedemann E., Brandt O., Entfernung von suspendierten Teilchen aus Flussigkeiten durch Einwirkung von Schall- und Ultraschallwellen, Brit. Pat. No. 508675, 1937. 868. Hiedemann E., Hoesch К. H., Zur Sichtbarmachung von Langs- und Dickenschwin- gungen an einem Schwingquarz, Naturwiss., 23, 511 (1935). 869. Hiedemann E., Hoesch K. H.,,‘ Die Sichtbarmachung der stehenden Ultraschallwellen in durchsichtigen festen Korpern. II. Optische Untersuchungen an einem Glasblock, Zs. f. Phys., 96, 268 (1935). 870. Hiedemann E., Hoesch К. H., Zur Sichtbarmachung der stehenden Ultraschallwellen in durchsichtigen festen Korpern, III. Zur span- nungsoptischen Analyse der elastischen Schwin- gungen, Zs. f. Phys., 98, 141 (1935). 871. Heidemann E., Hoesch К. H., Eine neue Methode zur Messung der elastischen Kon¬ stanten von durchsichtigen isotropen Festkorpern, Naturwiss., 23, 577 (1935). 872. Hiedemann E., Hoesch К. H., Schub- wellen als optische Gitter, Naturwiss., 23, 705, (1935). 873. Hiedemann E., Hoesch К. H., Zur Frage der optischen Beugungserscheinung an schwingenden Glaskorpern, Naturwiss., 24, 60 (1936). 874. Hiedemann E, Hoesch К. H., Ultra- schallstroboskope, Zs. f. Phys., 102, 253 (1936). 875. Hiedemann E., Hoesch К. H., Eine neue Methode zur Sichtbarmachung der Intersi- tatsverteilung im Schallfeld, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 18, 27 (1937). 876. Hiedemann E., Hoesch К. H., Opti¬ sche Untersuchungen von Ultraschallfeldern in Flussigkeiten und Glasern, Zs. f. Phys., 104, 197 (1937). 877. Hiedemann E., Osterhammel K., Optische Untersuchung der Richtcharakteristik von Ultraschallquellen, Zs. f. Phys., 107, 273 (1937). 878. Hiedemann E., Osterhammel K., Untersuchung von Schallamplitudenfeldern mittels einer Methode der Isochromaten, Proc. Indian Acad., A8, 275 (1938); Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 19, 23 (1938). 879. Hiedemann E., Schreuer E., Zur Theorie der Lichtbeugung an fortschreitenden Ultraschallwellen, Zs. f. Phys., 99, 363 (1936). 880. Hiedemann E., Schreuer E., Zur Periodizitat der Abbildung von Ultraschallwel¬ len, Zs. f. Phys., 107, 463 (1937). 881. Hiedemann E., Seifen N., Optischer Nachweis der Oberschwingung eines Piezoquar- zers und der starken Abflachung seiner Resonanz- kurve durch Flussigkeitsdampfung, Zs. f. Phys., 91, 413 (1934). 882. Hiedemann E., Seifen N., Schreu¬ er E., Schalldispersion in Flussigkeiten, Na¬ turwiss., 24, 681 (1936). 883. H i g h t S. C., Production of Acoustic Wind by a Vibrating Quartz; Crystal, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 77 (1935). 884. Hiltscher R., Piezoelektrische Schwing- versuche mit Steignettesalzkristallen, Zs. f. Phys., 104, 672 (1937). 885*. Hintzelmann U., Ultraschalltherapie rheumatischer Erkrankungen, Deutsche med. Wschr., 72, 350 (1947). 886*. Hintzelmann U., Der gegenwartige Stand der Ultraschall-Therapie, Zs. physikal. Therap., Bader- u. KHmaheilkunde, 1, 161 (1948). 887. H i p p e 1 A, von, Die Theorie des Thermomikro- phons, Ann. d. Phys. (4), 75, 521 (1924)» 888. H i p p e 1 A., von, Experimentelle Untersu¬ chung des Thermomikrophons, Ann. d. Phys. (4), 76, 590 (1925). 889*. Hirohasi K-, Hayashi S., Einflusse der Ultraschallwellen auf Rattencarcinomtumor, Journ. med. Sci. Biophys., Japan, 5, 162 (1938). 890. Hirschlaff E., The Velocity of Sound in Liquid Nitrogen, Proc. Cambr. Phill. Soc., 34, 296 (1938). 891. Hodge A. H., An Experimental Determination of Ultrasonic Velocity in Several Gases at Pressures Between one and one hundred Atmospheres, Journ. Chem. Phys., 5, 974 (1937). 892. Hoesch К. H., Messungen der elastischen Konstanten von durchsichtigen isotropen Festkor¬ pern nach einer neuen Methode, Zs. f. Phys., 109, 606 (1938). 893. Holbrook R. D., A Pulse Method for Mea¬ suring Small Changes in Ultrasonic Velocity in Solids with Temperature, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 590 (1948). 894*. Holland G., Schultes H., Uber die Erzeugung von Histaminquaddeln durch Ultra¬ schall Zs. exp. Med., 98, 207 (1936). 895. Hollmann H. E., Bauch W., Der mag- netische Barkhausen-Effekt bei Ultraschallbestrah- lung, Naturwiss., 23, 35 (1935). 896. Holton G., Ultrasonic Investigations of Substances Under High Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 586 (1948). 897. Holton G., Propagation of Sound in Liquids Under High Pressure, Phys. Rev. (2), 73, 543 (1948). 898. Holtzmann М., Eine machtige Quelle kur- zer Schallwellen, Phys. Zs., 26, 147 (1925). 899. Honda K., Kido K-, On the Change of Length by Magnetostriction in Iron-Nickel and Iron-Cobalt Alloys, Sci. Rep. Tohoku Univ., 9, 221 (1930). 900. Honda K., Shimizu S., KuskabeS., Veranderung der Elastizitatskoeffizienten ferro- magnetischer Substanzen infolge von Magnetisie- rung, Phys. Zs., 3, 380 (1902); Phill. Mag. (4), 4, 459 (1902).
598 Библиография 901. Но opes J., Zallen J., Ultrasonic Atte¬ nuation in Solutions of High Polymers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 586 (1948). 902. H о p w о о d F. L., Experiments with High Frequency Sound Waves, Journ. Sci. Instr., 6, 34 (1929). 903. Horwood F. L., Ultrasonics: Some Proper¬ ties of Inaudible Sound, Nature, 128, 748 (1931). 904. Hop wood F. L., Some New Phenomena Pro¬ duced by Sound Vibrations, Nature, 138, 1059 (1936). 905. Hopwood F. L., Ultrasonic Lenses and Prismas, Journ. Sci. Instr., 23, 63 (1946). 906. Hopwood F. L., Sal am an М. H., Far lan A. S., Effect of Ultrasonic Vibra¬ tion on Vaccinia Virus. Nature, 144, 377 (1939). 907*. Horikawa М., Uber die Veranderungen des Bluteiweifies und dessen kolloid-osmotischen Druckes durch Einwirkung der ultraakustischen Schallwellen auf die Leber bzw. die Milz, Tohoku Journ. exp. Med., 28, 357, 376 (1936). 908. Hornbostel J., Improved Theory of the Light Pattern Method for the Modulation Measu¬ rement in Groove Recording, Journ. Acoust. Soc., Amer., 19, 165 (1947). 909. Horsley С. B., Jones R. С., Srai t h A. A., Acoustic Treatment of Liquids in Thin Laminae, Journ. Acoust. Soc., Amer., 20, 182 (1948). 910*. Horvath J., Ultraschallwirkung beim menschlichan Sarkom (I. Klinischer Teil), Strahlentherapie, 75, 119 (1944). 911*. H о r v a t h J., Uber die Wirkung der Ultra¬ schallwellen auf das menschliche Karzinom, Klinik u. Praxis, 1, 10 (1946). 912*. Horvath J., Weitere Erfahrungen uber die Wirkung der Ultras:hallwellen auf das тэшсЫь che Karzinom, Klinik u. Praxis, 1, 108 (1946). 913*. Horvath J., Uber den EinfluB von Ultra¬ schallwellen auf das Carcinom, Asklepios, 1, 1 (1947). 914*. Horvath J., Experimented Untersuchun- gen uber die Verteilung der Ultraschallenergie im menschlichen Gewebe, Arztl. Forschung, 1, 357 (1947). 915. Houghton J. Y., Brown Th. H., Gas- reinigung, Amer. Pat. No. 2216779, 1938. 916. Houstoun R. A., A New Method of Measu¬ ring the Velocity of Light, Nature, 142, 833 (1938). 917. Houstoun R. A., Dark Bands in the Spectra of Double Diffraction Gratings, Phill. Mag. (7), 30, 68 (1940). 918. Houstoun R. A., A New Way of Measuring the Velocity of Light, Proc. Roy. Soc., A61, 102 (1941). 919. Houstoun R. A., The Ultrasonic Diffraction Grating, Phil. Mag. (7), 35, 192 (1944). 920. Houston R. A., A Measurement of the Velocity of Light in Water, Рцос. Roy. Soc., A62, 58 (1944). 921. H r d 1 i с к a J., Valouch L. A., Zacho- v a 1 L., Contribution a l'etude de l'effet Debye- Sears, Compt. Rend., 203, 786 (1936). 922. Hsu, Tsung-Yuen E., Measurement of Supersonic Absorption in Water by the Balance Methode with Mechanical Integration, Journ. Acoust. Soc. Amer., 17, 127 (1946). 923. Hubbard J. C., Ultrasonic Absorption in Gases, Phys. Rev. (2), 35, 1442 (1930V 924. Hubbard J. C., Problems in Acoustic Inter- ferometry with Gases. Phys. Rev. (2), 36, 1668 (1930). 925. Hubbard J. C., Methods of Acoustic Inter- ferometry for the Measurement of Velocity and Absorption of Sound in Gases, Phys. Rev. (2), 35, 1442 (1930). 926. Hubbard J. C., The Acoustic -Resonator Interferometer, I. The Acoustic System and its Equivalent Electric Network, Phys. Rev. (2), 38, 1011 (1931). 927. Hubbard J. C., The Methods and Results of Supersonic Interferometry, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 172 (1932). 928. Hubbard J. C., The Acoustic Resonator Interferometer, II. Ultrasonic Velocity and Absorp¬ tion in Gases, Phys. Rev. (2), 41, 523 (1932). 929. Hubbard J. C., Acoustic Resonator Inter¬ ferometer, Phys. Rev., (2), 46, 525 (1934). 930. Hubbard J. C., Ultrasonics a survey, Amer. Journ. Phys., 8, 207 (1940). 931. Hubbard J. C., Sound Velocity and Absorp¬ tion by Ultrasonic Interferometry, Phys. Rev. (2), 59, 935 (1941). 932. Hubbard J. C., F i t z a p t r i с к J. A., Kankovsky В. Т., Thaler W. J., Distortion of Progressive Ultrasonic Waves, Phys. Rev. (2), 74, 107 (1948). 933. H u b b a r d J. C., Herget С. М., Ultra¬ sonic Study of C02 Near its Critical Point, Bull. Amer. Phys. Soc., 13, 39 (1938); Phys. Rev. (2), 53, 945 (1938). 934. 'Hubbard J. C., Herget С. М., Ultra¬ sonic Study of Phase Transition near the Critical Point. Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 467 (1941). 935. Hubbard J. C., Hodge H. H., Ratio of Specific Heats of Air, N2 and C02 as a Function of Pressure by the Ultrasonic Method, Phys. Rev. (2), 49, 194 (1936). 936. Hubbard J. C., Hodge A. H., Ratio of Specific Heats of Air, N2 and C02 as Function of Pressure by the Ultrasonic Method, Journ. Chem. Phys., 5, 978 (1937). 937. Hubbard J. C., Loomis A. L., A Sonic Interferometer for Measuring Compressional Velo¬ cities in Liquids: A Precision Method. Journ. Opt. Soc. Amer., 17, 295 (1928); Nature, 120, 189 (1927). 938. Hubbard J. C., L oorais A. L., Com¬ pressibilities of Liquids by the Sonic Interferome¬ ter, Phys. Rev. (2), 31, 158 (1928). 939. Hubbard J. C., Loomis A. L., The Velocity of Sound in Liquids at High Frequencies by the Sonic Interferometer, Phill. Mag. (7), 5, 1177 (1928). 940. H u b b a r d J. C., Zartmann I. F., Fixed Path Acoustic Interferometer for the Study of Matter, Rev. Sci. Instr., 10, 382 (1939). 941. Hubbard J. C., Zartmann I. F., Larkin C. R., Optical Study of Acoustic Fields Near Diffracting Edges, Journ. Opt. Soc. Amer., 37, 832 (1947). 942. Hudson G. E., Dispersion of Sound at High Frequencies in Cylindrical Rods, Phys. Rev. (2), 61, 739 (1942). 943. Hiiter Th., Uber die Fortleitung von Ultra¬ schallwellen in festen Staben, Zs. angew. Phys., 1, 274 (1949). 944. Hulswit W. H., Spence J. R,, Spen¬ ce B. J., The Effect of Containing Tubes on
Библиография 599 Ultrasonic Velocities in Benzene, Phys. Rev. (2), 52, 256 (1937); Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 224 (1938). .945. H u m b у S. R., Some Experiments with Sound Waves of High Frequency, Proc. Phvs. Soc., 39, 435 (1927). 946. Humphreys R. F., Watson W. W., Woernley D. L., Ultrasonic Modulation of a Light Beam., Appl. Phys., 18, 845 (1947). 947. H u n d A., Uses and Possibilities of Piezoelec¬ tric Oscillators, Proc. Inst. Rad. Eng., 14, 447 (1926). 948. Hunter J. L., The Absorption of Ultrasonic Waves in Highly Viscous Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 13, 36 (1941). 949. Hunter J. L., Supersonic Absorption in Resonant Liquid Column with a Free Face, Bull. Amer. Phys. Soc., 23, No. 3, 32 (1948). 950. Huntington H. B., Pulsed Ultrasonic Measurements on Single Crystals, Phys. Rev. (2), 71, 472 (1947). 951. Huntington H. B., Ultrasonic Measure¬ ments on Single Crystals, Phys. Rev. (2), 72, 321 (1947). 952. Huntington H. B., On Ultrasonic Pro¬ pagation through Mercury in Tubes, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 424 (1948). 953. Huntington H. B., Emslie A. G., Hughes V. W., Ultrasonic Delay Lines, I. Journ. Franklin Inst., 245, 1 (1948). 954. H u t t e r H. E., Magnetostriction and Super- sonics, Electr. Times, 105, 368 (1944). 955. H u t t e r H. E., Industrial Supersonics, Mech. World, 122, 635 (1947). 956. I d e J. М., Sonar, Secret Weapon of the Sea, Proc. US Naval Inst., 73, 439 (1947). 957. I ng e 1 m a г к В. E., Preliminara resultat fran en elektronmikroskopisk undersokning av kol- lagena fibriHer fran senor, Nordisk Medicin, 32, 2659 (1946). 958. Internationale Tobis Maatsch, Mischung gefarb- ter Korper insbesondere zur Herstellung von Farb- rastern, Fr. Pat. Nr. 809642, 1937. 959. I s h i i Ch., Supersonic velocity in Gases, Espe¬ cially in Dry and Humid Air, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. Tokio, 26, 201 (1935). 960. I s n a r d i Т., Uber das Verhaltnis der spezi- fischen Warmen cJcv fur Fliissigkeiten, Phys. Zs., 25, 439 (1924). 961. Исакович М. А., О распространении волн в жидкости, обладающей максвелловой вязко¬ стью, ДАН СССР, 23, 783 (1939). 962. Истомина О., Островский Е., Влия¬ ние ультразвука на развитие растений, ДАН СССР, нов. сер., 2, 155 (1936); см. также ЖТФ, 6, 2065 (1936). 963. Itterbeek A. van, Absorption van het ge- luid in lichte gassen, Wis-en Natuurk. Tijdschr., 10, 17 (1940). 964. Itterbeek A. van., The Absorption of Sound in Gases Applicated to Collision Kinetics, Meded. Kon. Vlaamscjie Acad. Wetensch. Lette- ren Schone Kunsten Belgie, KL Wetensch., No. 2, 22 (1940). 965. Itterbeek A. van, de Bock A., Sound Velocity and Temperatur Change Moleculare Asso¬ ciation, Nature, 162, 611 (1948). 966. Itterbeek A. van, de В r u у n P., Ma¬ ri ens P., Measurements on the Absorption of Sound in C02 Gas, in C02 Containing Small Quanti¬ ties of H2, D2, H20, D202 and also in Mixtures of C02 and 02, Collision Efficienties, Physica, 6, 511 (1939). 967. Itterbeek A. van, D о n i n с k W. van, Velocity of Sound in Mixtures of Argon, Helium and Hydrogen at Low Temperatures, Proc. Phys. Soc., 58, 615 (1946). 968. Itterbeek A. van, D о n i n с k W. van, Mesures sur la vitesse de propagation du son dans COet D2 en fonction de la pression aux temperatu¬ res de l'oxygene et de Vhydrogene liquide, Se¬ cond coefficient du virial de D2, Physica, 10, 481 (1943). 969. Itterbeek A. van. D о n i n с k W. van, Vitesse de propagation du son dans Pair et dans les melanges azotehydrogene aux bases tempe¬ ratures, Calcul des chaleurs speciffiques, Ann. de phys., 19, 88 (1944). 970. Itterbeek A. van, Lauwers L., Me¬ sures sur la vitesse du son dans l'ammoniaque ga- zeux, Physica, 12, 241 (1946). 971. Itterbeek A. van, Mariens P., Mea¬ surements with Ultrasonics on the Velocity and Absorption of Sound at Ordinary and at Low Tem¬ peratures, Physica, 4, 207 (1937). 972. Itterbeek A. van, Mariens P., Mea¬ surements on the Velocity and Absorption of Sound in Various Gases Between +100° С und —100° C. Influence of Pressure on the Absorption, Physica, 4, 609 (1937). 973. Itterbeek A. van, Mariens P., Deter¬ mination of the Relaxation Time for the Vibra¬ tional Energy of Carbon Dioxide, Nature, 140, 850 (1937). 974. Itterbeek A. van, Mariens P., Measu¬ rements on the Absorption of Sound in Carbon Dio¬ xide Gas, Determination of the Relaxation Time for the Vibrational Energy as a Function of the Temperature, Physica, 5, 153 (1938). 975. Itterbeek A. van, Mariens P., Measu¬ rements on the Absorption of Sound in 02 Gas and in C02 Gas Containing Small Quantities of H20, D20 and Ne, Relaxation Times for the Vib¬ rational Energy, Physica, 7, 125 (1940). 976. Itterbeek A. van, Mariens P., Die Stofianregung intramolekularer Schwingungen in C02 gas unter dem Einflufi von Fremdgasen als Funktion der Temperatur, Physica, 7, 909 (1940). 977. Itterbeek A. van, Mariens P., Sound Absorption in Light Gases, Physica, 7, 938 (1940). 978. Itterbeek A. van, Paemel O. van, Measurements on the Velocity of Sound as a Func¬ tion of Pressure in Oxygengas at Liquid Oxygen Temperatures, Calculation of the Second Virial Coefficient and the Specific Heats, Physica, 55, 593 (1938). 979. Itterbeek A. van, Paemel O. van, Measurements on the Velocity of Sound in Gaseo¬ us Argon and Deuterium Respectively at Liquid Oxygen and Hydrogen Temperatures. Calcula¬ tion and Discussion of the Second Virial Coef¬ ficient of Argon, Physica, 5, 845 (1938). 980. Itterbeek A. van, T h у s L., Influence of a Magnetic Field on the Absorption of Sound in Oxygen Gas, Physica, 5, 298 (1938). 981. Itterbeek A. van, Thys L., Measure¬ ments on the Velocity and the Absorption of Sound
600 Библиография in Gaseous Nitric Oxyde in a Magnetic Field, Phy- sica, 5, 640 (1938). 982. Itterbeek A. van, T h у s L., Measure¬ ments on the Absorption and the Velocity of Sound in Hydrogen, Deuterium and Neon Gas, Physica, 5, 889 (1938). 983. Itterbeek A. van, Vermaelen R., Mesures sur l'absorption et la vitesse de propaga¬ tion du son dans l'hydrogene leger et l'hydrogene lourd entre 300° К et 60° K, Physica, 9, 345 (1942). 984. Ivanescu I., Ober die Schallgeschwindig- keit in gasformigen Gemischen, Ann. Sci. Univ. Jassy (I), 27, 167 (1941). 985. J a h n R., R e i s i n g e г C., Herstellung von feinkornigen Gufistiicken aus Metallen und Metal- legierungen durch Austreiben der Gas- und Schla- ckeneinschliisse aus dem flieJBenden Giefigut, Brit. Pat. No. 456657, 1934. 986. J a q u e s A. Т., Tuck E., Van Z a n t R., The Underwater Directional Characteristics of a Free-edge-plate, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 583 (1948). 987. J a n о v s к i W., P о h 1 m a n R., Schall- und Ultraschallerzeugung in Flussigkeiten fur industrielle Zwecke, Zs. angew. Phys., 1, 222 (1948). 988. J atkar S. К. K., Supersonic Satellites, Electrotechnics (Bangalore), No. 11, 84 (1938). 989. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours, I. Aberrations of Supersonic Interferometers in Gases, Journ. Ind. Inst. Sci., A21, 245 (1938). 990. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours. II. Supersonic Satellites in Vapours, Journ. Ind. Inst. Sci., A21, 455 (1938). 991. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours. III. Volume Resonance in a Supersonic Interferometer, Journ. Ind. Inst. Sci., A21, 477 (1938). 992. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours. IV. Measurement of the Abso¬ lut Frequency of Piezoelectric Quartz Oscillators, Journ. Ind. Inst. Sci., A22, 1 (1939). 993. J a t к a r S. К. K-, Supersonic Velocity in Gases and Vapours. V. Specific Heats of Vapours of Acetone, Benzene Cyclohexane, n-Heaxane, Met¬ hyl, Ethyl and n-Propylethers, Journ. Ind. Inst. Sci., A22, 19 (1939). 994. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours. VI. Specific Heats of the Vapours of Atcohols and Ethyl Acetate, Journ. Ind. Inst. Sci., A22, 39 (1939). 995. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours. VII.. Specific Heats of the Vapours of Dichlormethane, Chloroform, Carbon, Tetrachloride and Ethylene Dichloride, Journ. Ind. Inst. Sci., A22, 59 (1939). 996. J a t к a r S. К. K., Supersonic Velocity in Gases and Vapours. VIII. Supersonic Velocity in Air, Steam, Carbon, Dioxide and Carbon Disul¬ fide, Journ. Ind. Inst. Sci., A22, 93 (1939). 997. J a t к a r S. К. K. Supersonic Velocity in Gases and Vapours. IX. Specific Heats and Dis¬ persion of Supersonic Velocity in Organic Vapours, Indian Journ. Phys., 13, 445 (1939). 998. Jatkar S. К. K., Lakshminaray- n a n D., Supersonic Velocity in Gases and Va¬ pours. X. Molecular Heats of Some Vapours, Journ. Ind. Inst., Sci., A28, 1 (1946). 999. Jatkar S. К. K., Lakshminaray- nan D., Supersonic Velocity in Gases and Va¬ pours. XI. Dispersion in C02, CS2, N20'and CH3CHO Journ. Ind. Inst. Sci., A28, 16 (1946). 1000. Jatkar S. К. K., Lakshminaray- n a n D., Supersonic Velocity in Gases and Va¬ pours. XII. Dispersion of Molecular Heats of Organic Vapours, Journ. Ind. Inst. Sci., A28, 29 (1946). 1001. Jeffree J. H., Modulateurs de lumiere, Fr. pat. No. 786641, 1935. 1002. Jeffree J. H., The Scophony Light Control, Television, 9, 260 (1936). 1003. Jeffree J. H., More Experiments in Super¬ sonic-Wave Light Modulation, Television, 11, 595 (1938).. 1004. Johns W., Das Echolot in der Fischerei, Fischmarkt, 2, 256 (1934). 1005. Johnson С. H., The Lethal Effects of Ultra¬ sonic Radiation, Journ. Physiol., 67, 356 (1929). 1006. Johnson E. A., The Measurement of tem¬ perature of Sound Fields, Phys. Rev. (2), 45, 641 (1934). 1007. Jones P. L. F., Gale A. Y., Ultrasonic Velocity in Water, Nature, 157, 341 (1946). 1008. J о u a u s t R., Le quartz piezo-electrique com- me etalon de frequence, Onde electr., 6, 513 (1927). 1009. Joule J. P., On the Effects of Magnetism Upon the Dimensions of Iron and Steel Bars, Phill. Mag. (3), 30, 76, 225 (1847). 1010. Kallmeyer F. W., Nach dem Magnetostrik- tionsprinzip wirkendes Schwingungsgebilde fur Unterwasserschallsender bzw. Empfanger, DRP Nr. 666905, 1933. 1011. Kallmeyer F. W., Durch magnetostriktive Krafte zu radialen Schwingungen in seiner Eigen- frequenz angeregtes ringformiges Schwingungs¬ gebilde, DRP Nr. 607048, 1934. 1012. К a 1 1 m e у e r F. W., Einrichtung zum Sen- den und Empfangen von Schallwellen, DRP Nr. 620872, 1934. 1013. К a 1 о у e r a s S. A., Effect of Ultrasonic Waves on Oils, Journ. Amer. Oil Chem. Soc., 24, 283 (1947). 1014. Kanazawa S., Shinogawa H., Ein- fliisse der Ultraschallwelle auf das Wachstum der Fische, Journ. Med. Sci. Biophys., Japan, 5, 159 (1938). 1015. Kannuna М., Methode zur Diffusionsmessung zweier Flussigkeiten vermittels Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 21, 93 (1948). 1016. Kao Pan Tschang, Vitesse du propaga¬ tion des ondes aeriennes ultrasonores, Compt. Rend., 193, 21 (1931). 1017. Kao Pan Tschang, Etude experimental de la vitesse de propagation des ultrasons dans des gaz, Ann. de phys. (10), 17, 315 (1932). 1018. Karl О. H., Ultraschallwellen loten, priifen, feilen, Techn. Assistentin, 10, 30 (1943). 1019. К a г о 1 u s A., Light Relais, Amer. Pat. No. 2084201, 1932. 1020*. Kasahara М., Uber die Immunitatsver- haltnisse des mit Ultraschallwellen behandeltera Virus bei experimenteller Affenpolimyelitis, Klin. Wschr., 18, 971 (1939). 1021*. Kasahara М., Kawashi та K., Uber den EinfluB de ultraakustischen Wellen auf das Vitamin C. Klin. Wschr., 16, 1191 (1937).
Библиография 601 1022*. Kasahara М., Nan S. S., Uber die Schutzwirkung des mit Ultraschallwellen behan- delten Lvssavirus, Klin. Wschr., 19, 866 (1940). 1023*. Kasahara М., Nan S. S., Ogata S., Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Encephalitisvirus, Klin. Wschr., 19, 817 (1940). 1024*. Kasah a г a М., Naruse Т., Sakiya- m a Т., Uber die Veranderungen der kernhal- tigen Erythrocythen durch Ultraschallwellen, Folia Haematol., 58, 355 (1937). 1025*. Kasahara М., Ogata S. J.,„ К a m- bayashi H., Yoshida K-, Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Poliomye¬ litis virus in vitro, Mschr. Kinderheilkunde, 73, 79 (1938). 1026*. Kasahara M. et al., Ober den EinfluJB der Ultraschallwellen auf das Vaccinevirus, Mschr. Kinderheilkunde, 76, 43 (1938). 1027*. Kasahara М., Takagi Т., Ober den EinfluB der ultraakustischen Schallwellen auf das Diphtherietoxin, Mschr. Kinderheilkunde, 72, 8 (1938). 1028*. Kasahara М., Tatsumi М., Koni- shi K-, Ober den EinfluB der Ultraschallwel¬ len auf die Milch, Zs. Kinderheilkunde, 59, 193 (1937). 1029*. Kasahara М., Yoshida K-, К a m- b a у a s h i H., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf den Keuchhustenbazillus, Mschr. Kinderheilkunde, 72, 11 (1938). 1030*. Kasahara M,., Yoshinare Т., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf die Milch- enzyme, Zs. Kinderheilkunde, 59, 462 (1938). 1031. Кастер ин N., Ober die Dispersion der akus- tischen Wellen in einem nicht homogenen Medium, Zittingsversl. Kon. Akad. v. Wet. Amsterdam, 6, 460 (1897). 1032. Katsurai Т., Ober das Hydrosol des ferromag- netischen Eisenoxyds, Kolloid. Zs., 82, 172 (1938). 1033. Kausche G. A., Pfankuch E., Rus- k a H., Beobachtungen uber Schall- und Ultra- schalleinwirkung am Protein des Tabakmosaik- virus, Naturwiss., 29, 573 (1941). 1034. Kaye G. W. C., Sherratt G. G., The Velocity of Sound in Gases in Tubes, Proc. Roy. Soc., A141, 123 (1933). 1035. Keeney E. L., Eine langsam resorbierte Zubereitung von Adrenalin, Bull. Johns Hopkins Hospl., 112, 227 (1938). 1036. К e i d e 1 W. D., Uber die Verwendung^ des Ultraschalles, in der klinischen Diagnostik, Arztl. Forschung, 1, 349 (1948). 1037. Keller A. C., Submarine Detection by Sonar, Bell Lab. Rec., 25, 55 (1947). 1038. Keller H. H., Ultraschallabsorption in Gasen, Phys. Zs., 41, 386 (1940). 1039. Kettering C. F., Cathing up with Nature, Blind Flying, Vital Speeches, 10, 736 (1944). 1040. К e u t e 1 F., Ober die spezifische Warme von Gasen, Dissertation, Berlin, 1910. 1041. X a p к e в и ч А. А., Об устойчивости преобра- зова1елей ЖТФ, 16, 851 (1946). 1042. King L. V., On the Acoustic Radiation Field of the Piezoelectric Oscillator and the Effect of Viscosity on Transmission, Canad. Journ. Res., 11, 135, 484 (1934). 1043. King L. V., On the Acoustic Radiation Pres¬ sure on Spheres, Proc. Roy. Soc., A147, 212 (1934). 1044. King L. V., On the Acoustic Radiation Pres¬ sure on Circular Discs. Inertia and Diffraction, Corrections, Proc. Roy. Soc., A153, 1 (1935). 1045. King L. V., On the Thepry of the Inertia and Diffraction Corrections for the Rayleigh Disc, Proc. Roy. Soc., A153, 17 (1935). 1046. Kinoshita М., Ishii Ch., The Effect of.' Humidity on Supersonic Velocity in Air, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. Tokyo, 19, 83 (1932). 1047. Kirchhoff G., Ober den EinfluB der Warme- leitung in einem Gase auf die Schallbewegungr Pogg. Ann. Phys., 134, 177 (1868). 1048. Kistiakowsky G. B., Richards W. T.,. An Attempt to Measure the Velocity of Dissocia¬ tion of Nitrogen Tetroxide by Methode of Sound1 Waves, Journ. Amer. Chem. Soc., 52, 4661 {1930). 1049. К i t t e 1 C., Ultrasonic Propagation in Liquids, II. Theoretical Study of the Free Volume Model of the Liquid State, Journ. Chem. Phys., 14, 614 (1946). 1050. Klauer F., Rontgen-Laue-Diagramme an* piezoelektrische schwingenden Kristallen, Phys. Zs., 36, 208 (1935). 1051. Klein E., Spherical Torsion Pendulum as* Supersonic Radiation Pressure Meter in Liquids,. Journ. Acoust. Soc. Amer., 8, 210 (1937). 1052. Klein E., Absolute Sound Measurements irb Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 10, 105 (1938). 1053. Klein E., Absolute Sound Intensity in Liquids* by Spherical Torsion Pendula, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 312 (1938). 1054. Klein E., Hershberger D. W., Use* of the Pierce Acoustic Interferometer for the De¬ termination of Absorption in Gases for High Fre¬ quency Sound Waves, Phys. Rev. (2), 36,. 1262^ (1930). 1055. Klein E., Hershberger D. W., Super¬ sonic, Interferometers, Phys. Rev. (2), 37, 109„ 760 (1931). 1056. Klein V., Die Entgasung von Glasschmelzea durch Schallwellen, Glastechn. Ber., 16, 232 (1938). 1057. К 1 i n g А., К 1 i n g R., Action des ultrasons* sur l’eau, Compt. Rend., 223, 33 (1946). 1058. К 1 i n g А., К 1 i n g R., Action des ultrasons* sur les hydrocarbures, halogenes au milieu aqueaux,, Compt. Rend. 223, 1131 (1946). 1059. К 1 i n g R., La sonoluminescence et ses rapports- avec certaines actions chimiques des ultrasons,. Rev. Sci., 85, 364 (1947). 1060*. К 1 о p f A., Ultraschallwellen und deren biolo¬ gische Bedeutung, Dissertation, Mtinchen, 1941- 1061. Kneser H. O., Ober die Schallgeschwindig- keit in Kohlensaure, Phys. Zs., 32, 179 (1931). 1062. Kneser H. O., Zur Dispersionstheorie des- Schalles, Ann. d. Phys. (5), 11, 761 (1931). 1063. Kneser H. O., Die Dispersion hochfrequenter Schallwellen in Kohlensaure, Ann. d. Phys. (5),. 11,. 777 (1931); 12, 1015 (1932). 1064. Kneser H. O., Vibrational Specific Heat oi Carbon Dioxide, Nature, 129, 797 (1932). 1065. Kneser H. O., The Interpretation of the* Anomalous Sound Absorption in Air and Oxygen* in Terms of Molecular Collisions, Journ. Acoust. Soc. Amer., 5, 122 (1933). 1066. Kneser H. O., Schallabsorption in mehr- atomigen Gasen, Ann. d. Phys. (5), 16, 337 (1933). 1067. Kneser H. O., Bemerkung zur Arbeit voir A. J. Rutgers, Ann. d. Phys. (5), 16, 360 (1933>.
<302 Библиография 1068. К n е s е г Н. О. Die Anregung der 02-Kern- schwingung durch MolekiilstoB (nach Schallabsorp- tionsmessungen), Zs. Techn. Phys., 15, 559 (1934). 1069. Kneser H. O., Molekulare Schallabsorption in Gasen, Zs. Techn., Phys., 16, 213 (1935). 1070. Kneser H. O., Schallabsorption und disper¬ sion in Fliissigkeiten, Ann. d. Phys. (5), 32, 277 (1938). 1071. Kneser H. O., Die akustischen Relaxations- erscheinungen, Phys. Zs., 39, 800 (1938); Zs* techn. Phys., 19, 486 (1938). 1072. Kneser H. O., Schallabsorption, spezifische Warme und Einstellung des Elektronenspins in Stickoxyd, Ann. d. Phys. (5), 39, 261 (1941). 1073. Kneser H. O., Ober den Zusammenhang zwischen Schallgescwindigkeit und absorption bei der akustischen Relaxation, Ann. d. Phys. (5), 43, 465 (1943). 3074. Kneser H. O., Zur Deutung der Schallabsorp¬ tion in Wasser, Naturwiss., 34, 53 (1947). 1075. Kneser H. O., Relaxation der Schwingungs- warme als Ursache der Schallabsorption in Fliis- sigkeiten, Naturwiss., 34, 54 (1947). 1076. Kneser H. O., Schallabsorption und Struk- tur der Fliissigkeiten, Naturwiss., 35, 88 (1948). 1077. Kneser H. O., Gauler O., Das Problem der Schallausbreitung in teilweise dissoziierten Gasen, Phys. Zs., 37, 677 (1936). 1078. Kneser H. O., Knudsen V. O., Die Einstelldauer der Schwingungsenergie in Sauer- stoff und ihre Beeinflussung durch Fremdgase, Ann. d. Phys. (5), 21, 682 (1934). 1079. Kneser H. O., Wallmann М. H., Zur Frage der Einstelldauer der Rotationswarme von Wasserstoff, Naturwiss., 22, 510 (1934). 1080. Kneser H. O., Ziihlke J., Einstelldauer der Schwingungsenergien bei C02 und N20, Zs. f. Phys., 77, 649 (1932). 1081. Knotzel H., Knotzel L., Schallabsorp¬ tion und Dispersion in Sauerstoff, Ann. d. Phys. (6), 2, 339 (1948). 1082. Knoll М., Diels K-, Herstellung der Oxyd- iiberziige auf Gliihkathoden unter Zuhilfenahme von Ultraschallwellen, DRP Nr. 645385, 1934. 1083. Knudsen V. O., The Absorption of Sound in Air and Water Vapour, Phys. Rev. (2), 43, 1051 (1933). 1084. Knudsen V. O., Measurement of the Rate of Decay of Sound in Small Chambers for Frequen¬ cies to 11 000 cycles, and a Determination of the Effects of Temperature and Humidity on the Absorption of Sound in Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 5, 64 (1933). 1085. Knudsen V. O., The Absorption of Sound in Air in Oxygen and in Nitrogen, Effects of the Humidity and Temperature, Journ. Acoust. Soc. Amer., 5, 112 (1933). 1086. Knudsen V. O., The Absorption of Sound in Gases, Journ. Soc. Acoust. Amer., 6, 199 (1935). 1087. Knudsen V. O., The Absorption of Sound in Gases, Science, 81, 578 (1935). 1088. Knudsen V. O., Fricke E., The Absorp¬ tion of Sound in Carbon Dioxyde and Other Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 10, 89 (1938). 1089. Knudsen V. O., Fricke E., Absorption of Sound in Carbon Dioxyde, Effects of Impurities, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9. 273 (1938). 1090. Knudsen V. O., Fricke E., The Absorp¬ tion of Sound in C02, N20, COS and CS2 Containing Added Impurities, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 255 (1940). 1091. Knudsen V. O., Kneser H. O., The Absorption of Sound in Oxygen as Influenced by the Presence of Other Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 5, 4 (1933). 1092. Knudsen V. O., Obert L., The Transfer of Translational and Vibrational Energy in Oxygen as Influenced by Small Impurities of Wa¬ ter or Ammonia Vapour, Phvs. Rev. (2), 47, 256 (1935). 1093. Knudsen V. O., Obert L., The Absorption of High Frequency Sound in Oxygen Containing Small Amounts of Water Vapour or Ammonia, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 249 (1936). 1094. Koch H. E., Briieke zur Messung der Eigenfre- quenzen von Ultraschallquarzen, Dissertation, Rostock, 1940. 1095. К o n i g R., Ober die hochsten horbaren und un- horbaren Tone von 4096 bis 90 000 Schwingungen, Ann. d. Phys. (3), 69, 626, 721 (1899). 1096. К o n i g W., Hydrodynamisch-akustische Unter¬ suchungen, Ann. d. Phys. (3), 42, 353, 549 (1891). 1097. Konig W., Hydrodynamische akustische Un¬ tersuchungen, Wied. Ann., 43, 43 (1891). 1098. Konig W., Ein Apparat zur Erklarung der Entstehung der Kundtschen Staubfiguren, Zs. phys. chem. Unterr., 8, 191 (1895). 1099*. К о e p p e n S., Therapeutische Erfahrungen mit Ultraschall, Therapie d. Gegenwart, 85, 116 (1944). 1100*. К о e p p e n S., Die Anwendung der Ultraschall¬ wellen in der Biologie, Hippocrates, 15, 325 (1944). 1102. К os ter W., Elastizitatsmodul und AE-Ef- fekt der Eisennickellegierungen, Zs. Metallkunde, 35, 194 (1943). 1103. Koga I., Characteristics of Piezo-electric Quartz- oscillators, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 52, 170 (1932). 1104. Koga I., Thickness Vibrations of Piezo-elec¬ tric Oscillating Crystals, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 52, 498, 736 (1932); Physics, 3,70 (1932); Phil. Mag. (7), 16, 275 (1933). 1105. Koga I. Thermal Characteristics of Piezo¬ electric Oscillating Quartz Plates, Rep. Rad. Res. Japan, 4, 61 (1934). 1106. Koga I., Plaques oscillantes en quartz pie- zoelectrique sans variation de frequence avec la temperature, Onde electr., 15, 457, 498 (1936). 1107. Koga I., T a к a g i N., Piezoelectric Quartz Oscillating Plates with Temperature Coefficients Less than 10~50 C, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, .53, 940 (1933). 1108. Koga I., Takagi N., Thermal Characte¬ ristics of thin Oscillating Quartz Plates, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan., 54, 399 (1934). 1109. Kohle- und Eisenforschung G. m. b. H., Sintern pul- verformiger Stoffe, schweiz. pat. Nr. 217550, 1940. 1110. Кудрявцев Б. Б. Поглощение звука в бинарных газовых смесях, ЖЭТФ, 17, 294 (1947). Ill 1. К о п ы л о в и ч Е., Цу керман М. А., Erfahrungen mit der Behandlung verschiedener Schwerhorigkeitsformen mittels Hochfrequenz- schall, Arch. Ohrenheilkunde, 131, 208 (1932). 1112. К о r f f W., Photometrische Untersuchungen der Lichtbeugung an Ultraschallwellen in Fliissigkeiten und Gasen, Phys. Zs., 37, 708 (1936). 1113. Королев Ф. А. О применении метода Теп- лера для измерения поглощения ультразвука в жидкостях, ДАН СССР, 15, 35 (1937).
Библиография 603 1114. Королев Ф. А., Измерение поглощения ультразвука в газах оптическим методом, ЖЭТФ, И, 184 (1941). 1115. Korteweg D. J., Ober die Fortpflanzungs- geschwindigkeit des Schalles in elastischen Roh- ren, Wiedem. Ann. Phys., 5, 525 (1878). 1116. К г a i n e г H., Anwendung eines Druckwechsel- feldes in der NaBaufbereitung, Metall u. Erz, 35, 471 (1938). 1117. Kramolin L. von, Durch Dispersion mit Hilfe von Ultraschallwellen hergestellte Oxydkat- hode, DRP Nr. 735369, 1938. 1118*. Krantz J. C., Beck F r. F., Soundwa¬ ves are Tried as Cancer Treatment, Arch. Phys. Ther., 20, 370 (1939). 1119. Крзснушкин П. E., Расчет интерферо¬ метра Пирса, ДАН СССР, 27, 214 (1940); Journ. of Phys. USSR, 7, 80 (1943). 1120. Краснушкин П. E., On Supersonic Wa¬ ves in Cylindrical Tubes and the Theory of the Acoustic Interferometer, Phys. Rev. (2), 65, 190 (1944). 1121. Краснушкин П. E., Пумпер E. Я-, О поглощении ультразвука в гелии, ДАН СССР, 23, 448 (1939). 1122. Krause Fr., Die Darstellung von Geweben mit dem Elektronenstrahlmikroscop, Deutsche med. Wschr., 70, 435, 532 (1944). 112-3. Kremnev L., Uber den Mechanismus des Emulgierungsprozesses, Kolloid. Zs., 68,16 (1934). 1124. Kremnev L., Ober die Theorie der Quecksil- beremulgieurng, Kolloid. Zs., 67, 171 (1934). 1125. Kress, Uber die Wirkung von Ultraschall auf Brucella Abortus, Wien. Tierarztl. Mschr., 34, 636 (1947). 1126. Кречмер С. И., Ржевкин С. Н., Исследование волновых процессов по методу мо¬ делей с применением ультраакустических волн, Усп. физич. наук, 18, 1 (1937); Techn. Phys. USSR, 4, 1004 (1937). 1127. Кречмер С. И., Ржевкин С. Н., Не¬ посредственное наблюдение волн Релея при пол¬ ном внутреннем отражении, ДАН СССР, 20, 17 (1938). 1128. Krishnan К- G., Dispersion of Ultrasonic Velocity in Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A9, 382 (1939). 1129. Krishnan K-G., Effect of Depth of Liquid on Damping of a Quartz Oscillator, Indian Journ. Phys., 16, 23 (1942). 1130. Krishnamurty Bh., Ultrasonic Studies in Amethyst and Smoky Quartz, Proc. Indian Acad. Sci., A27, 132 (1948). 1131. Kroncke H., Sichtbarmachung kurzer Schall¬ wellen, Phys. Zs., 31, 908 (1930). 1132. Kroncke H., Ein einfacher Resonanzempfan- ger fiir kurze Schallwellen, Phys. Zs., 33, 733 (1932). 1133. Kruger F., Entgasung von Glasschmelzen durch Schallwellen, Glastechn. Ber., 16, 233 (1938). 1134. Kruger F., Casper K-, Uber die Wirbel- bildung bei Schneidentonen Zs. tech. Phys., 17, 416 (1936). 1135. Kruger F., Koosmann W., Verfahren zum Entgassen von Schmelzen, DRP Nr. 604486, 1941. 1136. Krupp A. G., Verfahren zur Erhohung des Schiittelgewichtes von staubformigem oder kornigem Gut oder einer Mischung bei der, DRP Nr. 140537, 1935. 1137. Krupp A. G., Friedr, Improvements Rela¬ ting to the Depolymerisation of Bituminous Sub¬ stances, Brit. pat. No. 502891, 1936. 1138. Krupp A. G., Friedr., Chemische Reaktionen mit Hilfe von. Ultraschall, Fr. pat. no. 868437 1940. 1139. Krupp F., Klein E., Einrichtung zum Ermitteln von Fehlstellen in Werkstiicken und SchweiBnahten durch hochfrequente Schallschwin- gungen, DRP Nr. 741366, 1940. 1140. Kruse F., Zur Werkstoffpriifung mittels Ult¬ raschall, Akust. Zs., 4, 153 (1939); Dissertation, Hannover, 1938. 1141. Kruse F., Untersuchungen uber Schallvor- gange in festen Korpern bei Anwendung frequenzmo- dulierten Ultraschalls, Akust. Zs., 6, 137 (1941). 1142. К u с h 1 e r L., Die StoBanregung intramoleku- larer Schwingungen in Gasen und Gasgemischen, V. Schalldispersionsmessungen an C02, C02—He, COa—H2 und N20—He zwischen 20 und 400°C, Zs. Phys. Chem., B41, 199 (1938). 1143. К u с h 1 e r L., Die StoBausbeute beim NaO, Zerfall, Naturwiss., 26, 104 (1938). 1144. Kiirth R., Vorrichtung zum Behandeln des menschlichen Korpers mit Ultraschallwellen, DRP Nr. 744635, 1940. 1145. Кудрявцев Б. Б., см. [ 1110]. 1146. К u n d t A., Uber die Doppelbrechung des Lich¬ tes in tonenden Staben, Pogg. Ann. Phys., 123, 541 (1864). 1147. Kundt A., Uber eine neue Art akustischer Staubfiguren und iiber eine Anwendung derselben zur Bestimmung der Schallgeschwindingkeit in festen Korpern und Gasen, Pogg. Ann. Phys 127, 497 (1866). _ 1148. Kundt A., Uber die Erzeugung von Klangfi- guren in Orgelpfeifen und iiber die Wirkung tonen- der Luftsaulen auf Flammen, Pogg. Ann. Phys , 128, 337, 496 (1866). 1149. Kundt A., Lehmann O., Ober longitudi- nale Schwingungen und Klangfiguren in zylindri- schen Fliissigkeitssaulen, Pogg. Ann. Phys., 153, 1 (1874). 1150. Kunert D., Die elastischen Konstanten Jenaer Glaser, Glastechn. Ber., 16, 383 (1938). 1151. Kunert D., Goehlich H. J., Die Bestim¬ mung der elastischen Konstanten Schottscher Glaser, Verh. deutsch. phys. Ges. (3) 19 90 (1938). V h 1152. Kuntze A., Uber Erzeugung und Empfang tonfrequent modulierter Ultraschallwellen mittels Piezoquarzen in Luft und metallischen Schallei- tern, Ann. d. Phys. (5), 26, 349 (1936). 1153. К u n z e W., Fortschritte in der Entwicklung der Echolote, Zs. VDI, 77, 1265 (1933). 1154. К u n z e W., Ober die neuere Entwicklung der Echolote, Schiffbau, 35, 379 (1934). 1155. К u n z e W., Magnetostriktiver Schwinger, DRP Nr. 632249, 1934. 1156. Kusano S., Wirkung der ultraakustischen Schallwellen auf Jodkalium und H202, Tohoku Journ. exp. Med., 30, 175 (1936). 1157*. Kusano S., EinfluB ultraakustischer Schall¬ wellen auf die pharmakologischen Wirkungen von einigen Hormonen und vegetativen Giften Tohoku Journ. exp. Med., 30, 170 (1936). 1158. Kuvama Т., Ober den magnetistriktiven Unterwasser-Schallempfanger, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (2), 19, 250 (1937).
604 Библиография 1159. К и у с к W. G., Enkele Mededeelingen oven het echolood, Tidschr. Nederl. Radioger, 6, 39 (1933). И60. L a b a w L. W., Wave Front Determination in a Supersonic Beam, Phys. Rev. (2), 66, 354 (1944). 1161. L a b a w L. W., Wave Front Determination in a Unidirectional Beam Supersonic, Journ. Acoust. Soc. Amer., 17, 19 (1945). 1162. Lab aw L. W., Curved Quartz Crystals as Supersonic Generators, Journ. Acoust. Soc. Amer. 16, 237 (1945). 1163. Labaw L. W., Williams A. O., Jr., Absorption of Supersonic Waves in Water Near on Megacycle, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 30 (1947). 1164. Lachemann R., Erzeugung und Anwendung von Ultraschall, Deutsche Techn., 8, 338 (1940). 1165. Lack F. R., Obervations on Modes of Vibra¬ tion and Temperature Coefficients of Quartz Cry¬ stal Plates, Proc. Inst. Rad. Eng., 17, 1123 (1929), Bell Syst. Techn. Journ. 8, 515 (1929). 1166. Lagemann R. Т., Velocity of Sound and Molecular Association in Liquids, Journ. Chem. Phvs., 11, 464 (1944). 1167. Lagemann R. Т., Dunbar W. S., Relationships Between the Velocity of Sound and other Physical Properties of Liquids, Journ. Phys. Chem., 49, 428 (1945). 1168. Lagemann R. Т., McMillan D. R., Jr., Wo os ley М., Ultrasonic Velocity in a Series of l’olefins, Journ. Chem. Phys., 16, 247 (1948). 1169. Laidler T. J., Richardson E. D., The Absorption of Supersonic in Smokes, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 217 (1938). 1170. Lamb H., Hydrodynamics, Dover Publ., 6 Aufl., 361 (1945). 1170a. Lamb J., Andreae J. H., Bird R., Absorption and Dispersion of Ultrasonic Waves in Acetic-Acid, Nature, 162, 993 (1948). 1171. L a M e г V. K., Yates J. W,, Intfluence of Ultrasonic Irradiation Upon the Phase Transi¬ tion in the Formation of Colloida Sulfur, Science, 106, 508 (1947). 1172. Ландау Л., P у мер Г., Uber Schallabsorp- tion in festen Korpern, Sow. Phys., 11, 18 (1937). 1173. Ланда у Л., Теллер Е., Zur Theorie der Schallabsorption, Sow. Phys., 10, 34 (1936). 1174. Lang R. J., High Frequency Vibrations and Elastic Modulus of Metal Bars, Trans. Rov. Soc. Canada, 16, 163 (1922). 1175. Lange E. H., Myers J. A., Static and Motional Impendance of a Magnetostriction Re¬ sonator, Proc. Inst. Rad. Eng., 17, 1687 (1929). 1176. Langevin A., Sur la variation du module piezoelectrique du quartz en fonction de la tempe¬ rature, Journ. phys. et rad. (7), 7, 95 (1936). , 1177. Langevin P., Procede et appareil d’emis- sion et de reception des ondes elastiques sousma- rines a l’aide des proprietes piezo-electrique du quartz, Fr. pat. no. 505703, 1918; no. 576281, 1924; no. 622035, 1926; Brit. Pat. No. H5691, 1920. 1178. Langevin P., Sondage et detection sous- marine par les ultrasons, Rev. hydrograph. Bur. Internat. Monaco, 1, 39 (1924); Recherches et Inventions, 6, 441 (1925); Spec. Publ. Intern. Hydrograph. Bur. Monaco no. 3, 34 (1924). J179., Langevin P. Sondeur ultra-sonore, Re¬ cherches et Inventions, 7, 119 (1926). 1180. Langevin P., Le phare ultra-sonore de Calais, Rev. Maritime, 481 (1927). 1181. Langevin P., Chilowsky N. C., Pro¬ cede et appareils pour la Production de signaux. sousmarins diriges et pour la localisation a dis¬ tance d’obstacles sousmarins, Fr. pat. no. 502913,. 1918. 1182. L a n g e v i n P., Chilowsky. N. C. ^ Tournier М., Emission d’un faisceau d’ondes ultra-sonores par excitation piezoelectriques d’une lame de quartz en resonance, Journ. Phys. (4)>. 4, 537 (1923). 1183. Langevin P., Florisson Ch. L., Procedes et appareils pour le sondage et la loca¬ lisation en distance d’obstacles sous-marins, au< moven d’echos ultra-sonores, Fr. pat. no. 575435,. 192*3. 1184. Langevin P., Ishimoto М., Uti¬ lisation des phenomenes piezoelectriques pour la mesure de l’intensite des sons en valeur absolute* Journ. Phys. (4), 4, 539 (1923). 1185. Langner R. М., X-Ray Reflections from ■ Oscillating Crystals, Phys. Rev. (2), 38, 573 (1931). 1186. Lanier R. S., Sawyer C. R., Sonar for. Submarines, Electronics, 19, 99 (1946). 1187. Laporte R., Loiseleur J., Sur le degre de resistance des souches de bacilles tuberculeux a la desintegration par les ultrasons, Ann. de l’Inst. Pasteur, 71, 375 (1945). 1188. Larsen F. J., Ultrasonic Trainer Circuits,. Electronics, 19, 126 (1946). 1189. L a w 1 о r R., Sound Absorption in Non-reactive Gas Mixtures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 284 (1933); 5, 172 (1933). 1190. Leavens Th., Dog Whistle, Amer. pat. No. 2245484, 1941. 1191. Лебедев П. H., Предельная величина ко¬ ротких акустических волн, ЖРФХО, 43, 108 (1911) (имеется в избранных сочинениях П. Н. Ле¬ бедева, М.—Л., 1949, с 1 р. 225) 1192. Lee Н., The Scophony Television Receiver, Nature, 142, 59 (1938). 1193. Lee H. W., Some Factors Involved in the Opti¬ cal Design of a Modern Television Receiver Using Moving Scanners, Pruc. Inst. Rad. Eng., 27,. 496 (1939). 1194. Leonard R. W., The Absorption of Sound in Carbon Dioxide, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 241 (1940). 1195. Leonard R. W., An Improved Apparatus for the Direct Measurement of the Absorption of Sound in Gases, Rev. Sci. Instr., 11, 389 (1940). 1196. Leonard R. W., The Attenuation of Ultra¬ sonic Sound Waves in Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 224 (1948). 1197. Levi F., Uber die Frequenzanderung des Lichtes bei der Beugung an Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 9, 63, 234 (1936). 1198. Levi F., Diffraction of Light by Ultrasonics at Oblique Incidence, Nature, 140, 969 (1937). 1199. Levi F., Nagendra Nath N. S.„ Zur Theorie des Durchgangs von Ultraschall¬ wellen durch eine feste Platee, Helv. phys. Acta, 11, 408 (1938). 1200. Levi F., Philipp H. J., Untersuchungen uber die Schallgeschwindigkeit in Kautschuk, Helv. phys. Acta, 21, 233 (1948). 1201. Лев шин В. Л., Ржевкин С. Н., К вопросу о механизме свечения жидкостей при
Библиография 605 воздейсгвии ультразвука. ДАН СССР 16, 407 (1937). 1202. Liebermann L. N. Apparatus for the Determination of Dispersion at Supersonic Fre¬ quencies, Phys. Rev. (2), 65, 350 (1944). 1203. Liebermann L. N., Absorption of Sound in Fresh Water and in the Sea, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 223, 868 (1948). 1204. Liebermann L. N., Reflection of Sound from Coastal Sea Bottoms, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 305 (1948). 1205. Liebermann L. N., Reflection of Underwater Sound from the Sea Surface, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 498 (1948). 1206.■ Liepmann H. W., Ober die Messung der Schallgeschwindigkeit im flussigem Sauerstoff, Helv. phys. Acta, 9, 507 (1936). 1207. Liepmann H. W., Die Schallgeschwindig¬ keit in flussigem Sauerstoff als Funktion der Siedetemperatur bei Frequenzen von 7,5 und 1,5-106 Hertz, Helv. phys. Acta, 11, 381 (1938). 1208. Liepmann H. W., Messung der Schallge¬ schwindigkeit in flussigem Argon, Helv. phys. Acta, 12, 421 (1939). 1209. Lindberg A., Ultraschallabsorption in Fliissigkeiten, optisch gemessen, Phys. Zs., 41, 457 (1940); Dissertation, Hamburg, 1941. 1210. Lindsay R. B., High Frequency Sound Radia¬ tion from a Diaphragm, phys. Rev. (2), 32, 515 (1928). 1211. Lippmann G., Principe de la conversation de l’electricite, Ann. de phys. chim., 24, 145 (1881). 1212. Little E. P., Supersonic Sound in Nature, Gen. Rad. Exp., 9, 5 (1935). 1213. Liu, Szu-Chih, Wu Hsien, Effect of Ultrasonic Radiation on Indicators,-Journ. Amer. Chem. Soc., 54, 791 (1932). 1214. Liu, S z u-C h i h, W u Hsien, Mechanism of Oxydation Promoted by Ultrasonic Radiation, Journ. Amer. Chem. Soc., 56, 1005 (1934). 1215. Liu, Szu-Chih, Yen А. С. H., Further Studies on Effect of Supersonic Waves on Bacteria, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 32, 485 (1934). 1216. L 1 i b о u t г у L., The Effect of Ultrasound Waves on Some Chemical Reactions, Journ. Chem. Phys., 41, 173 (1944). 1217. Loebenstein A., Zur Bestimmung akusti- scher Resonanzen nach der Hitzdrahtmethode, Helv. phys. Acta, 15, 321 (1942). 1218. Loebenstein A., Die Ausmessung der Fein- struktur akustischer Resonanzen mit dem Hitz- drahtschallmesser, Helv. phys. Acta, 16, 91 (1943). 1219. Loewenthal H., Hop wood F. L., Serological Properties of Extracts of Haemolytic Streptococci Prepared by Ultrasonic Vibrations, Nature, 145, 858 (1940). 1220. Loiseleur J., Sur Г activation de l’oxygene par les ultrasons, Compt. Rend., 218, 876 (1944). 1221. Loiseleur J., Sur le mode d’action des ultrasons sur les microbes, Ann. de Г Inst. Pas¬ teur, 71, 378 (1945). 1222. Loiseleur M. J., Realisation in vitro de l’adaption specifique d’un proteide quelconque a un antigene organique de faible poids moleculaire, Compt. Rend., 224, 505 (1947). 1223. Loiseleur M. J., Sur le mecanisme de l’adap- tation in vitro d’un proteide a un antigene, Compt. Rend., 224, 687 (1947). 1224. L о m m e 1 E., Ober die Interferenz des gebeugten Lichtes, Pogg. Ann. Phys. Erg., 8, 82, 225 (1878). 1225. Lo Monaco G., Azione biologia degli ultra¬ suoni, Reforme med., 51, 1608 (1935). 1226. Loomis A. L., Hubbard J. C., A Sonic Interferometer for Measuring Compressional Velo¬ cities in Liquids: A Precision Method, Journ. Opt. Soc. Amer., 17, 295 (1928). 1227. Loomis A. L., Wood W. R., Method and Apparatus for Forming Emulsions and the Like, Amer. Pat. No. 1734975, 1927. 1228. L о p a s i с J., Ein Ultraschallinterferometer mit veranderlicher Frequenz, Mitt, jugosl. Akad. Wiss. ktinste, math, naturwiss. Reihe, 263, 55 (1939). 1229. Lover a G., Recenti ricerche sulle azioni fi- sico-chimiche ed affini prodotte dagli ultrasuoni, Cime. N. S., 18, 298 (1941). 1230. Lucas R., Sur la diffraction de la lumiere par les ondes elastiques, Compt. Rend., 195, 1066 (1932). 1231. Lucas R., Sur les phenomenes de mirage opti- que dus aux ondes elastiques, Compt. Rend., 199, 1107 (1934). 1232. Lucas R., Sur la propagation des ultrasons dans les milieux liquides, Compt. Rend., 201, 1172 (1935). 1233. Lucas R., Sur la diffraction de la lumiere par les ondes ultrasonores, Compt. Rend., 202, 1165 (1936). 1234. Lucas R., Sur l’absorption des ondes elasti¬ ques dans les fluides, Compt. Rend., 203, 459 (1936). 1235. Lucas R., Sur la diffusion des ondes elastiques dans les fluides, Compt. Rend., 203, 611 (1936). 1236. Lucas R., Absorption et diffusion des ultra- sons et structure des liquides, Journ. de phys. et rad. (7), 8, 41 (1937). 1237. Lucas R., Sur les ondes longitudinales de fre¬ quences tres elevees dans les fluides visqueuses, Compt. Rend., 206, 658 (1938). 1238. Lucas R., Nouvelles proprietes de birefrin¬ gence des liquides soumis a des ultra-sons, Compt. Rend., 206, 827 (1938). 1239. Lucas R., Proprietes de birefringences des liquides crees par les ultra-sons, Journ. de phys. et rad. (7), 10, 151 (1939). 1240. Lucas R., Sur les effets de birefringence des liquides dus aux ondes ultra-sonores, Rev. d’Acou- stique, 8, 121 (1939). 1241.’ L u с a s R., Biquard P., Nouvelles pro¬ prietes optiques des liquides soumis a des ondes ult¬ rasonores, Compt. Rend., 194, 2132 (1932). 1242. Lucas R., Biquard P. Proprietes op¬ tiques des milieux solides et liquides-soumis aux vibrations elastiques ultra-sonores, Journ. de phys. et rad., 3, 464 (1932). 1243. Lucas R., Biquard P., Les ultrasons et la diffraction de la lumiere, Rev. d’Acoustique, 3, 198 (1934). 1244. Lucas R., Biquard P., Proprietes opti¬ ques des ondes elastiques ultra-sonores, Journ. de phys. et rad., 5, 119 (1934). 1245. Lucas R., Biquard P., The Diffusion and Absorption of Ultrasonics in Liquids, Trans. Farad. Soc., 33, 130 (1937). 1246. Luck D. G., Sound Velocity in Reacting Mixtures of Real Gases, Phys. Rev. (2), 40, 125, 440 (1932).
606 Библиография 1247. L u d 1 о f f H., Optische Beugungserscheinun- gen an schwingenden Kristallen im reflektierten Licht. Theoretischer Teil, Sitz. Ber. Berl. Akad. Wiss. Math. KL XX, 248 (1936). 1248. L u d 1 о f f H., Ober Ultraschalloberflachenwel- len, Phys. Zs., 37, 524 (1936). 1249. L u d 1 о f f H., Uber Ultraschall-Oberflachen- wellen und ihren optischen Nachweis, Zs. techn. Phys., 17, 518 (1936); Akust. Zs., 1, 124 (1936). 1250. L u d 1 о f f H., The Ultrasonic Method for the Determination of the Elastic Properties of Solids, Phys. Rev. (2), 55, 593 (1939). 1251. Ludloff H., Ultrasonics and Elasticity, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 193 (1940). 1252. Ludloff H., Ultrasonics and Elasticity, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 467 (1940). 1253. Lubcke E., Akustische Lotverfahren; Gerate und Erfahrungen, Zs. VDI, 71, 1245 (1927). 1254. Lubcke E., Akustische Messung von Wasser- ■ tiefen, Zs. Fernmeldetechn., 14, 119 (1933). 1255. Lubcke E., Akustische Tiefenmessung, Arch, techn. Messen, 5, V, 1124 (1935). 1256. L u n d e n B., Die Kompressibilitat einwerti- ger Elektrolytlosungen, Svensk. kem. Tidskr. 53, 86 (1941). 1257. L u n d e n B., Die Kompressibilitat von Elektro¬ lytlosungen, Zs. phys. Chem., A192, 345 (1943). 1258*. Lynn J. G., Putnam T. J., Histology of Cerebral Lessions Produced by Focused Ultra¬ sound, Amer. Journ. Path., 20, 637 (1944). 1259*. Lynn J. G., Zwemer R. L., Chick A. J., The Biological Application of Focused Ultra¬ sonic Waves, Science, 96, 119 (1942); Journ. Gen. Physiol., 24, 179 (1942). 1260*. Lynn J. G., Zwemer R. L., Chick A. J., Miller A. E., A New Method for the Generation and Use of Focused Ultrasound in Experimental Biology, Journ. Gen. Physiol., 26, 179 (1942). 1261*. Lynn J. G. et al., Focused Supersonic Waves in Biological Experiments, Electronic Eng., 17, 122 (1944). 1262*. M а с с о G. di, Azione patologica della vibra- zioni ultrasuoni; rivista sintetica, Arch. ital. di med. sper., 2, 66 (1938). 1263. Me Keehan L. W., Magnetostriction, Journ. Franklin Inst., 202, 737 (1926). 1264. M с К e e h a n L. W., Cioffi P. P., Mag¬ netostriction in Iron and Permalloy, Phys. Rev. (2), 21, 707 (1923); 27, 817 (1926); 28, 158 (1926). 1265. McKinley D. W. R., Application of Quartz Crystals to the Modulation of Light, Canad. Journ. Res., A16, 77 (1938). 1266. McKinley D. W. R., Measurement of Small Optical Activities with the Quartz Crystal Light Modulator, Canad. Journ. Res., 17, 202 (1939) 1267. Me К i t t r i с к D. S., Cornish R. E., Separation of Phases with the Aid of Sonic Waves, Amer. pat. No. 2265762, 1941. 1268. McMillan D. R., jr., L a g e m a n R. Т., A Precision Ultrasonic Interferometer for Liquids and Some Velocities in Heavy Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 956 (1947). 1269. McNamee B. F., Sound Wave Stroboscope, Electronics, 9, 24 (1936). 1270. McSkimin H. J., Theoretical Analysis of the Mercury Delay Line, Journ. Acoust. Soc. Amer. 20, 418 (1948). 1271. M a с h E., S a 1 с h e r P., Optische Untersu¬ chung der Luftstrahlen, Wied. Ann. Phys., 41, 144 (1890). 1272. Maercks O., Das Schallbeugungsspektrum als Lichtrelais, Phys. Zs., 37, 562 (1936). 1273. Maercks O., Ober die Lichtsteuerung mittels Ultraschalls und ihre Anwendung als Fluorometer, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 18, 62 (1937). 1274. Maercks O., Ultraschallwellen als optischer VerschluB, Zs. f. Phys., 109, 598 (1938). 1275. Maercks O., Neuartige Fluorometer, Zs. f. Phys., 109, 685 (1938). 1276. Maercks О., H a n 1 e W., Eine neue MeB- methode der Tragheit des Kerreffektes, Zs. techn. Phys., 19, 538 (1938); Phys. Zs., 39, 852 (1938). 1277. Mahler F., Die Fresnelsche Beugungserschei- nung an Ultraschallwellen und ihre Auswertung; nach der Methode von Mascart, Ann. d. Phys. (5) 34, 689 (1939). 1278. Mahoux A., Mahoux G., Perfectionne- ments aux traitements thermiques des metaux fer- reux, Fr. pat. no. 700049, 1929; Zusatz 1, 1930. 1279. Mahoux G., Influence des oscillations a haute frequence sur les traitements des produits metallur- giques, Compt. Rend., 191, 1328 (1930). 1280. Mahoux G., Neue experimentelle Untersuchun¬ gen iiber Ultraschallwellen, Mechanique, 21, 281 (1937). 1281. Maier E., Ober Ultraschallwellen die beim PanzerplattenbeschuB auftreten, Beitrage zur Bal- listik und techn. Physik, Leipzig, 1938, S. 168. 1282. M а л о в H., Изучение ультраакустических колебаний при помощи термометра сопротивле¬ ний, ЖТФ, 3, 1259 (1933);Zs. Hochfrequenztechn., 42, 115 (1933). 1283. М а л о в Н., Ржевкин Н., Изучение зву¬ коизолирующей способности различных материа¬ лов при ультразвуковой частоте, ЖТФ, 3, 155 (1933); Zs. Hochfrequenztechn., 40, 134 (1932). 1284. Мандельштам Л. И., Леонтович М. А., Замечания об абсорбции ультраакустиче¬ ских волн в жидкостях и некоторых связанных с нею оптических явлениях, ДАН СССР, нов. сер., 3, 111 (1936). 1285. Мандельштам Л. И., Леонтович, М. А., К теории поглощения звука в жидкостях, ЖЭТФ, 7, 438 (1937). 1286. М а г i е n s P., Vereinfachte mathematische Behandlung der Theorie der Fortpflanzungs- geschwindigkeit und der Absoption von Schall¬ wellen in Gasen, Meded. Kon. Vlaamsche Acad. Wetensch. Letteren Schoone Kunsten Belgie, KL Wetensch., 1940, S. 3. 1287. Marinesco N., Action du piezo-quartz oscillant sur les sols et les suspensions, Compt. Rend., 194, 1824 (1932). 1288. Marinesco N., Preparation des colloides par dispersion ultrasonique, Compt. Rend., 196, 346 (Г933). 1289. Marinesco N., La preparation des colloides a Г aide des ultrasons, Bull. Soc. roum. Phys., 36, 181 (1934). 1290. Marinesco N., Deflagration des substances explosives par les ultrasons, Compt. Rend., 201, 1187 (1935). 1291. Marinesco N., La loi du noircissement des plaques photographiques par les ultrasons, Compt. Rend., 202, 757 (1936).
Библиография 607 1292. Marinesco N., Reactions photochimiques et reactions explosives provoquees par les ultra- sons, Journ. chim. phys., 33, 99 (1936). 1293. Marinesco N., Les proprietes physico-chi- miques des ondes elastiques de haute frequence, Catalyseurs physiques, ultra-filtration et centri- fugeuse ultrasonore, Genie civ., 113, 317 (1938). 1294. Marinesco N., Effets thermiques et chi- miques des ultrasons, Chim. et Ind., 55, 263 (1946). 1295. Marinesco N., Action des ultra-sons sur les colloides, Chim. et Ind., 55, 87 (1946). 1296. Marinesco N., Les ultra-sons en metallur- gie, Chim. et Ind., 55, 180 (1946). 1297. Marinesco N., Holtz H. Homogeni- sieren von Milch, Fr. pat. no. 836618, 1938. 1298. Marinesco N., Reggiani М., Impres¬ sion des plaques photographiques par les ultra- sons, Compt. Rend., 200, 548 (1935). 1299. Marinesco N., T r i 1 1 a t J. J., Action des ultra-sons sur les plaques photographiques, Compt. Rend., 196, 858 (1933). 1300. Mark H., Some Applications of Ultrasonics in High-polymer Research, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 183 (1945). 1301. Markus J., Detecting the invisible, Sci. Amer., 174, 104 (1946). 1302. Marlow D., Nisewanger C. R., Cady W. М., A Method for the Instanta¬ neous Measurement of Velocity and Temperature in High Speed Air Flow, Bull. Amer. Phys. Soc., 23, No. 3, 33 (1948). 1303. Marrison W. A., A High Precision Standart of Frequency, Proc. Inst. Rad. Eng., 17, 1103 (1929); Bell Syst. Techn. Journ., 8, 493 (1929). 1304. M a г г о М., Water Wave Telephony; Transmission of the Voice by Mechanical Oscillations, Electri¬ cian, 111, 609 (1933). 1305. Marti n e с Th., Der EinfluB des Ultraschalls auf Korner und verschieden alte Hirsepflanzen (Paniccum), Planta, 33, 546 (1943). 1306. Masima, Masaiti, On the Cushioning Action of Liquids, Scient. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. Tokyo, 34, 1123 (1938). 1307. Masing G., Ritzau G., Zur Frage des Automatenaluminiums, Zs. Metallkunde, 28, 293 (1936). 1308. Masiyama Y., On the Magnetostriction of Iron-Nickel Alloys, Sci. Rep. Tohoku Imp. Univ. (1), 20, 574 (1931). 1309. Mason W. P., ADP and KDP Crystals, Bell Lab. Record, 24, 257 (1946). 1310. Mason W. P., The Elastic, Piezoelectric and Dielectric Constants of Potassium Dihydrogen Phosphate and Ammonium Dihydrogen Phosphate, Phys. Rev. (2), 69, 173 (1946). 1311. Mason W. P., Properties of Monoclinic Cry¬ stals, Phys. Rev. (2), 705 (1946). 1312. Mason W. P., New Low-coefficient Synthe¬ tic Piezoelectric Crystals for Use in Filters and Oscillators, Proc. Inst. Rad., Eng., 35, 1005 (1947). 1313. Mason W. P., Liquid Medium for Ultrasonic Compressional Wave Transmission, Amer. pat. No. 2407315, 1946. 1314. Mason W. P., Baker W. O., McSki- min H. J., Heiss J. H., Mechanical Pro¬ perties of Long-Chain Molecule Liquids at Ultra¬ sonic Frequencies, Phys. Rev. (2), 73, 1074 (1948); 74, 1873 ('1949). 1315. Mason P. W., M с S к i m i n H. J., Atte¬ nuation and Scattering of High Frequency Sound Waves in Metals and Glasses, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 466 (1947). 1316. Mason W. P., M с S к i m i n H. J., Ener¬ gy Losses of Sound Waves in Metals Due to Scat¬ tering and Diffusion, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 586 (1948). 1317. Mason W. P., McSkimin H. J., Shock¬ ley H., Ultrasonic Observation of Twinning; in Tin, Phys. Rev. (2), 73, 1213 (1948). 1318. Massa F., A Working Standart for Sound Pres¬ sure Measurements, Journ. Acoust. Amer., 17, 29 (1945). 1319. Massa F., A New Sound Measurement System, Communications, 26, 16 (1946). 1320. Massa F., Sound Pressure Measurement Equip¬ ment for the Range 50 Cycles to 250 kc, Journ.. Acoust. Soc. Amer., 20, 451, 591 (1948). 1321. Masson D. O., Solute Molecular Volumes im Relation to Solvation and Ionisation, Phil. Mag. (7), 8, 218 (1929). 1322. Mastagli P., Mahoux A. P., Actiom des ultrasons sur les propiёtёs des corps simples et des corps composes, Compt. Rend., 224, 276 (1947). 1323. Mastugli P. М., Mahoux A. P., В r i с a r d A., Action des ultra-sons sur quel- ques carbures aromatiques, Compt. Rend., 226, 667 (1948). 1324. Mathieu-Sigaud A., Levavasseur G., Action des ultra-sons sur les suspension aqueu- ses des sulfate de baryum, Compt. Rend., 227, 196 (1948). 1325. Matsumoto H., On the Magnetic, Electric and Thermal Properties of Nickel-Cobalt Alloys, Sci. Rep. Tohoku Imp. Univ., 16, 321 (1927). 1326. Matsumoto H., Nara S., On the Coef¬ ficient of Thermal Expansion in Nickel-Cobalt and Iron-Cobalt Alloys and the Magnetostriction of Iron-Nickel Alloys, Sci. Rep. Tohoku Imp. Univ.,. 16, 333 (1927). 1327. Mat os si F., Uber die Dispersion des Ultra¬ schalls in Fliissigkeiten, Phys. Zs., 40, 294 (1939). 1328. M a t s u d a i г a М., Sato A., Effect of Supersonic Ray on Enzymes; Preliminary Reports Tohoku Journ. Exp. Med., 22, 412 (1934). 1329. Matsuo S., Investigation of a Direct-Reading; Depth-Meter for «Pilotage» Using a New Ultra¬ sonic Sounding Principle, Hydrograph Rev., 15,. 33 (1938). 1330. Matsuo S., Direct-Reading Depth-Meter for Piloting Ships in Rivers, Electrotechn. Journ. (Tokyo), 2, 235 (1938). 1331. M a t t i a t O., Uber Schwingkristalle aus Seig- nettesalz, Zs. Hochfrequenztechn., 50, 115 (1937); Journ. AEG-Forschung, 5, 98 (1937). 1332. Matusche H., Theoretische und experimen- telle Untersuchungen uber die Entstehung von^ Satelliten bei Messungen in einem Ultraschall- interfferometer, Dissertation, Techn. Hochschu- le, Breslau, 1943. 1333. May J., The Propagation of Supersonics in Ca¬ pillary Tubes, Proc. Phys. Soc., 50, 553 (1938). 1334*. M a z z о 1 a P., Azioni biologische degle ultra- suoni effetti sul portere di divisione del Colpi- dium colpoda, Scritli ital. Radiobiol., 9, 15 (1942). 1335. Meier H. E., Uber Demonstrationen mit sehr kurzen Schallwellen und Riickwirkung eines.
608 Библиография Schallfeldes auf seine Quelle, Phys. Zs., 35, 524 (1934). 1336. Meissner A., Uber piezoelektrische Kristalle bei Hochfrequenz, Zs. techn. Phys., 7, 585 (1926). 1337. Meissner A., Uber piezoelektrische Kristalle bei Hochfrequenz, II, Zs. techn. Phys., 8, 74 (1927). 1338. Meissner A., Untersuchungen am Quarz, Phys. Zs., 28, 621 (1927). 1339. Meissner A., Strukturbestimmungen durch akustische Eigenschwingungen, Zs. f. Phys. 65, 145 (1930). 1340. Meixner J., Absorption und Dispersion des Schalles in Gasen mit chemisch reagierenden und anregbaren Komponenten, Ann. d. Phys. (5), 43, 470 (1943). 1341. Melde F., Uber Stimmplatten als Ersatz fiir Stimmgabeln besonders bei sehr hohen Tonen, Wied. Ann. Phys., 66, 767 (1898). 1342. Mende H. G., Ultrasschallquarztrager fiir Beschallung mikroskopischer Objekte, Mikrokos- mos, 35, 195 (1942). 1343. Mende H. G., Die biologischen Wirkungen des Ultraschalles, Mikrokosmos, 35, 110 (1942). 1344. Mende H. G., Bau eines einfachen Ultra- schallsenders, Funk, 19, 33 (1942). 4345. Mende H. G., Ober einige spezielle Wirkun¬ gen von Ultraschallwellen auf biologische Objekte, Mikrokosmos, 37, 39 (1944). 1346. Mendousse J., Acoustic Radiation Pres¬ sure, Comp. Rend., 208, 1977 (1939). 1347. M e г с i e r R., Banderet N., Absorption des ultrasons par les soli des, Helv. phys, Acta, 21, 220 (1948). 1348. Metallgemeinschaft A. G., Reinigen von Fliis- sigkeiten, Fr. pat. no. 821419, 1937. 1349. Metter LM., Bestimmung der Wahrschein- lichkeit der Obertragung von Schwingungsenergie beim Zusammenstofi des C02-Molekiils mit den Molekiilen der Beimengungen, Sow. Phys., 12, 233 (1937): Acta phys.-chim. USSR, 9, 845 (1938). . (1350. Metter I. М., On the Probability of the Trans¬ fer of Vibrational Energy by the Collision of C02 Molecules with Admixtures by the Ultrasonic Dispersion Method, ЖЭТФ, 8, 734 (1938). 1351. Meyer E., Bock E., Hotschall-und Ultra- schalluntersuchungen von Betonbalken mit Ris- sen, Akust. Zs., 4, 231 (1939). T1352. Meyer E., Buchmann G., Ober einfa- che Werkstoffpriifungen mit magnetostriktiven Ultraschallgeraten, Akust. Zs., 3, 132 (1938). il 353. Meyer E., Tamm K., Eigenschwingung und Dampfung von Gasblasen in Fliissigkeiten, Akust. Zs., 4, 145 (1939). :1354. Meyer O., Eilender W., Die Hartung legierter Stahle durch Stickstoff, Zs. VDI, 76, 317 (1932). 1355. Meyer W., Strom, Durchschlag und Ultra¬ schall in dielektrischen Fliissigkeiten, Zs. f. Phys., 102, 279 (1936). 1356. Михайлов И. Г., Скорость и поглощение ультраакустических волн в некоторых жидких бинарных смесях, ДАН СССР, 26, 145 (1940). 1357. Михайлов И. Г., Диффракция света от по¬ перечных упругих волн высокой частоты в куби¬ ческих кристаллах, ДАН СССР, 26, 760 (1940). й358. Михайлов И. Г., см. [1357]. 1359. Михайлов И. Г., Скорость ультраакусти¬ ческих волн в смеси муравьиная кислота—вода, ДАН СССР, 31, 550 (1941). 1360. Михайлов И. Г., Скорость ультраакусти¬ ческих волн в водных смесях некоторых органи¬ ческих жидкостей, ДАН СССР, 31, 324 (1941). 1361. Михайлов И. Г., Гуревич С. Б., Поглощение ультраакустических волн в смесях метиловый алкоголь—вода и этиловый алко¬ голь—вода, ДАН СССР, 52, 673 (1946). 1362. Millot G., Noisette G., Essai de disper¬ sion des roches argileuses par les ultra-sons, Compt. Rend., 227, 974 (1948). 1362a. Minnaert М., On Musical Air-Bubbles and The Sounds of Running Water, Phil. Mag. (7), 16, 235 (1933). 1363*. Mi noguchi G., Ober die Wirkung der Ultraschallwellen beim Kaninchen, Acta Scho- lae med. Kyoto, 23, 250 (1940). 1364. M о 1 1 e r H. G., S с h о с h A., Versuche iiber die Ent'stehnung der Druckstofie bei der Kavitation, Akust. Zs., 6, 165 (1941). 1365. Mohr E., Klanganalyse mit einem Ultraschall- plattenspektroskop, Akust. Zs., 6, 209 (1941). 1366*. Mohren М., Ober den EinfluB des Ultra¬ schalles auf Ascorbinsaure, Dissertation, Koln, 1938. 1367. Mokhtar М., Richardson E. G., Supersonic Dispersion in Gases, II. Air Containing Water Vapour, Proc. Roy. Soc., A184, 117 (1945). 1368. Morris W. E., Method and Apparatus for Ultrasonic Testing, Amer. pat. No. 2378237, 1945. 1369. Morse М., Sound Embossing at the High Fre¬ quencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 169 (1947). . 1370. Morse R. W., Dispersion of Compressional Waves in Isotropic Rods of Rectangular Gross Section, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 585 (1948), 1371. Mortimer G. H., Worthington E. B., A New Application of Echo—Sounding, Nature, 145, 212 (1940). 1372. Mousson J. М., Untersuchungen iiber Hohl- sog (Kavitation), Zs. VDI, 82, 397 (1938). 1373. Muchka J., Verfahren zur Entliiftung bzw. Entgasung von Fliissigkeiten fiir gewerbliche Zwecke aller Art, DRP Nr. 341116, 1919. 1374*. Mudd St., Czarnetzky E. J., Pe¬ tit H., Laeckmann D., Antigenic Com¬ position and Immunological Behavior of He¬ molytic Streptococci, Journ. Bacteriol., 31, 571 (1936). 1375. Miihlhauser O., Verfahren zur Zustands- bestimmung von Werkstoffen, besonders zur Ermit- tlung von Fehlern darin, DPR Nr. 569598, 1931. 1376. Muller H., Geschwindigkeitsmessungen in stehenden Luftwellen, Phys. Zs., 31, 350 (1930). 1377. Mflller H., К г a e f t Т., Ober die Verwen- dung von Hitzdrahten zu Messungen im Ultraschall- gebiet, Zs. f. Phys., 75, 313 (1932). 1378. Muller H., Waetzmann E., Absolute Geschwindigkeitsmessungen mit Hitzdrahten in stehenden Schallwellen, Zs. f. Phys., 62, 167 (1930) 1379. Muller H., Werkstoffpriifung mittels Ultra* schall, Elektr. Bahnen, 14, 205 (1938). 1380. Mueller H., The Intensity and Polarization of the Light Diffracted by Supersonic Waves in Solids, Phys. Rev. (2), 52, 223 (1937).
Библиография 609 1381. Mueller Н., Determination of Elasto-Optical Constants with Supersonic Waves, Zs. Kristallo- graphie, A99, 122 (1938). 1382. Mueller H., On the Theorie of Scattering of Light, Proc. Roy. Soc., A166, 425 (1938). 1383. Mul we rt H., Uber die kurzen akustischen Wellen, Arch. Ohrenheilkunde, 124, 37 (1930). 1384. Miil wert H., Zur Einwirkung sehr kurzer akustischer Wellen auf das innere Ohr, Zs. Hals- usw. Heilkunde, 27, 452 (1930). 1385. Miilwert H., Eine neue Methode zur Erzeu¬ gung sehr kurzer akustischer Wellen, Arch. Ohr. Nasen- usw. Heilkunde, 125, 266 (1930). 1386. Miilwert H., Schultes Th., S с h u 1- tesH., Verfahren zurBehandlung von Stoffen oder Tieren mit Ultraschallwellen, DRP Nr. 703884, 1933. 1387. M ii 1 w e r t H., V о В О., Eine neue physika- lische Behandlungsmethode chronischer Schwer¬ horigkeit und deren Ergebnisse, Zs. Hals- usw. Heilkunde, 119, 81 (1928); Acta orto-laryng (Stockholm) 12, 63 (1928). 1388. M u e s e r R. E., Cones as Underwater Transducer Reflectors, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19,952(1947). 1389. Muller J. F., Willard G. W., Effects of High Intensity Ultrasonic Radiation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 589 (1948). 1390. M u г а о u r H., Jets gazeuse a vitesse superso- nique et luminosites de detonation, Chim. et Ind., 42, 604 (1939). 1391. Muzzey D. S., Some Measurements of the Longitudinal Elastic Frequencies of Cylinders Using a Magnetostriction Oscillator, Phys. Rev., 36, 935 (1930). 1392*. Myers R. J., Blumberg H., Emul¬ sification of Fat for Intravenous Administra¬ tion, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 35, 79 (1936). 1393*. Nakahara W., Kobayashi R., Bio¬ logical Effect of Short Exposure to Supersonic Waves: Local Effect on Skin, Journ. exp. Med., Japan, 12, 137 (1934). 1394*. N a m i к a w a K-, Einfliisse der Ultraschall¬ wellen auf die Entwicklung des Hiihnersarkoms, Journ. exp. Med., Japan, 12, 162 (1938). 1395. Narasimhaiya R. L., Doraiswami C. S., A New Technique for the Determination Ultrasonic Velocities in Liquids, Indian Journ. Phys., 14, 187 (1940). 1396*. Naruse Т., Moro F., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf die Flimmerungen, Osaka Jgk. Zs., 36, 125 (1937). 1397*.^N a r u s e Т., Ogata S., Jos hi da K-, Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf die kernhaltigen Ervthrocyten der Versuchstiere, Osaka Jgk. Zs., 36, 337 (1937). 1398. Natanson G. L., The Magnitude of the Elect¬ ric Field in the Hollow Spaces Produced in Cavi¬ tation of Liquids by Supersonic Waves, ДАН СССР, 59, 83 (1948). 1399. Nath N. S., Nagendra, The Diffraction of Light by High Frequency Sound Waves, Gene¬ ralised Theory, The Asymmetry of the Diffraction Phenomena at Oblique Incidence, Proc. Indian Acad. Sci., A4, 222 (1936). 1400. Nath N. S., Nagendra, The Visibility of Ultrasonic Waves and Its Periodic Variations, Proc. Indian Acad. Sci., A4, 262 (1936). 1401. Nath N. S., Nagendra, The Diffraction of Light by Supersonic Waves in Solids, Proc. Cambr. Phil. Soc., 34, 213 (1938). 39 л. Бергман 1402. Nath N. S., Nagendra, The Diffraction of Light by Supersonic Waves, Proc. Indian Acad. Sci. A8, 499 (1938). 1403. Nath N. S., N a g e n d r a, Theorien der LichL beugung an Ultraschallwellen, Akust. Zs., 4, 263, 289 (1939). 1404. Nath N. S., Nagendra, Mueller H., Dif¬ fraction of Light by Supersonic Waves in Solids, Nature, 141, 37 (1938). 1405. Неклепаев H., Исследование поглощения коротких акустических волн в воздухе, ЖРФХО, 43, 101 (1911); Ann. d. Phys., 35, 175 (1911). 1406. Neumann A., The Influence of the Angle of Incidence of Light on the Diffraction of Light by Supersonic Waves, Pros. Phys. Soc., 51, 794(1939). 1407. Neumann E. A., A Time Micrometer of High Accuracy, Proc. Phys. Soc., 59, 585 (1947). 1408. N e u w e i 1 e r N. G., Der Ultraschall und seine Verwendung fur die Werkstoffpriifung, Schweitzer techn. Zs., 1942, S. 155; Techn. Ind. schweiz. Chemiker Ztg., 24, 319 (1941). 1409. N e u w e i 1 e r N. G., Le phenomene piezoelect- rique et les effects biologiques des ultrasons, Praxis, 32, 486 (1943). 1410. Nicholson H., Rotherham L., Inspec¬ ting Metals with Supersonics, Steel, 120, 72 (1947). 1411. Никитин JI. В., Звукоэлектрохимические явления, ДАН СССР, 4, 309 (1934); 11, 67 (1936). 1412. Никитин Л. В., К вопросу о характери¬ стике звукоактивных состояний некоторых ме¬ таллических электродов, ЖОХ, 6, 1393 (1936). 1413. Никитин Л. В., Влияние концентрации элек¬ тролита на звукоактивность платиновых электро¬ дов, ЖОХ, 6, 1401 (1936). 1414. Никитин Л. В., Звукоэлектрохимические явления, III. Причины улавливания звука поля¬ ризованными электродами, ЖОХ, 10, 97 (1940). 1415. Никитин Л. В., Звукоэлектрохимические явления, IV. Характеристики улавливания звука полупроницаемыми мембранами, ЖОХ, 10, 102 (1940). 1416. Nolle A. W., Acoustic Determination of the Physical Constants of Rubber-Like Materials, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 194 (1947). 1417. Nolle A. W., The Use of Resonant Rods to Determine High Frequency Dynamic Modulus of Rubber, Journ. Acoust. Soc] Amer., 19. 733 (1947). 1418. N о 1 1 e A. W., Measurement of Ultrasonic Bulk- Wave Propagation in High Polymers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 587 (1948). 1419. Nolle A. W., Mo wry S. C., Measurement of Ultrasonic Bulk-Wave Propagation in High Polymers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, < 432 (1948). 1420. Nomoto O., Ober eine neue Sichtbarmachungs- methode stehender Ultraschallwellen in Flussig¬ keiten, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 18, 402 (1936). 1421. Nomoto O., Versuche iiber die Beugung des Lichtes an Ultraschallwellen, I. Versuche iiber die Lichtbeugung an Ultraschallwellen bei schma- lem Lichtbiindel, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 19, 255 (1937). 1422. Nomoto O., Versuche iiber die Beugung des Lichtes aa Ultraschallwellen, II, Versuche iiber die Lichtbeugung an Ultraschallwellen bei schie- fer Inzidenz des Lichtes, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 19, 264 (1937).
610 Библиография 1423. N о m о t о О., Ober eine neue Sichtbarmachungs- methode stehender Ultraschallwellen in Flussig- keiten, II, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 19, 337 (1937). 1424. Nomoto O., Bemerkung zu meiner Arbeit: Uoer eine neue Sichtbarmachungsmethode stehen¬ der Schallwellen in Fliissigkeiten, II, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 21, 495 (1939). 1425. Nomoto O., Uber den Mechanismus der Ent- stehung des Phasenunterschieds zwischen Druck- und Dichtewellen bei der molekularen Schallabsorp- tion in Gasen und uber eine einfache Ableitung der Absorptions- und Dispersionsformel, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 22, 77 (1940). 1426. Nomoto O., Intensitatsverteilung des Lichtes in den an fortschreitenden Ultraschallwellen in Fliissigkeiten erzeugten Beugiingsspektren, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 22, 314 (1940). 1427. Nomoto O., Studien uber die Beugung von Licht an Ultraschallwellen, 1. Versuche uber das nach der Raman-Nathschen Theorie zu erwartende periodische Verschwinden der Beugungsspektren mit dem Einfallswinkel, Proc. Phys. Math. Soc. Japan, 24, 380 (1942). 1428. Nomoto O., Studien tiber die Beugung von Licht an Ultraschallwellen, 2. Beugung von Licht an Ultraschallwellen bei schiefem Einfall des Lichtes auf die Schallwellenfront, Braggsche Ref¬ lexion, Proc. Phys. Math. Soc. Japan, 24, 613, (1942) 1429. No irioto O., Ober die Eigenschwingungen und die Elastizitat des Quarzes, Untersuchung nach der Mathode der Beugung von Licht an schwingen- den Fastkorpern, Proc. Phys. Math. Soc. Japan, 25, 240 (1943). 1429a. Nomoto O., Diffraction of Light by Ultra¬ sonic Waves (A Survey), Kwagaku (Science, Japan), 13, 150, 195, 239 (1943). 14296. Nomoto O., Die Wirkung ultraakustischer Schwingungen auf die Metallschmelzen, 2. Korn- verfeinerung von Wismut, Nippon Kinzoku Gak- kai-Si (Journ. Japan Inst, of Metals), 8, 54 (1944). 1430. Nomoto O., On the Fine Structure of the Visi¬ bility Curves of the Stationary Ultrasonic Waves, Journ. Phys. Soc. Japan, 2, 1 (1947). 1430a. Nomoto O., Considerations on Determination of Thickness of the Quartz Layers for Composite Piezoelectric Oscillators as Ultrasonic Transmit¬ ters, Kwagaku (Science, Japan), 17, 271 (1947). 14306. Nomoto O., On the Equation of the Plane Wave of Sound, Kwagaku (Science, Japan), 17, 365 (1947). 1431. Nomoto O., On the Phenomenon of the Perio¬ dical Exchange Between the Phase-Lattice and the Amplitude-Lattice in the Fresnel's Diffraction Phenomenon by Gratings, Theoretical Considera¬ tions and an Experiment by Ultrasonic Wave, Journ. Phys. Soc. Japan, 2, *41 (1947); Kwagaku (Science, Japan), 13, 440 (1943). 1431a. Nomoto О., О к u i S., The Relation Between the Intensity and the Action of Ultrasonic Waves, Journ. Phys. Soc. Japan, 3, 47 (1948). 14316. Nomoto O., On Equations of the Molecular Absorption and the Dispersion of Sound, Kwagaku (Science, Japan), 18, 473 (1948). 1431в. Nomoto O., On Schaefer-Bergmann's Dif¬ fraction Diagrams of Vibrating Quartz Crystals Produced When they are Observed in Directions not Parallel to Any of the Crystallographic Axes, Journ. Phys. Soc. Japan, 3, 30 (1948). 1432. Northwood T. D., Sonic Determination of the Elastic Properties of Ice, Canad. Journ. Res., 25, 88 (1947). 1433. Norton G. A., Velocity of High Frequency Sound in Tubes, Phys. Rev., 44, 951 (1933). 1434. Norton G. A., Velocity of High Frequency Sound in Small Tubes, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 16 (1935). 1435. N о u г у J., The Speed of Ultrasonic Waves in Fluids in the Neighborhood of the Critical Point, Compt. Rend., 223, 377 (1946). 1436*. Nowak B., Ultraschall, ein Heilmittel des Gehors, Das Elektron, 1, 358 (1947). 1437. Noyes A., Jr., Pierce G. W., Apparatus for Acoustic Research in the Supersonic Frequency Range, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 205 (1938). 1438. Ноздрев В., Изучение адиабатической сжи¬ маемости органических жидкостей вплоть до температур и давлений, близких к критическим, ДАН СССР, 53, 123 (1946). 1439. Nuckolls R. G., Trent Н. М., The De¬ tection of Internal Leaks in Aircraft Hydraulic Systems, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 364 (1947). 1440. N u k i у a m a H., К i k u t i Y., On a Feature of the Supersonic Vibrator of Magnetostriction Type in Water, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 55, 566 (1938). 1441. N u m a с h i F., Ober die Kavitationsentstehung mit besonderem Bezug auf den Luftgehalt des Wassers, Ing. Arch., 7, 369 (1936). 1442. Numachi F., Kurokawa Т., Ober die Kavitationsentstehung im Salzwasser mit beson¬ derem Bezug auf den Luftgehalt, Trans. Soc. mech. Eng. Japan, 4, 334 (1938). 1442a. N u о v о М., Sulla possibility di usare «lamine sottili» come adattori di impedanza nella trasmis- sione di vibrazioni elastiche fra due mezzi diversi, Ric. Sci., 16, 88 (1946). 1443. Nurmi U., Die Bestimmung der Elastizitats- konstanten einiger Alkalihalogenkristalle mit- tels Ultraschallwellen, Soc. sci. fenn. Comm. Phys. Math., 11, 1 (1941). 1444. Nyborg W. L., Rudnick I., Acoustic Absoption in Sand and Soil, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 597 (1948). 1445. N у b о r g W. L., Schilling H. K., High Frequency Whistles; Edge Tones and Resonance, Journ Acoust. Soc. Amer., 20, 224 (1948). 1446. Nyborg W. L., S с h i 1 1 i n g H. R.,Thor- p e H. A., High Frequency Whistles, J ourn. Acoust. Soc. Amer., 19, 287 (1947). 1447. О b e r s t H., Schallabsorption in Gasen im Kundt- schen Rohr insbesondere bei Unterdruck, Der molekulare Anteil der Absorption im Rohr, Akust. Zs., 2, 76 (1937), Zs. f. techn. Phys., 17, 580 (1936). 1448. Ockelmann H., Schallabsorptionsmessungen in Wasser, Dissertation, Hamburg, 1943. 1449. О g g i о n i G., Nutzanwendungen des Ultra- schalls, Veroff. Nr. 144 d. Instituts El. e delle Comm, della Marina, Livorno, 1938. 1450. Oka S., Fortpflanzung der ultrakurzen Schall¬ wellen durch einen Elektrolyten, Proc. Phys., Math. Soc. Japan (3), 15, 247, 413 (1933). 1451. Oka S., Zur Theorie der Doppelbrechung bei nichtkugelformigen Kolloiden im Ultraschallfeld, Kollo!d. Zs., 87, 37 (1939).
Библиография 611 1452. Ока S., Zur Theorie der akustischen Doppelbre- chung von kolloidalen Losungen, Zs. f. Phys., 116, 632 (1940). 1453. Okolicsanyi F., The Wave-Slote, an Opti¬ cal Television System, Wireless Eng., 14, 527 (1937). 1454. Okolicsanyi F., A New Optical Method of Television Reception, Television, 11, No. 2 (1938). 1455. Okolicsanyi F. (Scophony Limited) Impro¬ vements in or Relating to Scanning Systems for Television and the Like, Brit. pat. No. 477604, No. 474970. 1456. Okuyama H., Behavior of Liquids in a Field of Supersonic Waves in Relation to Their Viscosities, Bull. Chem. Japan, 18, 397 (1943). 1457. Ozdogan I., Measurements of Vibrations of a Quartz Prism Using Pierce’s Acoustic Interfe¬ rometer, Rev. Fac. Sci. Univ. Istambul, A12, 53 (1947). 1458. О 1 d г о у d E., Supersonic Treatment of Fluid Masses, Amer. pat. No. 2407462, 1946. 1459. Olson A. R., Garden N. B., Der EinfluB von Ultraschallwellen auf Bromthymolblau, Journ. Amer. Chem. Soc., 54, 3617 (1932). 1460. Olsen L. O., Training Men in Acoustics and Supersonics for War, Amer. Journ. Phys., 10, 262 (1942). 1461. Ono, Sozaburo, On the Disintegration of the Starch Paste Caused by the Irradiation of Ultrasonic Waves, Rev. Phvs. Chem. Japan, 14, 25 (1940). 1462. Osborn J. A., Magnetostriction Generators, Electr. Eng., 67, 571 (1948). 1463. О s i d a J., On the Mechanical Behaviour of Li¬ quids Under Highfrequency Oscillations, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 23, 18 (1941). 1464. Osswald F. М., Raumakustik in geometrischer Betrachtung (Anwendung der Ultraschallwel- lenphotographie), Zs. techn. Phys., 17, 561 (1936); Akust. Zs., 1, 167 (1936). 1465. Osterberg H., An Interferometer Method of Observing the Vibrations of an Oscillating Quartz Plate, Proc. Nat. Acad. Sci., Washington, 15, 892 (1929). 1466. Osterberg H., An Interferometer Method of Studying the Vibrations of an Oscillating Quartz Plate, Journ. Opt. Soc. Amer., 22, 19 (1932). 1467. Osterberg H., A Multiple Interferometer for Analyzing the Vibrations of a Quartz Plate, Phys. Rev. (2), 43, 819 (1933). 1468. Osterberg H., A Triple Interferometer for Distinguishing Flexural and Longitudinal Vib¬ rations in Quartz, Journ. Opt. Soc. Amer., 23, 30 (1933). 1469. Osterberg H., A Refracting Interferometer for Examining Modes of Vibration in Quartz Plates, Rev. Sci. Instr., 5, 183 (1934). 1470. Osterberg H., A New Form of Crystalline Quartz at —183,5° C, Phys. Rev. (2), *49, 552 (1936).. 1471. Osterberg H., Cookson J. W., Longi¬ tudinal, Shear and Transverse Modes of Vibra¬ tion in Quartz and Tourmaline, Physics, 6, 246 (1935). 1472. Osterberg H., Cookson J. W., A Theory of Twp-Dimensional Longitudinal and Flexural Vibrations in Rectangular isotropic Plates, Phy¬ sics, 6, 234 (1935). 1473. Osterhammel K-, Optische Untersuchung des Schallfeldes kolbenformig schwingender Quartze, Akust. Zs., 6, 73 (1941). 1474. О с т p о в с к и й Е. П., Получение мощных звуковых колебаний при помощи магнито- стрикции, ДАН СССР, 14, 491 (1937). 1475. О s t w а 1 d W., Verfahren zur Beseitigung und Kondensation von Nebeln in der chemischen Те- chnik, DRP Nr. 195080, 1906. 1476. Отпущенников H. Ф., The Determina¬ tion of the Absorption of Ultrasonic Vibrations in Solid and Liquid Media, Sow. Phys., 12, 736 (1937). 1477. Отпущенников H. Ф., Ультраакустиче- ский меюд исследования металлов, Заводская лаборатория, 6, 999 (1937). 1478. Otterbein G., Das Ultraschall-Lichtrelais beim Fernsehen, Electrotechn. Zs., 60, 161 (1939). 1479. Overbeck C. J.,Kendall H. C,, The Tem¬ peratures Effect on Ultrasonic Velocities in Carbon Dioxide, Phys. Rev., 59, 934 (1941). 1480. Overbeck C. J., Kendall H. C., The Tem¬ perature and Frequency Effects an Ultrasonic Velocities in carbon dioxide, Journ. Acoust. Soc. Amer., 13, 26 (1941). 1481. Overbeck C. J., Wiler E., Effect of Tem¬ perature on Supersonic Velocity in C02, Phys. Rev. 55, 1127 (1939). 1482*. О w a d a K-, EinfluB der ultraakustischen Schall¬ wellen auf die Atmung der Gewebs- und Blutzel- len, Tohoku Journ. exp. Med., 30, 186 (1936). 1483. Oyama H., Generation and Application of Intense Supersonic acoustic Waves, Rep. Radio Res. Japan, 4, 41 (1934). 1484. Oyama H., On the Form of Supersonic Oil Mount., Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 55, 560 (1935). 1485. Oyama H., The Velocity of Sound in Distilled Water at Inaudible Frequencies, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 55, 566 (1935). 1486. Oyama H., Sound Absorption in Liquids at Supersonic Frequencies, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 55, 985 (1935). 1487. Oyama J., On The Propagation of a Superso¬ nic-Solitary Wave, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, 56, 743 (1936). 1488. О z a k i М., S u e n a g а Т., К о j i m a K-, Ober die Oxydationsprodukte des Kampfers, welche durch Einwirkung von Ultraschallwellen darge- stellt wurden, Japan Journ. Med. Sci., IV, Phar¬ macol., 9 194 (1936). 1489. Paemel O. van, M a r i e n s P., Berechnungen iiber die Relaxationszeit bei den akustischen Relaxationserscheinungen, Med. Kon, Vlaamsche Acad. Watensch., 4, No. 11 (1942). 1490*. Patzold J., Die Hochfrequenz in der Medi- zin, Fortschr. d. Hochfrequenztechn., 2, 821 (1943). 1491. Patzold J., Einiges zur Physik des Ultraschalls im Hinblick auf seine medizinische Anwendung, Strahlentherapie, 76, 653 (1947). 1492*. Patzold J., Born H., Behandlung bio- logischer Gewebe mit gebiindeltem Ultraschall, Strahlentherapie 76, 486 (1947). 1493*. Patzold J., Osswald K., Born H., Ein neuer Ultraschallgenerator fiir die biologisch medizinische Forschung, Radiologica, 4, 190 (1939). 1494. Paic М., Deutsch V., Borcila L.* Action des ultra-sons sur les microbes, les pro-
612 Библиография tozoaires et les infusoires, Compt. Rend.,-Soc. Biol., 119, 1063 (1935). 1495. Paic M.„ Haber P,, V о e t J., F 1 i a s z A., Action biologique des ultrasons, Compt. Rend Soc. Biol., 119, 1061 (1935). 1496. Palaiologos K., Ober kurze Schallwellen, Zs. f. Phys., 12, 375 (1923). 1497. Pancholy М., Bhatnagar A. S., Par- thasarathy S., Vibrations of a Quartz Cry¬ stal at Two Rapidly Alternating Frequencies, Journ. Sci. Ind. Res., 6, 1 (1947). 1498* Pancholy М., Pande A., Parthasa- r a t h у S., Ultrasonic Velocities in Some Mine¬ ral and Animal Oils, Journ. Sci. Ind. Res., 3, 5 (1944). 1499. Pancholy М., Pande A., Parthasa- r a t h у S., Ultrasonic Velocities in Some Vege¬ table Oils, Journ. Sci. Ind. Res., 3, 111 (1944). 1500. Pancholy М., Parthasarathy S.,Os¬ cillations of a Quartz Crystal Excited by an Ampli¬ tude-Modulated Wave, Journ. Sci. Ind. Res., 5, 71 (1946). 1501. Pancholy М., Parthasarathy S., Acoistic Opacity of Liquids, Journ. Sci. Ind. Res., 5, 109 (1946). 1502. Pande A., Pancholy М., Parthasa¬ rathy S., Simultaneous Oscillations of a Piezo¬ electric Quartz at Two Frequencies, Journ. Sci. Ind. Res., 3, 64 (1944). 1503. Pande A., Pancholy М., Parthasa¬ rathy S., Ultrasonic Velocities and Adiabatic Compressibilities in Some Essential Oils, Journ. Sci. Ind. Res., 3, 159, 263, 354 (1944). 1504. Paounoff P., Luminescence of Water Under the Action of Supersonic Waves, Compt. Rend., 209, 33 (1939). 1505. Parker R. C., Experiments on Coagulation by Supersonic Vibrations, Trans. Farad. Soc., 32, 1115 (1936). 1506. Parker R. C, The Smoke Methode of Measu¬ ring Supersonic Velocities, Proc. Phys. Soc., 49, 95 (1937.) 1507*. Parow-Souchon E., Ultraschall in der Therapie. Zs. arztl. Fortbild., 39, 362 (1942). 1508. Parshad R., Propagation of Supersonic Waves in Liquids Mixtures and Intermolecular Forces, Indian Journ. Phys., 15, 323 (1941). 1509. Parshad R., Propagation of Supersonic Waves in Liquid Mixtures and Intermolecular Forces: Ether and Acetone in Chloroform, Indian Journ. Phys., 16, 307 (1942). 1510. Parshad R., Propagation of Ultrasonic in Liquid Mixtures and Intermolecular Forces, II. Indian Journ. Phys., 16, 1 (1942). 1511. Parshad R., Refraction of Ultrasonics and Velocities in Coloured Liquids and in Solids, Current Sci., 13, 13 (1944). 1512. Parshad R., Determination of Ultrasonic Velocities in Extended Solids, Nature, 156, 637 (1945). 4513. Parshad R., Sound Velocity and Intermolecu¬ lar Action in Liquids, Indian Journ. Phys., 19, 47 (1945). 1514. Parshad R., Determination of Transverse Wave Velocities in Solids, Nature, 158, 789 (1946). 1515. Parshad R., Physical Basis of a New Theory of Absorption of Ultrasonic in Liquids, Nature, 158, £74 (1946). 1516. Parshad R., Propagation of Ultrasonic Waves Through Liquid Mixtures and the Dynamics of their Molecular Interaction, Journ. Chem. Phys., 15, 418 (1947). 1517. Parshad R., Supersonics in a Water-Alcohol Mixture and Analysis of its Intermolecular Action, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 66 (1948). 1518. Parthasarathy S., Determination of Ult¬ rasonic Velocity in 52 Organic Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A2, 497 (1935). 1519. P a r t h a s a r a/t h у S., Visibility of Ultra¬ sonic Waves in Liquids, Current Sci., 5, 136 (1936). 1520. Parthasarathy S., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, A Test for Polarization, Current Sci., 5, 243 (1936). 1521. Parthasarathy S., Ultrasonic Velocities in Some Organic Liquids, II, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 285 (1936). 1522. Parthasarathy S., Ultrasonic Velocities in Organic Liquids, III, Esters and Ethers, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 482 (1936). 1523. Parthasarathy S., Ultrasonic Velocities in Organic Liquids, IV, Halogen Compound, Proc. Indian Acad. Sci., A3 519 (1936). 1524. Parthasarathy S., Resonance Curves for a Quartz Oscillator Immersed in Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 544 (1936). 1525. Parthasarathy S., Ultrasonic Velocities in Organic Liquids, V, Some Related Groups, Proc. Indian Acad. Sci., A4, 59 (1936). 1526. Parthasarathy S., Ultrasonic Velocities in Liquid Mixtures, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 297 (1936). 1527. Parthasarathy S., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 442 (1936). 1528. Parthasarathy S., Diffraction of Light. by Ultrasonic Waves. II. Reflection and Trans¬ mission Phenomena, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 594 (1936). 1529. Parthasarathy S., Dispersion of Acou¬ stic Velocity in Organic Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A4, 17 (1936). 1530. Parthasarathy S., Ultrasonic Velocities in Organic Liquids. VI. Related Compounds, Proc. Indian Acad. Sci., A4, 213 (1936). 1531. Parthasarathy S., The Visibility of Ultra¬ sonic Waves in Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A4, 555 (1936). 1532. Parthasarathy S., Dispersion of Sound in Liquids, Current Sci., 6, 55 (1937). 1533. Parthasarathy S., Acoustic Velocity in Organic Compounds, Current Sci., 6, 213 (1937). 1534. Parthasarathy S., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves: Oblique Incidence, Current Sci., 6, 215 (1937). 1535. Parthasarathy S., Sound Velocity and Chemical Constitution, Current Sci., 6, 322 (1938). 1536. Parthasarathy S., Absorption of Ultrasonic Waves by Organic Liquids, Current Sci., 6, 501 (1938). 1537. Parthasarathy S., Pande A., Pan¬ choly М., Transverse Oscillations of a Piezo- Electric Quartz Crystal, Journ. Sci. Ind, Res., 3, 1 (1944). 1538. Parthasarathy S., Pande A., Pan¬ choly М., A new Phenomenon in the Piezo- Electric Oscillations of Sci. Ind., 2, 295 (1944). a Quartz Crystal, Journ.
Библиография 613 1539. Parthasarathy S., Pande A., Pan- c h о 1 у М., Dispersion of Sound Velocity in Organic Liquids by a New Technique, Journ. Sci. Ind. Res., 3, 299 (1945).. 1540. Пасынский A., Uber die Fortpflanzungs- geschwindigkeit von Ultraschallwellen in Kolloid- losungen, Acta phys-chim. USSR, 3, 779 (1935). 1541. Пасы некий A., Compressibility and Solvation of Solutions of Electrolytes, Acta phys.-chim. USSR, &, 385 (1938). 1542. Пасынский А. Г., Сольватация неэлектро¬ литов и сжимаемое]ь их растворов, ЖФХ, 20, 981 (1946). 1543. Р a t a t F., Bartholome Е., Uber die di- rekte Ubertragung der Schwingungsenergie zwi- schen Gasmolekiilen beim Stofi, Zs. phys. Chem., B32, 396 (1936). 1544. Patterson H. S., Cawood W., Phenomen in a Sounding Tube, Nature, 127, 667 (1931). 1545. P a u n о f f P.., Uber die im Wasser durch Ult- raschalleinwirkung bedingten Lichterscheinun- gen, Ann. Univ. Sofia, Fac. phys. Math., Abt. 1, 34, 313 (1937—1938). 1546. Paunoff P., Ober die Entgasung des Wassers unter der Einwirkung des Ultraschalls, Ann. Univ. Sofia, Fac. phys. Math., 35, 179 (1938— 1939). 1547. Pearson E. B., On the Behaviour of Suspen¬ ded Particles in Air, and the Velocity of Sound at Supersonic Frequencies, Proc. Phys. Soc., 47, 136 (1935). 1548. P e 1 1 a m J. R., Galt J. K., Ultrasonic Pro¬ pagation in Liquids, I. Application of Pulse Technique to Velocity and Absorption Measure¬ ments at 15 Megacycles, Journ. Chem. Phys., 14, 608 (1946). 1549. P e 1 1 a jn J. R., Galt J. K., Ultrasonic Absorp¬ tion and Velocity Measurements in Liquids by Means of Pulse Techniques, Bull. Amer. Phys. Soc., 21, 21 (1946). 1550. P e 1 1 a m J. R., Squire C. F., Ultrasonic Absorption and Velocity Measurements in Liquid Helium, Phys. Rev., 71, 477 (1947). 1551. Penman H. L., The Effect of Temperature on Supersonic Dispersion in Gases, Proc. Phys. Soc., 47, 543 (1935). 1552*. Perez J. J., Sergent C., Action of Ultra¬ sonic Vibration on the Precipitant Properties of Pseudoglobin, Compt. Rend. Soc. Biol., 140, 415 (1946). 1553. Peronnet J., Biquard P., Versuche zur Anwendung der Ultraschallwellen auf die Photo- graphie, Sci. Ind. photogr. (3), 18, 161 (1947). 1554. Perwitzschky R., Zum Problem der Ein- ' wirkung ultraakustischer Schallwellen auf das schwerhorige Ohr., Zs. Hah- usw. Heilkunde, 32, 237 (1933), Arch. Ohren-, Nasen-, Kehlkopf- Heilkunde, 136, 124 (1933). 1555. Pesce B., Giacomini A., Dipendenza della velocita degle ultrasuoni della concentra- zione nella miscela metanolo-acqua, S.-A. Ric. Sci., 11, 619 (1940). 1556. P e t e r 1 i n A., Kinetische Theorie der akusti- schen Doppelbrechung in niedermolekularen Fliissigkeiten, Mitt. Naturwiss. Ges. Laibach, 2, 24 (1941). 1557. Petersen O., Entwicklung einer optischen Methode zur Messung von Ultraschallabsorptionen in Gasen und Fliissigkeiten, Phys. Zs., 41, 29 (1940). 1558. Petersen W., Der EinfluB der Zerteilung auf die Wirksamkeit wasserunloslicher Schwimmittel Metall u. Erz, 34, 367 (1937). 1559. P e t r a 1 i a S., Sopra la birifrengenza provocata nei liquidi da ultrasuoni, Cim. (N, S.), 17, 378 (1940). 1560. P e t r a 1 i a S., Sopra il dicroismo per ultrasuoni di sospensioni cristalline, Cim. (N. S.), 17, 498 (1940). 1561. Petrzilka V., Langsschwingungen von kreis- formigen Quarzplatten, Ann. d. Phys. (5), 23, 156 (1935). 1562. Petrzilka V., Langsschwingungen von recht- eckigen Quarzplatten, Zs. f. Phys., 97, 436 (1935). 1563. Petrzilka V., Zachoval L., Sichtbarma- chungen von Schwingungen einer Quarzplatte mittels der Schlierenmethode, Zs. f. Phys., 90 700 (1934). 1564. P f r i e m H., Zur Theorie ebener Druckwellen mit steiler Front, Akust. Zs., 6, 222 (1941). 1565. Pielemeier W. H., The Pierce Acoustic Interferometer as an Instrument for the Deter¬ mination of Velocity and Absorption, Phys Rev., 34, 1184 (1929). 1566. Pielemeier W. H., Absorption and Velocity of High Frequency Sound in Oxygen, Phys. Rev., 35, 1417 (1930). 1567. Pielemeier W. H., Ultrasonic Velocity and Absorption in Oxygen, Phvs. Rev., 36, 1005 (1930). 1568. Pielemeier W. H., Use of the Pierce Acou* stic Interferometer, Phys. Rev., 36, 1667 (1930). 1569. Pielemeier W. H., Supersonic Satellites and Velocity, Phys, Rev,, 37, 1682, (1931); 38, 1236 (1931). 1570. Pielemeier W. H., Supersonic Dispersion and Absorption in C02, Phys. Rev., 41, 833 (1932); 42, 436 (1932). 1571. Pielemeier W. H., Velocity and Absorption Measurements at Supersonic Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 174 (1932). 1572. Pielemeier W. H., Effect of Intensity on Supersonic Wave Velocity, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 37 (1935). 1573. Piel emeier W. H., Acoustical Detection of Purely Mechanical Vibrations in Quartz Plates, Phys. Rev., 52, 244 (1937). 1574. Pielemeier W. H., Acoustic Effect of Humi¬ dity in Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 10, 87 (1938). 1575. Pielemeier W. H., Supersonic Dispersion in Air, Phys. Rev., 52, 244 (1937). 1576. Pielemeier W. H., Acoustic Detection of Electrical Weak Vibrations in Quartz Plates, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 212 (1938). 1577. Pielemeier W. H., Velocity of Sound in Air, Journ. Acoust. Soc., 10, 313 (1939). 1578. Pielemeier W. H., Supersonic Measurements in Gases, Phys. Rev., 64, 44 (1943). 1579. Piel emeier W. H., Supersonic Measurements in C02 at 0° to 100° C, Journ. Acoust. Soc. Amer., 15, 22 (1943). 1580. Pielemeier W. H., Observed Classical Sound Absorption in Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 17, 24 (1945). 1581. Pielemeier W. H., Supersonic Insects, Journ. Acoust. Soc. Amer., 17, 337 (1945).
614 Библиография 1582. Pielemeier W. Н., Seeing Summer Sounds, Sci. Monthly, 62, 450 (1946). 1583. Pielemeier W. H., Byers W. H., Super¬ sonic Measurements in C02 and H20 at 98° C, Journ. Acoust. Soc. Amer., 15, 17 (1943). 1584. Pielemeier W. H., Hardy H. C., Corre¬ ctions on the Measurements of the Velocity of Sound Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 13, 80 (1941). 1585. Pielemeier W. H.,Saxton H. L., Tel¬ fair D., Supersonic Effects of Water Vapor in C02 and Their Relation to Molecular Vibra¬ tions, Journ. Chem. Phys., 8, 106 (1940). 1586. Pielemeier W. H., Telfair D., Super- sonics and the Effect of Water Vapor on Molecular Vibrations in C02, Phys. Rev., 55, 1127 (1939). 1587. Pierce G. W., Piezo-Electric Crystal Resona¬ tors and Crystal Oscillators Applied to the Preci¬ sion Calibration of Wavemeters, Proc. Amer. Acad. Boston, 59, 79 (1923). 1588. Pierce G. W., Piezo-Electric Oscillators Applied to the Precision Measurement of Sound in Air and Carbon Dioxyde at High Frequencies, Proc. Amer. Acad. Boston, 60, 271 (1925). 1589. Pierce G. W., Magnetostriction Oscillators, An Application of Magnetostriction to the Cont¬ rol of Frequency of Audio and Radio Electric Oscillations to the Production of Sound and to the Measurement of the Elastic Constants of Metals, Proc. Amer. Acad. Boston, 63, 1 (1928). 1590. Pierce G. W., Magnetostrictive Vibrator Brit. pat. No. 283116, 1928. 1591. Pierce G. W., Magnetostriction Oscillators, Proc. Inst. Rad. Eng., 17, 42 (1929). 1592. Pierce G. W., Schallwellensender- und Emp- fangseinrichtung, bei der ein Korper longitudinale Kontraktions- und Expansionsschwingungen aus- fuhrt, DRP Nr. 656468, 1932. 1593. Pierce G. W., The Songs of Insects, Journ. Franklin Inst., 236, 141 (1943). 1594. Pierce G. W., G r i f f i n D. R., Experimental Determination of Supersonic Notes Emitted by Bats, Journ. Mammal., 19, 454 (1938). 1595. Pierce G. W., Atherton, Noyes, Jr., An Improved Magnetostriction Oscillator, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 185 (1938). 1596. Pierce G. W., Atherton, Noyes, Jr., Theoretical and Experimental Investigation of the Transmission of Sound Over Reflecting Surface, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 193 (1938). 1597. Pierce G. W., Atherton, Noyes, Jr., Acoustic Signaling Along the Plane Boundary Between Two Media, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 74 (1938). 1598. Pietschack E., Herstellung einseitiger Mo- saikelektroden, DRP Nr. 694319, 1939. 1599. Pinkerton J. М. М., A Pulse Methode for the Measurement of Ultrasonic Absorption in * Liquids; Results for Water, Nature, 160, 128 (1947). 1600. Pinkerton J. М. М., Absorption of Ultraso¬ nic Waves in Acetic Acid, Nature, 162, 106 (1948). 1601. P i n о i r R., Relative Measurements of Ultra- ! sonic Energy in Water, Journ. Chim. Phys., 44, 254 (1947). 1602. Pins к у J., Supersonics in Metal Finishing, Amer. Electroplaters Soc. Monthly Rev., 32, 688 (1945). 1603. P i n t s с h J., Schallsender, bei dem ein bewe- glicher Leiter in einem von einem magnetischen WechselfluB durchsetzten Luftspalt schwingt, DRP Nr. 669911, 1934. 1604*. P i о n t e 1 1 i R., Influenza degli ultrasuoni sul potenziale di scarica dell’idrogeno, Lincei Rend., 27, 357 (1938). 1605. P i s h a г о t у P. R., On the Visibility of Ultra¬ sonic Waves, Proc. Ind. Acad. Sci., A4, 27 (1936). 1606. P i t t A., McKinley D. W. R., Variation with Temperature of the Piezoelectric Effect in Quartz, Canad. Journ. Res., 14, 57 (1936). 1607. Pitt A., Jackson W. J., Measurement of the Velocity of Sound in Low Temperature Li¬ quids at Ultrasonic Frequencies, Canad. Journ. Res., 12, 686 (1935). 1608. Погодаев К. H. Распределение интенсив¬ ности света в диффракционных спектрах на ультразвуках, при высоких напряжениях на квар¬ це, ЖТФ, 11, 474 (1941). 1609. Pohlman R., Sichtbarmachung von Ultra¬ schall in Gasen und seine Intensitatsmessung, Na¬ turwiss., 23, 511 (1935). . 1610. Pohlman R., Vorrichtung zum Feststellen von Storstellen in festen oder fliissigen Korpern mittels Schall- insbesondere Ultraschallwellen, DRP Nr. 741335, 1936. 1611. P о h man R., Uber die richtende Wirkung des Schallfeldes auf Suspensionen nicht kugelformi- ger Teilchen, Zs. f. Phys., 107, 497 (1937). 1612. PohlmanR., Verfahren zum bildmaffigen Sicht- barmachen und Messen einer Energieverteilung von therm., elektr., Schall-oder Ultraschallener- gie, DRP Nr. 710413, 1937. 1613. Pohlman R., Uber die Absorption des Ultra- schalls im menschlichen Gewebe und ihre Abhan- gigkeit von der Frequenz, Phys. Zs., 40, 159 (1939). 1614. Pohlman R., Lassen sich durch Ultraschall therapeutische Wirkungen erzielen? Forsch. u. Fortschr., 15, 187 (1939). 1615. Pohlman R., Ober die Ausbreitung und Absorption von Ultraschall im menschlichen Ge¬ webe und seine therapeutische Wirkung bei Ischias und Plexusneuralgie, Verh. deutsch. phys. Ges. (3), 20, 52 (1939). 1616. Pohlman R., Ober die Moglichkeit einer aku¬ stischen Abbildung in Analogie zur optischen, Zs. f. Phys., 113, 697 (1939). 1617. Pohlman R., Ober die Moglichkeit einer Sicht durch undurchsichtige Medien auf Grund von Schallabbildungen, Forsch. u. Fortschr., 16, 248 (1940); Res. and Progr., 7, 71 (1941). 1618*. Pohlman R., Zur Frage der Ultraschall- therapie, Umschau, 14, 225 (1940). 1619*. Pohlman R., Die Ultraschalltherapie. Quan¬ titative Angaben zu ihrem Wirkungsmechanis- mus, Deutsche med. Wschr., 73, 373 (1948). 1620. Pohlman R., Materialdurchleuchtung mittels schalloptischer Abbildungen, Zs. angew. Phys., 1, 181 (1948). 1621*. Pohlman R., Hintzelmann U., Die Verwendung von Ultraschall in der Therapie, Fiat-Rev. of Germ. Sci., 22, Biophysik, II, 260 (1948). 1622*. Pohlman R., Par о w - S о u с h о n E., Schlungbaum E., Ober die Temperatur- verteilung im lebenden, menschlichen Organismus bei Ultraschalleinstrahlung., Klin. Wschr., 26,277 (1948).
Библиография 615 1623*. Р ohl man R., Richter R., ParowE., Uber die Ausbreitung und Absorption von Ultra¬ schall im menschlichen Gewebe und seine thera- peutische Wirkung an Ishias und Plexus neuralgie, Deutsche med. Wschr., 65, 251 (1939). 1624*. Pohlman R., Wolpers C., Ober das Verhalten histologischer Suspensionen im Ultra- schallfeld, Kolloid. Zs., 109, 106 (1944). 1625. Полоцкий И. Г., Свечение воды при дей¬ ствии ультразвука, ЖОХ, 8, 1691 (1938). 1626. Полоцкий И. Г., Химическое действие ка¬ витаций, ЖОХ, 17, 1048 (1947). 1627. Полоцкий И. Г., Определение N02, N03 и Н202 в воде, экспонированной в ультразвуковом поле, ЖОХ, 17, 649 (1947). 1628. Померанчук И., The Dependence of Sound Absorption in Dielectrics on Frequency and Tem¬ perature, Journ., of Phys. USSR, 7, 266 (1943). 1629. Ponzio М., Les ultrasons en biologie, Nuntius radiol., 4, 211 (1936). 1630. Попов К. Получение маргариновых эмульсий при помощи ультразвука, Масла и жиры, 12, 397 (1936). 1631. Porter С. W., Young L., A Molecular Re¬ arrangement Induced by Ultrasonic Waves, Journ. Amer. Chem. Soc., 60, 1497 (1938). 1632. Porter H. B., Supersonic Oscillator, Ind. Eng. Chem., 12, 748 (1940). 1633. Porter R. W., High Intensity Sound Waves now Harnessed for Industry, Chem. Eng., 55, 100, 115 (1948). 1634. P r e k e г М., Ober Ultraschallwellen und ihre chemische, biologische und medizinische Wirkungs- weise, Dissertation, Koln, 1941. 1635. Price W. J., Ultrasonic Reflections by Domains in Rochellesalt Single Crystals, Phys. Rev., 73, 1132 (1948). 1636. Primakoff H., The Translational Dispersion of Sound in Gases, Phys. Rev., 61, 740 (1942); Journ. Acoust. Soc. Amer., 14, 14 (1942). 1637. Primakoff H., Klein M. J., Keller J. B.,Carstensen E. L., Diffraction of Sound Around a Circular Disk., Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 132 (1947). 1638. Prosad K-, Sharan S., Supersonic Vibra¬ tions Set up in a Zinc Bar Undergoing Transverse Vibrations, Nature, 131, 803 (1933). 1639. Прозоров П., Сжимаемость водных рас¬ творов сильных электролитов, ЖФХ, 14, 384, 391 (1940). 1640. Прозоров П., Н о з д р е в В., О темпера¬ турной зависимости скорости ультразвука в жидкостях, ЖЭТФ, 9, 625 (1939). 1641. П р о т а с И. Р., Действие ультразвуковых ко¬ лебаний на фотографические эмульсии, Кино- фотопром., 6, 38 (1940). 1642. ПротопоповБ.А., Авторское свидетельство № 59911, 1938. 1643. Prudhomme R. О., Grabar P., Etude de la denaturation des proteides. I. Action des ultra- sons sur les proteides du serum de cheval normal et sur les acides amines cycliques, Bull. Soc. chim. Biol., 29, 122 (1947). 1644. Пшеницин H. H., Сидоров H. В., Стернина Д. Г., Облучение ультразвуком расплава аммиачного катализатора, Журн. при- кладн. химии, 13, 76 (1940). 1645. П у м п е р Е. Я., Messungen der Geschwindig- keiten der Ultraschallwellen bei geringem Druck, Sow. Phys., 8, 300 (1935). 1646. Пумпер E. Я-, The Absorption of Ultrasonic Waves in Air and in Monoatomic Gases, Journ. of Phys. USSR, 1, 411 (1939). 1647. Пумпер E. Я.,0 методике измерения погло¬ щения ультразвука, ДАН СССР, 49, 581 (1945). 1648. Quetelet L. A. J., Sur certaines bandes со- lorees, Corresp. phys. math., 5, 394 (1829.) 1649. Quigley Th. H., Velocity of Sound in Gases at Temperatures Below the Ice Point, Phys. Rev., 60, 173 (1941). 1650. Quigley Th. H., An Experimental Determi¬ nation of the Velocity of Sound in Dry C02-Free Air and Methane at Temperatures Below the Ice Point, Phys. Rev., 67, 298 (1945). 1651. Q u i m b у S. L., On the Experimental Determi¬ nation of the Viscosity of Vibrating Solids, Phys. Rev., 25, 252, 558 (1925). 1652. Quinn J., Absorption of Ultrasonic Waves in Benzene, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 185 (1946). 1653. Quirk A. L., The Absorption of Ultrasonic Wa¬ ves in Liquids, Dissertation, Catholic Univ. of America, Waschington, 1934. 1654. Quirk A. L., R о с k G. D., A Sonic Interfe¬ rometer for the Study of Absorption in Liquids, Rev. Sci. Instr., 6, 6 (1935). 1655. Railstone W., Supersonic Dispersion in Vapors, Journ. Acoust. Soc. Amer., 11, 107(1939). 1656. Railstone W., Richardson E. G., The Effect of Pressure on Supersonic Dispersion in Gases, Proc. Phys. Soc., 47, 533 (1935). 1657. R a i t t R. W., The Vertical Reflection of Super¬ sonic Sound from the Sea Bottom, Phys. Rev., 72, 745 (1947). 1658. Raman C.V., Nagendra Nath N.S., The Diffraction of Light by High Frequency Sound Wa¬ ves, I, Proc. Indian Acad. Sci., A2, 406 (1935). 1659. Raman С. V., Nagendra Nath N. S., The Diffraction of Light by High Frequency Sound Waves, II, Proc. Indian Acad. Sci., A2, 413 (1935). 1660. Raman С. V., Nagendra Nath N. S., The Diffraction of Light by High Frequency Sound Waves, III, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 75 (1936). 1661. Raman С. V., Nagendra Nath N. S., The Diffraction of Light by High Frequency Sound Waves, IV, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 119 (1936). 1662. Raman С. V., Nagendra Nath N. S., The Diffraction of Light by High Frequency Sound Waves, V, Proc. Indian Acad. Sci., A3, 459 (1936). 1663. Raman С. V., Nagendra Nath N. S., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, Nature, 138, 616 (1936). 1664. Raman С. V., R а о В. V. R aghaven dr a, Acoustic Spectrum of Liquids, Nature, 139, 584 (1937). 1665. Raman С. V., RaoB.V. Raghavendra, Light Scattering and Fluid Viscosity, Nature, 141, 242 (1938). 1666. Raman С. V., Venkateswaran C. S. Debye Heat Waves in High Viscous Liquids, Nature, 142, 791 (1938). 1667. Raman С. V., Venkateswaran C. S., Rigidity of Liquids, Nature, 143, 798 (1939).
616 Библиография 1668. Randall С. R., Ultrasonic Measurements of the Compressibility of Solutions and of Solid Particles in Suspensions, Bur. Stand. Journ. Res., 8, 79 (1932). 1669. Randolph A., Ober die Digestion peptisier- ten Bromsilbers, Zs. f. Phys., 103, 414 (1936). 1670. R a о A. L.S.,B hatnagar A. S., P a n с h o- 1 у М., Ultrasonic Velocity in Liquid Mixtures and Compound Formation, Journ. Sci. Ind. Res., B6, 35 (1947). 1671. Rao K. Nagabhushana, Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, Proc. Indian Acad. Sci., A8, 124 (1938). 1672. Rao K. Nagabhushana, Diffraction of Light by Supersonic Waves, I, Proc. Indian Acad. Sci., A9, 422 (1939). 1673. Rao M. R., Sound Velocity and Intermolecular Forces, Current Sci., 8, 510 (1939). 1674. Rao M. R., Relation Between Velocity of Sound in Liquids and Molecular Volume, Indian Journ. Phys., 14, 109 (1940). 167. 1675. Rao M. R., On a Magneto-Acoustic Effect, Phys. Rev., 60, 156 (1941). 1676. Rao M. R., Velocity of Sound in Liquids and Chemical Constitution, Journ. Chem. Phys., 9 682 (1941); 14, 699 (1946). 1677. Rao P r a s a d a G. H. S. V., Ultrasonic Velo¬ cities in Rock Sections, Nature, 157, 590 (1946). 1678. Rao PrasadaG. H.S. V., Anisotropy in the Elastic Behaviour of Rocks, Proc. Indian Acad. Sci., A25, 238 (1947). 1679. Rao Raghavendra В. V., Dispersion of Sound Velocity in Liquids, Nature, 139, 885 (1937). 1680. Rao Raghanvendra В. V., Dispersion of Acoustic Velocity in Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A8, 163 (1938). 1681. Rao Raghavendra В. V., S u b b a D. S., R a m a i у a, An Explanation of the Diminished Acoustic Velocity in Fluids at High Frequencies. Phys. Rev., 60, 615 (1941). 1682. Rao Ramachandra B., Very High Fre¬ quency Sound Velocities in Acetone Water Mix¬ tures, Proc. Indian Acad. Sci., A25, 190 (1947). 1683. Rao Ramachandra B., Elastic Constants of Garnets, Proc. Indian Acad. Sci., A22, 194 (1945). 1684. Rao Ramachandra B., Torsional Oscil¬ lations in Quartz Plates, Proc. Indian Acad. Sci., A25, 195 (1947). 1685. Rao SundaraR. V. G., Elastic Constants of Ammonium Alum, Current Sci., 17, 50 (1948). 1686. Rapuano R. A., Ultrasonic Absorption from 75 to 280 Mc/sec., Phys. Rev.,. 72, 78 (1947). 1687. Rasmussen R. С. H., Ober die Absorption des Schalles in triiben Medien, Medd. Dansk. Vid. Selskab., 18, Nr. 11, 15 (1941). 1688. R a u М. А., С о v i n d a, Diffraction of Light by Superposed Ultrasonic Waves, Proc. Indian Acad. Sci., A8, 6 (1938). 1689. Ravindranath Т., Ultrasonic Velocity in Liquids at High Frequencies, Proc. Indian Acad. Sci., A25, 235 (1947). 1690. Rayleigh, The Theorie of Sound, London, 1926; New York, 1945. [Имеется русский пере¬ вод: Релей, Теория звука, т. I, М.—Л., 1940; т. II, М.—Л., 1944.] 1691. Rayleigh, On the Cooling of Air by Radia¬ tion and Conduction and on +he Propagation of Sound, Phil. Mag., 47, 308 (1899). .1692. Rayleigh, On the Momentum and Pressure of Gaseous Vibrations and on the Connexion with Virial Theorem, Phil. Mag. (6), 10, 364 (1905). 1693. Rayleigh, On the Pressure Developed in a Liquid During the Collapse of a Spherical Cavity, Phil. Mag. (6), 34, 94 (1917). 1694. Read Th. A., The Internal Friction of Single Metal Crystals, Phys. Rev., 58, 371 (1940.) 1695. R e g g i a n i М., Influence des electrolytes sur la formation et la stabilite des colloides metalli- ques obtenues par les ultrasons, Compt. Rend., 200, 123 (1935). 1696. R e g g i a n i М., Proprietes des colloides me- talliques obtenues par les ultrasons, Journ. chim. Phys., 33, 188 (1936). 1697. Reid Ch. D., Some Investigations into the Velocity of Sound at Ultrasonic Frequencies Using Quartz Oscillators, Phys. Rev., 35, 814 (1930). 1698. Reid Ch. D., Notes on the Effect of Distance from the Source on the Velocity of Sound at Ultrasonic Frequencies, Phys. Rev., 37, 1147 (1931). 1699. Reid Ch. D., Studies in Supersonics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 174 (1932). 1700. Reis A., Entgasen von Metallen, Brit. pat. Nr. 479933, 1936; Fr. pat. Nr. 823995, 1937. 1701. R e i J3 n e r R., Der senkrechte und schrage Durch- tritt einer in einem fliissigen Medium erzeugten ebenen Dilatations-(Longitudinal-) Welle durch eine in diesem Medium befindliche planparallele feste Platte,. Helv. phys. Acta, 11, 140 (1938). 1702. Reitz J. R., M u e s e r R. E., Two Parabolic Reflector Underwater Transducers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 35 (1947). 1703. R e n d a 1 1 G. R., Dispersion of Sound Velocity in Some Alcohols, Proc. Indian Acad. Sci., A16, 369 (1942). 1704*. Reuter F., Erfahrungen mit dem O-Strahler, Zs. Hals- usw. Heilkunde, 31, 397 (1923). 1705. Rheinmetall Borsig A. G., Ardenne М., Geftigebeeinflussung von Metallen und anderen Werkstoffen, DRP Nr. 687903, 1936. 1706. Rhodes J. E., Jr., Dispersion of the Velocity of Sound in Normal and Para-Hydrogen, Phys. Rev., 70, 91 (1946). 1707. Rhodes J. E., Jr., The Velocity of Sound in Hydrogen When Rotational Degrees of Freedom- fail to be Excited, Phys. Rev., 70, 932 (1946). 1708. Rich D. L., P i e 1 e m e i e r W. H., Absorp¬ tion of High Frequency Sound, Phys. Rev., 25, 117 (1925). 1709. Richards W. Т., An Intensity Gauge for Supersotlic Radiation in Liquids, Proc. Nat. Acad. Sci., Washington, 15, 310 (1929). 1710. Richards W. Т., The Chemical Effects of High Frequency Sound Waves, II. A Study of Emulsifying Action, Journ. Amer. Chem, Soc., 51, 1724 (1929). 1711. R i с h a r d s W. Т., The Heating of Liquids by the Absorption of Sound and Its Relation to the Energy of Intense High Frequency Sound Waves, Proc. Nat. Acad. Sci., Washington, 17, 611 (1931). 1712. Richards W. Т., A Method the for Determi¬ nation of the Velocity of Sound in Solids, Science, 76, 36 (1932). 1713. Richards W. Т., Some Chemical Aspects of the Dispersion and Absorption of Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 173 (1933).
Библиография 617 1714. Richards W. Т., Acoustical Studies, II. The Behavior of a Gas With Several Independent Internal Energy States, Journ. Chem. Phys., 1, 863 (1933.) 1715. Richards W. Т., Comment on the Paper by М. E. Rose, Entitled: On the Dispersion of Sound. Consideration of Three Energy Levels, Journ. Chem. Phys., 2, 263 (1934). 1716. Richards W. Т., Acoustical Studies. V. The Collision Efficiencies of Deuterium and Hydrogen in Exciting the Lower Vibrational States of Ethyle¬ ne, Journ. Chem. Phys., 4, 561 (1936). 1717. Richards W. Т., Loomis A. L., The Chemical Effects of High Frequency Sound Waves, Journ. Amer. Chem., Soc., 49, 3086 (1927). 1718. Richards W. Т., R e i d J. A., Dispersion of Sound in Several Gases and its Relation to the Frequency of Molecular Collisions, Nature, 130, 739 (1932). 1719. Richards W. Т., R e i d J. A., The Velocity of Dissociation of Nitrogen Tetroxide by the Method of Sound Waves, Journ. Amer. Chem. Soc., 54, 3014 (1932). 1720. Richards W. Т., R e i d J. A., The Disper¬ sion of Sound in Nitrogen Tetroxide and its Inter- - pretation in Terms of Dissociation Rate, Journ. Chem. Phys., 1, 114 (1933). 1721. Richards W. Т., Reid J. A., Further Observations Concerning the Propagation of Sound in N204, Journ. Chem. Phys., 1, 737 (1933). 1722. Richards W. Т., Ried J. A., Acoustical Studies, III. The Rates of Exitation of Vibratio¬ nal Energy in Carbon Dioxide, Carbon Disulfide and Sulfur Dioxide, Journ. Chem. Phys., 2, 193 (1934). 1723. Richards W. Т., R e i d J. A., Acoustical Studies, IV. The Collision Efficiencies of Various Molecules in Exciting the Lower Vibrational States of Ethylene Together with Some Observations Concerning the Excitation of Rotational Energy in Hydrogen, Journ. Chem. Phys., 2, 206 (1934). 1724. Richardson E. G., A. Note on Supersonic Methods, Journ. Acoust. Soc. Amer., 4, 177 (1933). 1725. Richardson E. G., Supersonic Dispersion in Gases, Proc. Roy. Soc., 146 A, 56 (1934). 1726. Richardson E. G., Supersonics in Relation to Molecular Constitution, S. A. Rep. Progr. in Phys., 4, 67 (1938). 1727. Richardson E. G., Supersonic Dispersion and Infrared Radiation, Nature, 143, 638 (1939). 1728. Richardson E. G., The Propagation of Supersonics in Liquids, Proc. Phys. Soc., 52, 480 (1940). 1729. Richardson E. G., The Velocity of Sound: A Molecular Property, Nature, 158, 296 (1946). 1730. Richardson M. L. F., Apparatus for War¬ ning a Ship of Its Approach to Large Objects in a Fog, Brit. pat. No. 9423, 1912. 1731. Richardson M. L. F., Apparatus for War¬ ning a Ship at Sea of Its Nearness to Large Objects Wholly or Partly under Water, Brit. pat. No. 11125, 1912. 1732. Richter G., Zur Frage des Schallstrahlungs- druckes, Zs. f. Phys., 115, 97 (1940). 1733. Rieckmann P., Ultraschallabsorption in Quecksilber, Phys. Zs., 40, 582 (1939). 1734. R i n g о G. R., F i t z g e r a 1 d J. W., H u r d- 1 e B. G., Propagation of Ultra-High-Frequency Sound in Mercury, Phys. Rev., 72, 87 (1947). 1735. Ritter K., Verbesserung der Backfahigkeit, DRP Nr. 657161, 1933. 1736. Rivers F. М., Smadel J. E., Cham¬ bers L. a., Effect of Intense Sonic Vibrations on Elementary Bodies of Vaccinia, Journ. Exp Med 65, 677 (1937). 1737. Robinson D. М., The Supersonic Light Cont¬ rol Its Application to Television with Special Reference to the Scophony Television Receiver, Proc. Inst. Rad. Eng., 27, 483 (1939). 1738. R о с a r d Y., L'absorption du son dans l'atmo- spheere. Une tentative d'explication, Journ. de phys. et rad. (7), 4, 118 (1933). 1739. R о с a r d Y., Sur l'absorption du son dans les gaz notamment aux frequences tres elevees, Rev. d'acoust., 3, 47 (1934). 1740. Rocard Y., Propagation des ondes acousti- ques d'amplitude finie, Rev. d'acoust., 3, 193 (1934). 1741. Rocard Y., Sur l'absorption quantique du son dans les gaz, Compt. Rend., 198, 802 (1934). 1742. Rocard Y., Propagation et absorption du son, Paris, 1935. 1743. R о d d a m Т., Radar in Nature, Pulse Techni¬ que at Supersonic Frequencies, Wireless World, 52, 286 (1946). 1744. R o h r i с h K., Ausbreitungsgeschwindigkeit ult- raakustischer Schwingungen in zylindrischen Sta- ben, Zs. f. Phys., 73, 813 (1932). 1745. R o t g a r H., Abhangigkeit der Ultraschallbeu- gurtgsfiguren bei Glasern von der Prismenform, Naturwiss., 28, 644 (1940). 1746. Rogers H. H., The Relation of Relative Hu¬ midity to the. Absorption of §upersonic Waves in Various Mixtures of C02, Phys. Rev., 41, 369 (1932). 1747. Rogers H. H., Absoprtion of Supersonic Waves in Mixtures of Air and Carbon Dioxide at Dif¬ ferent Relative Humudities, Phys. Rev., 45, 208 (1934). 1748. Rogowski F., Sollner H., Vorlau- figer Bericht iiber die Bedeutung der Gasphase fiir die Bildung von Emulsionen, Zs. f. Phys. Chem., A166, 428 (1933). 1750. P о й x И. Л., ШтаркерманА. С., О рас¬ щеплении сахарозы ультразвуком, ДАН СССР, 39, 15 (1943). 1751. Rommel О., Ober die Einwirkung von Ultra¬ schall auf Hochpolymere, Dissertation, Stuttgart, 1939. 1752. Rose E. М., Dispersion of Sound, Considerations of Three Energy Levels, Journ. Chim. phys., 2, 260 (1934). 1753. Rose E. М., The Variation of the Adiabatic Elastic Moduli of Rocksalt with Temperature Between 80 and 270° K, Phys. Rev., 49, 50 (1936). 1754. Rose М., Savornie J., Hasanova J., Sur l'emission d'ondes ultrasonores par les Abeil- les domestiques, Compt. Rend., 227, 912 (1948). 1755. R о u у e г М., G r a b a r P., Etude du mecha- nisme de Paction des ultrasons sur les microbes, Ann. de l'Inst. Pasteur, 73, 215 (1947). 1756. Rouyer M.,Grabar P., Prudhomme R. O., Action des ultrasons sur les antigenes, Compt. Rend. Congres Intern, de Microbiologie de Copenhaugue, 1947. 1757. Rowe R. G., Ultrasonic Communications, Radio News, 34, 48 (1945).
618 Библиография 1758. Roy A. S., R о s е М. R., The Rotational Disper¬ sion of Suond in Hydrogen, Phys. Rev. (2), 47, 335 (1935); Proc. Roy. Soc., 149A, 511 (1935). 1759. Ржевкин H. С., К вопросу о волновом поле пьезокварцевого излучателя, ДАН СССР, 16, 275 (1937). 1760. Ржевкин Н. С., Островский Е., Die Herstellung von Emulsionen und Kolloidlo- sungen mit Hilfe des Ultraschalls, Acta phys.- chim. USSR, 1, 741 (1935). 1761. R u b i s s о w G. A., Behandlung von geschmol- zenen Metallen, Glas oder dgl. mit Schall-oder Ultraschallwellen, Fr. pat. Nr. 850363, 1939. 1762. R u d n i с k I., Rothenberg H. C., A Small High Frequency Microphone, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 594 (1948). 1763. Ruedy R., On the Propagation of Longitudinal Waves in Cylindrical Rods, Canad. Journ. Res., 5, 149 (1931). 1764. Ruedy R., On the Sound Field in the Neigh¬ borhood of an Oscillating Plane Disk, Canad. Journ. Res., 5, 297 (1931). 1765. Ruedy R., Propagation of Ultrasound in Solid Cylinders (Transverse Waves), Canad. Journ. Res., 7, 86 (1932). 1766. Ruedy R., Anomalous Dispersion of Sound in Solid Cylindrical Rods, Canad. Journ. Res., A13, 10 (1935). 1767. Ruedy R., Propagation and Resonance of Lon¬ gitudinal Waves in Prismatic Rods, Canad. Journ. Res., A14, 48 (1936). 1768. Ruedy R., Propagation and Resonance of Composite Waves in Prismatic Rods, Canad. Juorn. Res., A14, 66 (1936). 1769. R iifer W., Absorptionsmessungen von Ultra¬ schallwellen in elektrolytischen Losungen, Ann. d. Phys. (5), 41, 301 (1942). 1770. R u m m e 1 Th., E s m a г с h W., В e u t h e r K., Entgasung von Aluminium durch Schall- und Ultraschall, Metallwirtsch., 19, 1029 (1940). 1771. R u m m e 1 Th., Schmitt K., Untersuchung iiber den EinfluB von Ultraschall auf die gal- vanische Abscheidung von Kupfer und Zink, Korros. u. Metallschutz, 19, 101 (1943). 1772. Russel B. R., Wahlin H. B., Vibrator for Treating Small Samples of Biological Materials, Rev. Sci. Instr., 19, 277 (1948). 1773. Russel J., V., Pellet H. E., Supersonic Testing in a Steel Plant, Iron Age, 157, 38 (1946). 1774. Rust H., Mehrfach-Reflexionen beim Echoloten auf weichem Grund, Naturwiss., 23, 387 (1935). 1775. Rutgers A. J., Zur Dispersionstheorie des Schalles, Ann. d. Phys. (5), 16, 350 (1933). 1776. Rutgers A. J., Bemerkung zu den von Ultra¬ schallwellen hervorgerufenen Potentialdifferenzen in Losungen, Physica, 5, 46, (1938). 1777. Rutgers A. J., Supersonic Vibration Poten¬ tials and Centrifugation Potentials, Nature, 157, 74 (1946). 1778. Рытов С. М., Диффракция света на ультразву¬ ках, ДАН СССР, 2, 223 (1936); 3, 151 (1936). 1779. Рытов С. М., О диффракции света на ультра¬ звуках, ЖЭТФ, 5, 843 (1935); Sow. Phys., 3, 626 (1935). 1780. S а b у J. S., Т h о г р е Н. A., Ultrasonic Am¬ bient Noise in Tropical Jungles, Juorn. Acoust. Soc. Amer., 19, 271 (1946). 1781. Sacerdote G., Microfoni per ultrasuoni, Alta Frequenza, 2, 516 (1933). 1782. S a с h e r K., Die Abhangigkeit der Schallge- schwindigkeit von der Konzentration in einem di- pol-dipollosen Fliissigkeitsgemisch., Phys. Zs., 41, 360 (1940). 1783. Sack R., Versuche mit Ultraschall, Helv. phys. Acta, 7, 657 (1934). 1784. Sadakiyo G., Siraisi Т., Erniedrigung des Entflammungspunktes von Mineralol durch Ultraschallwellen, Res. Elektrotechn. Lab. To¬ kyo, 430, 10 (1939). 1785. S a h а у В. К., A. New Aspect of Ultrasonics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 17, 283 (1945). 1786. S a k a d i Z., On the Dispersion of Sound Waves Considering the Effects of Heat Conduction and Viscosity, Proc. Phys. Math. Soc. Japan (3), 23, 208 (1941). 1787. Salceanu C., La vitesse du son dans les li- quides par une methode de resonance, Compt. Rend., 208, 83 (1939). 1788. Salceanu C., Vitesse du son dans les liquides, Bull. Acad. Roum., 24, 466, 473 (1942). 1789. Salisbury W. W., Porter C. W., An Efficient Piezoelectric Oscillator, Rev. Sci. Instr., 10, 269 (1939). 1790. Salisbury W. W., Porter C. W., An Improved Magnetostriction Oscillator, Rev. Sci. Instr., 10, 142 (1939). 1791. Sanders F. H., Diffraction of Light by Ultra¬ sonic Waves, Nature, 138, 285 (1936). 1792. Sanders F. H., Intensity Measurements in the Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, Canad. Journ. Res., A14, 158 (1936). 1793. Sanders F. H., Transmission of Sound Through Plates at Oblique Incidence, Phys. Pev. (2), 55, 1127 (1939); Canad. Journ. Res., A17, 179 (1939). 1794. S a n e у о s i Z., Heat-Conduction Damping of Pulsating Gas Bubble in Liquid Which Resonates to Supersonic Wave, Journ. Electrotechn. (Ja¬ pan), 5, 49 (1941). 1795. Sasagawa K., Einfliisse der Ultraschallwellen auf Sprossen, Bliihen und die Anderungen der Blatter, Journ. med. Sci. Biophys. Japan, 5, 159 (1939). _ 1796. S a t a N., Ober die Bedeutung der Gasphasen fiir die mechanische Synthese disperser Quecksilber- systeme (Schiittelsynthese und Ultraschallwellen- synthese), Kolloid. Zs., 71, 48 (1935). 1797. S a t a N., Ober den EinfluB von Ultraschallwel¬ len auf die Koloidloslichkeit, III. Ober die Pep- tisation von Kohle in Athylather, Kolloid. Zs., 81, 182 (1937). 1798. S a t a N., Ober die Einwirkung von Ultraschall¬ wellen auf die Kolloiderscheinungen, VI. Mittei- lung: Ober den EinfluB von Ultraschall auf das Drehungsvermogen von hochmolekularen Sub- stanzen kolloider Natur, I. Versuche an Gelati- nelosungen, Kolloid. Zs., 87, 186 (1939). 1799. S a t a N., Ober den EinfluB von Ultraschall auf das Drehungsvermogen von hochmolekularen Substanzen kolloider Natur, II. Versuche an Tan- ninlosungen, Kolloid. Zs., 88, 182 (1939). 1800. S a t a N., H a r i s a k i J., Ober die Wirkung von Ultraschallwellen auf die Kolloiderscheinun¬ gen, VII. Die Untersuchung der Wirkung auf die Losung von Rohrzucker, Bull. Chem. Soc. Japan, 15, 180 (1940). 1801. S a t a N., I t о S., The Irregular Series of Col¬ loidal Solutions Due to Electrolytes, V. The Conditions of Coagulation Experiments with Spe¬
Библиография 619 cial Consideration of Supersonic Action, Bull. Chem. Soc. Japan, 17, 56 (1942). 1802. S a t a N., Nakasima K., Action of Super¬ sonic Waves on Colloidal Phenomena. VIII. Oxi¬ dative Decomposition of Potassium Iodide Solu¬ tion by Suppersonic Waves, Bull. Chem. Soc. Japan, 18, 220 (1943). 1803. S a t a N., N a r u s e N., Uber die Wirkung von Ultraschallwellen auf die Kolloiderscheinungen, V. Mitteilung: Uber den EinfluB auf die Tixotro- pie, 1. Untersuchung an tixotropen Systemen von Aluminiumhydroxyd, Kolloid. Zs., 86, 102 (1939). 1804. Sata N., Naruse N., Uber die Wirkung von Ultraschallwellen auf die Kolloiderscheinungen, V. Mitteilung: Uber den EinfluB auf die Tixotro- pie, 2. Untersuchungen an tixotropen Systemen von Eisenhydroxyd, Kolloid. Zs., 89, 341 (1939). 1805. Sata N., Ni wase Y., Uber die Wirkung der Ultraschallwellen auf die Kolloiderscheinungen, IV. Die Peptisation von Quecksilbersulfid, Kol¬ loid. Zs., 81, 294 (1937). 1806. Sata N., Okuyama H., Action of Super¬ sonic Waves on Colloidal Phenomena. IX. Pepti¬ zation of Very Pure Mercure Sulfide Precipitate by Supersonic Waves, Bull. Chem. Soc. Japan, 18, 331 (1943). 1807. Sata N., Watanabe S., Uber den EinfluB von Ultraschallwellen auf die Kolloidloslichkeit von Metallhvdroxyden. 1. Kolloid. Zs., 73, 50 (1935). 180o. Sata N., Watanabe S., Uber den Ein¬ fluB von Ultraschallwellen auf die Kolloidloslich¬ keit von Metallhydroxyden, II. Kolloid. Zs., 78, 277 (1937). 1809. S a u t e r E., Sterilisieren von Fliissigkeiten ins- besondere von Milch, DRP Nr. 739170, 1940. 1810. Saxton H., Propagation of Sound and Super¬ sonic Waves in Gases, Phys. Rev., 45, 749 (1934). 1811. Saxton H., Theory of Acoustic Effects of Hu¬ midity in C02, Journ. Acoust. Soc. Amer., 10, 87 (1938). 1812. Saxton H., Propagation of Sound in Gases, Journ. Chem. Phys., 6, 30 (1938). 1813. Saxton H., Sound Absorption and Velocity in Mixtures, Journ. Chem. Phys., 6, 168 (1938). 1814. Schaaffs W., Ein Schlierenversuch liber die Schwingungsform einer diinnen Quarzscheibe, Zs. f.. Phys., 105, 576 (1937). 1815. Schaaffs W., Die Schallgeschwindigkeit von Losungen and ihre Beziehungen zur Schallgesch¬ windigkeit des gelosten Stoffes, Zs. f. Phys., 105, 658 (1937). 1816. Schaaffs W., Zur Bestimmung von Mole- kiilradien organischer Fliissigkeiten aus Schallge¬ schwindigkeit und Dichte, Zs. f. Phys., 114, 110 (1939). 1817. Schaaffs W., Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit und Konstitution orga¬ nischer Verbindungen, Zs. f. Phys., 114, 251 (1939). 1818. S с h a a f f s W., Bemerkungen zur Berechnung des Molekiilradius aus Molvolumen und Schallge¬ schwindigkeit, Zs. f. Phys., 115, 69 (1940). 1819. Schaaffs W., Ober Schallgeschwindigkeit und Konstitution in fliissigen organischen Verbin¬ dungen, Ann. d. Phys. (5), 40, 393 (1941). 1820. Schaaffs W., Untersuchungen uber Schall¬ geschwindigkeit und Konstitution, I. Die Schall¬ geschwindigkeit in organischen Fliissigkeiten, Zs. phys. Chem., 194, 28 (1944). 1821. Schaaffs W., Untersuchungen uber Schall¬ geschwindigkeit und Konstitution, II. Die Zusam- menhange zwischen Schallgeschwindigkeit und Molekiilstruktur, Ihre Anwendungen auf reine Kohlenwasserstoffe, Zs. phys. Chem., 194, 39 (1944). 1822. Schaaffs W., Untersuchungen iiber Schallge¬ schwindigkeit und Konstitution, III. Die Zusam- menhange zwischen Schallgeschwindigkeit und Molekiilstruktur bei kohlenstoffverbindungen mit Sauerstoff-, Stickstoff- und Halogenatomen, Zs. phys. Chem., 194, 66 (1944). 1823. Schaaffs W., Untersuchungen iiber Schall¬ geschwindigkeit und Konstitution, IV. Schall¬ geschwindigkeit und Dipolmoment, Zs. phys. Chem., 194, 170 (1944). 1824. Schaaffs W., Ober einen vermuteten Ef- fekt des magnetischen Feldes auf die Schallge¬ schwindigkeit, Ann. d. Phys. (6), 2, 158 (1948). 1825. Schaaffs W., Ober die Schallgeschwindig¬ keit in Fliissigkeiten als Funktion ihrer Struktur, Zs. Naturforsch., 3, 396 (1948). 1826. Schaaffs W., Ober die Schallgeschwindigkeit in einigen organischen Fliissigkeiten, Zs. phys. Chem. (в печати). 1827. Schaefer Cl., Zur Theorie des Schallstrah- lungsdruckes, Ann. d. Phys. (5), 35, 473, (1939). 1828. Schaefer Cl., Zur Diskussion iiber den Schall- strahlungsdruck, Zs. f. Phys., 115, 409 (1940). 1829. Schaefer Cl., BergmannL., Laue Diag- ramme mit optischen Wellen, Sitz.-Ber. Berl. Akad. Wiss. Phys. math. Kl. X, 155 (1934). 1830. Schaefer Cl., Bergmann L., Neue Interferenzerscheinungen an schwingenden Piezo- quarzen, Sitz.-Ber. Berl. Akad. Wiss. Phys. math. Kl. XIII, 192 (1934). 1831. Schaefer Cl., Bergmann L., Ober neue Beugungserscheinungen an schwingenden Kristal- len, Naturwiss., 22, 685 (1934). 1832. Schaefer Cl., Bergmann L., Raumgit- terinterferenzen an schwingenden Kristallen, Forsch. u. Fotrschr., 10, 370 (1934). 1833. Schaefer Cl., Bergmann L., Weitere Untersuchungen iiber die Beugungserscheinungen an schwingenden Kristallen, Sitz.-Ber. Berl. Akad. Wiss. Phys. math. Kl. XIV, 222, 1935. 1834. Schaefer Cl., Bergmann L., Zur Frage der optischen Beugungserscheinung an schwin¬ genden Glaskorpern, Naturwiss., 23, 799 (1935). 1835. Schaefer CL, В e r gm a n n L., Un nuovo metodo ottico per la determinazione delle costanti elastische dei cristalli, Rend. Acc. Naz. Lincei (6), 21, 701 (1935). 1836. Schaefer Cl., Bergmann L., Optische Beugungserscheinungen an schwingenden Kristal¬ len im reflektierten Licht, Experimenteller Teil, Sitz.-Ber. Berl. Akad. Wiss. Phys. math. KL XX, 245, 1936. 1837. Schaefer Cl., Bergmann L., Die Bestim¬ mung der elastischen Konstanten optischer Glaser aus der Lichtbeugung an hochfrequent schwingen¬ den Glaswiirfeln, Ann. d. Phys. (6), 3, 72 (1948). 1838. Schaefer Cl., Bergmann £., Goeh 1 i с h H. J., Die Bestimmung der elastischen Konstanten optischer Glaser mittels der Licht¬ beugung an Ultraschallwellen, Glastechn. Ber., 15, 447 (1937).
620 Библиография 1839. 1840. 1841. 1842* 1843. 1844. 1845. 1846. 1847. 1848* 1849. 1850. 1851. 1852. 1853. 1854* 1855. 1856. 1857- 1859. 1860. Schaefer J., Eine neue Methode zur Messung der Ultraschallgeschwindigkeit in Festkorpern, Dissertation, StraBburg, 1942. Schaefer K-, Die StoBanregung intramoleku¬ larer Schwingungen in Gasen und Gasgemischen, VII. Theorie der Schalldispersion bei Vorhan- densein mehrerer Normalschwingungen, Chemie, B46, 212 (1940). Schaefer K. L., Das Schwingungszahlenge- setz der Galtonpfeife bei hohem und niedrigem Anblaserdruck, Beitr. Anat., 20, 142 (1924). . Schafer O., Experimented Untersuchungen an einem elektrodynamischen Ultraschallwellener- zeuger, Arch. Ohren-, Nasen- und Kehlkopf- heilkunde, 137, 198 (1933). Schallamach A., Ultrasonic Dispersion in Organic Liquids, Nature, 161, 476 (1948). Schardin H., Das Toeplersche Schlierenver- fahren, Grundlagen fiir seine genaue Anwendung und quantitative Auswertung, VDI Forsch., H. 367, Berlin, 1934. Schardin H., Schlierenverfahren und ihre Anwendungen, Ergebn. de exakt. Naturwiss., 20, 303 (1942). Scheibe A., Piezoelektrizitat des Quarzes Wissenschaftl. Forschungsberichte, 45, 233 (1938). Dresden u. Leipzig. Scheil E., Schramm J., Verfahren zur Herstellung feinkorniger GuBstiicke, DRP Nr. 742604, 1943. . S с h e r p H. W., Chambers L. A., Resi¬ stance of the Virtuses of Poliomyelitis, Human Influenza and Swine Influenza to Intense Vibra¬ tion, Proc. Soc. Exp. Biol. a. Med. (Amer.), 35, 495 (1936). Schiffermiiller R., Ober die Mehrwellig- keit diinner piezoelektrisch erregter Quarzschei- ben, Zs. techn. Phys., 19, 469 (1938). Schiller P. E., Untersuchungen an der freien schallempfindlichen Flamme, Akust. Zs., 3, 36 (1938). Schilling H. K-, Acoustical Interferometers, Amer. Phys. Teacher, 5, 280 (1937). Schilling H. K., Givens M. G., N y- b о r g W. L., Pi elemei er W. A., Thor¬ pe H. A., Ultrasonic Propagation in Open Air, Juorn. Acoust. Soc. Amer., 19, 222 (1947). Schilling H. K., N у b о r g W. L., T h о r- p e H. A., On Fluctuation of Ultrasonic Inten¬ sities Outdoors, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 286 (1947). . Schliephake E., Schallschwingungen in der Therapie, Klin. Wschr., 14, 1689 (1935). Schmid G., ZerreiBen von Makromolekulen, Chem. Ztg., 64, 423 (1940). Schmid G., Zur Kinetik der Ultraschalldepoly- merisation, Zs. phys. Chem. Abt., A186, 113 (1940). -1858. Schmid G., Zerreiben von Makromo¬ lekulen, Versuch einer Erklarung der depolymeri- sierenden Wirkung von Ultraschallwellen, Phys. Zs., 41, 325 (1940). Schmid G., Beuttenmuller E., Ult- rashallbeitrag zur Frage der Biegsamkeit der Makromolekiile, Zs. f. Elektrochem., 49, 325 (1943). Schmid G., Beuttenmuller E., Der EinfluB der Temperatur auf den Abbau von li- nearen Makromolekulen mit Ultraschall, Zs. f. Elektrochem., 50, 209 (1944). 1861. S с h m i d G., Beuttenmuller E., R i e f A., Der Abbau von Fadenmolekulen mit Ultraschall und seine Konzentrationsabhangig- keit, Kunststoff-Technik, 13, 65 (1943). 1862. Schmid G., E hret L., Beeinflussung der Metallpassivitat durch Ultrashall, Zs. Elektro¬ chem., 43, 408 (1937). 1863. Schmid G., E hr et L., The Influence of the Passivity of Metals by Ultrasonics, Lkfwt Metals, 5, 484 (1937). 1864. Schmid G., Ehret L., Beeinflussung der elektrolytischen Abscheidungspotentiale von Ga¬ sen durch Ultraschall, Zs. Elektrochem., 43, 597 (1937). 1865. Schmid G., Ehret L., Die Wirkung intensi- ven Schalles auf Metallschmelzen, Zs. Elektro¬ chem., 43, 869 (1937). 1866. Schmid G., J et ter U., EinfluB von Ult¬ raschall auf das magnetische Verhalten von Nickel,. Zs. Elektrochem., 47, 155 (1941). 1867. Schmid G., Jetter U., EinfluB von Ultra¬ schall auf das magnetische Verhalten von NickeJ* II. Messungen mit dem Magnetometer und mit dem magnetischen Joch am Nickelrohr, Zs. Elek- trcrchem., 48, 227 (1942). 1868. Schmid G., Jetter U., EinfluB von Ultra¬ schall auf das magnetische Verhalten von Nickel, III. Messungen mit dem Ferrographen an Nickel- drahten, Zs. Elektrochem., 48, 513 (1942). 1869. Schmid G., R о 1 1 A., Die Wirkung intensi- ven Schalles auf Metallschmelzen, II. Die Bedeu- tung der Frequenz und Intensitat des Schalles fiir die Kornverfeinerung, Zs. Elektrochem., 45, 769 (1939). 1870. Schmid G., Roll A., Die Wirkung inten- siven Schalles auf Metallschmelzen. III. Auflosung von Eisen in geschmolzenem Zin, Zs. Elektro¬ chem., 46, 653 (1940). 1871. S с h m i d G., Rommel O., ZerreiBen von Makromolekulen durch Ultraschall, Zs. phys. Chem., A85, 97 (1939); Zs. Elektrochem, 45, 659, (1939); Forsch. u. Fortschr., 15, 430 (1939). 1872. Schmidt H., Anwendung von Ultraschall¬ wellen fiir die Werkstoffprufung und beim Harten und Schmelzen, Maschinenbau Betriebr 15, 387, (1936). 1873. Schmidtmuller N., Schallabsorption m Gasen bei Frequenzen zwischen 20 und 100 kHz, Akust. Zs., 3, 115 (1938). 1874. Schmitt F. O., Ultrasonic Micromanipulati¬ on, Protoplasma, 7, 331 (1929). 1875. Schmitt F. О., H a 1 1 S. E., J a к u s M. A., The Ultrastructure of Protoplasmic Fibrils, BioL Symposia, 10, 261 (1943). 1876. Schmitt F. O., J ohns’on С. H., О 1- s о n R. A., Effects of High Frequency Sound Wa¬ ves on Protoplasm, Proc. Soc. Exp. Biol. Med.^ 25, 718 (1928). 1877. Schmitt F. O., Johnson С. H., 0 1- s о n R. A., Oxydations Promoted by Ultrasonic Radiation, Juorn. Amer. Chem. Soc., 51, 370 (1929). 1878. S с h m i t t F. O., Uhlemeyer B., The , Mechanism of the Lethal Effect of Ultrasonic Radiation, Proc. Soc. exp. Biol. Med., 27, 626 r ' (1930). 1879. Schnakenbek W., Versuche zur Feststel- lung von Fischschwarmen durch das Echolot, Fischmarkt, 2, 204 (1934).
Библиография 621 1880. Schoeneck Н., Experimentelle Untersuchun¬ gen der Schwingungen zylindrischer Einzelkri- . stalle bei hohen elastischen Frequenzen, Zs. f. Phys. 92, 390 (1934). 1881*. S с h о 1 z G. H. Ultraschall zur Behandlung von Emphysem und Asthma, Deutschemed. Wschr., 68, 888 (1942). 1882*. S с h о 1 z G. H., Therapeutische Erfahrungen mit Ultraschall. Therap. Gegenwart, 84, 301 (1943). 1883*. S с h о 1 t z G. H., Winde D., Ultraschall in der Rheumabehandlung, Zs. Rheumaforschr., 7, 130 (1944). 1884. Шрайбер Д. С., Импульсные ультразвуко¬ вые дефектоскопы, Заводская лаборатория, 14, 314 (1948). 1885. Schreuer Е., Prazisionsmessungen der Ultra- schallgeschwindigkeit in verschiedenen Flussig¬ keiten und ihre Bedeutung fur die Frage der Schall- dispession sowie fur die Methodik der Ultraschall- geschwindigkeitsmessungen, Akust. Zs., 4, 215 (1939). * 1886*. Schreuer E., Zu den physikalischen Grund- lagen der biologischen und therapeutischen Ultra- schallwirkungen, Arztl. Forsch., 1, 118 (1947). 1887. Schreuer E., Osterhammel K., Uber einige Interferenzerscheinungen bei Ultraschall¬ wellen, Zs. f. Phys., 107, 44, 560 (1937). 1888. Schreuer E., Osterhammel K., Eine neue Methode der Messung von Ultraschallabsorp- 4on, Naturwiss., 29, 44 (1941). 1889. Schroeder F., Die zerstorungsfreie Werk- stoffpriifung von GuBteilen mit Hilfe des Ultra¬ schalls, GieBerei, 27, 186 (1940). 1890. Schulze F. A., Einige neue Methoden zur Bestimmung der Schwingungszahlen hochster hor- barer und unhorbarer Tone, Anwendung auf die Tone der Galtonpfeife, Ann. d. Phys. (4), 24, 785 (1907). 1891. Schulze F. A. Monochord zur Bestimmung der oberen Horgrenze und der Perzeptionsfahig- keit des Ohres fur sehr hohe Tone, Zs. f. Ohren- heilkunde, 56, 167 (1908). 1892. Schulze F. A., Uber das Verhaltnis der spe- zifischen Warmen Cv/Cv fur Flussigkeiten, Phys. Zs., 26, 153 (1935). 1893*. S с h u 1 z e М., Ober die Behandlung von Ischias-Neuralgien mit Ultraschall, Dissertation, Gottingen, 1945. 1894. Schulze R., Ober Horschallgeschwindigkeit und Dispersion in Chlor., Ann. d. Phys. (5), 34, 41 (1939). 1895. Schumacher R. O., Untersuchungen an querschwingenden Quarzplatten, Telefunkenztg., 18, 16 (1937). 1896. Sc hum b W. C., Rittner E. S., The Effect of Application of Sonic Energy to the Hydrolysis of Potassium Persulfate, Juorn. Amer. Chem. Soc., 62, 3416 (1940). 1897*. S с h u p p E., Medizinische Anwendungen des Ultraschalles, Wissen u. Fortschr., 15, 33 (1941). 1898. Schuster K., Die schalltechnischen Eigen¬ schaften des Glases, Glastechn. Ber., 18, 213 (1940). 1899. Schuster K., Matz W., Ober stationare Stromungen im Kundtschen Rohr, Akust. Zs., 5, 349 (1940). , 1900. Schwartz E., Experimentelle Untersuchun¬ gen iiber die piezoelektrjschen und die elektrischen Eigenschaften des Seignettesalzes, Elektr. Nachr. Techn., 9, 481 (1932). 1901. S с h w e i d 1 e r H. F., Piezoelektrischen Ultra- schallgeber von Untersuchungen an Sschwingquar- zen, Dissertation, Wien, 1940. 1902. Scophony Limited, Perfectionnement aus systemes d'exploration pour television, Fr. pat. no. 817944, 1936. 1903.^ Scophony Limited, Jeffree J. H., Light Mo¬ dulating Device, Brit. pat. No. 439236, 1934. 1904. S e e m a n n H. J., Metallforschung mit Ultra¬ schall, Metallwirtschr., 15, 1067 (1936). 1905. Seemann H. J., Menzel H., Zur Entwick¬ lung von GieBverfahren mit Schwingungsbehand- lung (UltraschallgieBverfahren), Zs. Metall., 1, 39 (1947). 1906. S e i d 1 F., Mechanische Schwingungen eines piezoelektrisch angeregten Quarzes, Zs. f. Phys., 112, 362 (1939). 1907. S e i d 1 F., Elektrische Leitfahigkeit fliissiger Dielektrika und ihre Andreung durch Ultraschall, Zs. f. Phys., 116, 359 (1940). 1908. S e i d 1 F., Eigenschaften und Wirkungen des Ultraschalles, Verh. Deutsche Phys. Ges. (3), 21, 9 (1940). 1909. S e i d 1 F., Ober die Ausbereitung des Schallwel- lenfeldes in Fliissigkeiten, Acta Phys. Austr., 1, 155 (1948). 1910. Seifen N., Eine Prazisionsmethode hoher Absolutgenauigkeit zur Bestimmung der Ultra- schallgeschwindigkeit in Fliissigkeiten, Zs. f. Phys., 108, 681 (1938). 1911. Селяков H. В., Фрост А. В., Авторское свидетельство № 50985, 1936. 1912. S e 1 1 e H., Ober Schallgeschwindigkeit in Stick- stoffdioxyd, Zs. phys. Chem., 104, 1 (1923). 1913. Зезюлинский В. М., T у м а н с к и й С. С., Диспергирование индантренового красителя в поле ультразвуковых волн. ЖТФ, 7, 1922 (1937); см. также ЖФХ, И, 801 (1938). 1914. S е t t е D., Distorsioni nella modulazione della luce mediante cella ultrasonora, Ric., Sci., 18, 149 (1948); Alta Frequenza, 17, 51 (1948). 1915. S e t t e D., Ultrasonic Lenses of Plastic Mate¬ rials, Ric, Sci., 18, 831 (1948). 1916. S e t t e D., Su alcuni effetti ottici degli ultra¬ suoni, Nuovo Cimento, 5, 493 (1948). 1917. Северный А. Б., О пондеромоторном дей¬ ствии, возникающем между каплями воды в акустическом поле, ЖЭТФ, 6, 705 (1936). 1918. Sewell С. J. Т., The Extinction of Sound in a Viscous Atmosphere by Small Obstacles of Cylindrical and Spherical Form, Proc. Roy. Soc., A83, 547 (1910). 1919. Shaper H. B., Hypersonic Non-Destructive Material Testing, Instruments, 19, 327 (1946). 1920. Shapiro H., Supersonic Delay Lines, Massa¬ chusetts Inst, of Technology, Radiation Lab., Rep. No. 850, 1945. 1921. Sharpless Т. K., Design of Mercury Delay Lines, Electronics, 20, 134 (1947). 1922. Шапошников И. Г., О распространении звука в кристалле, обладающем пьезоэлектриче¬ скими свойствами, ЖЭТФ, 11, 332 (1941). 1923. Shear S. К., F о с к е А. В., The Dispersion of Supersonic Waves in Cylindrical Rods of Poly- cristalline Silver, Nickel and Magnesium, Phys. Rev. (2), 56, 217 (1939); 57, 527 (1940); Bull. Amer. Phys. Soc., 14, 18 (1939). 1924. S h e r r a t t G. G., G r i f f i t h s E., The Determination of the Specific Heat of Gases at.
622 Библиография High Temperatures by the Sound Velocity Me¬ thode, I. Carbon Monoxide, Proc. Roy. Soc., A147, 292 (1934). 1525. Sherratt G. G., Griffiths E., The Determination of the Specific Heat of Gases at High Temperatures by the Sound Velocity Methode, II. Carbon dioxide, Proc. Roy. Soc., A156, 504 (1936). 1926. Шрайбер Д. С., Некоторые вопросы ультра¬ звуковой дифектоскопии, Заводская лаборатория, И, 1051 (1945). 1927. Шур Я., ХохловА., The Dependence of the Magnetostriction of Nickel Upon Initial Magnetic Texture and Sequence of Applying Magnetic Field and Undirectional Elastic Tension, Journ. of Phys. USSR, 11, 77 (1947). 1928*. S i b u у a H., Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften des Blutes sowie der Blutkatalase durch ultraakustische Wellen, Tohoku Journ. Exp. Med., 30, 181 (1936). 1929. S i e b e r s Ch., В u 1 i a n W., Uber die Ein- wirkung einer Schall- und Ultraschallbehandlung auf das Gefiige von Magnesium-Aluminium-Legie- rung mit 4 bis 12% Al, Metallforschung, 1, 158 (1946). 1930. Siegel S., The Elastic Constants of Crystalline Sodium at 80° K, Phys. Rev. (2), 51, 1015 (1937). 1931. Siegel S., Review of Supersonic Methods for Measuring Elastic and Dissipative Properties of Solids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 26 (1944). 1932. Sieger J., The Designe and Development of Television Receivers Using Scophony Optical Scanning System, Proc. Inst. Rad. Eng., 27, 487 (1939). 1933. Siemens-Reiniger-Werke A. G., Vorrichtung zur Erzeugung mechanischer Schwingungen hoher Fre- quenz, DRP Nr. 707162, 1928. 1934. Siemens-Reiniger-Werke A. G., Einrichtung zur Behandlung von Korpern mit Ultraschallwellen, DRP Nr. 654673, 1935. 1935. Siemens-Schuckert-Werke A. G., Vorrichtung zum Feststellen von Fehlstellen und Spannungen in Werkstiicken beliebiger Form, DRP Nr. 711827, 1935. 1936. Simon I., Ober die Einsenkkurve eines magne- tostriktiven Resonators, Zs. Hochfrequenztechn., 50, 54 (1937). 1937. Simons E. N., The Supersonic Flaw Detector, Metal Progress, 48, 513 (1945). 1938. Singh В. K., Temperature Effect on Ultra¬ sonic Velocity in Water, Nature, 156, 569 (1945). 1939. S i n n e s s L. S., R о s e v e a r e W. E., The Dispersion of Sound in Oxyden, Journ., Chem. Phys., 4, 427 (1936). 1940. S i v i a n L. J., On the History of «Molecular Absorption», Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 254 (1947). 1941. S i v i a n L. J., High Frequency Absorption in Air and Other Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 914 (1947). 1942. Skancke R. S., Ober ultraakustische Schwin¬ gungen in zylindrischen Staben, Norske Vidensk. Selsk Skrifter, Nr. 13 (1935). 1943. S k e 1 1 e t t A. М., A. Visual Method for Stu¬ dying Modes of Vibration of Quartz Plates, Journ. Opt. Soc. Amer., 17, 308 (1928). 1944. S k e 1 1 e t t A. М., Modes of Vibration of a Round Plate Cut From a Quartz Crystal, Journ. Opt. Soc. Amer., 20, 293 (1930). 1945. S 1 a у m a k e r F. H., Meeker W. F., Blind Guidance by Ultrasonics, Electronis, 21, 76 (1948). 1945a. Slay maker F. H., Meeker W. F., M e r r i 1 1 L. L., The Directional Characteris¬ tics of a Free-Edge Disk Mounted in a Flat Baffle or in a Parabolic Horn, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 355 (1946). 1946. S 1 e e J. A., Reflection Methods of Measuring; the Depth of the Sea, Journ. Inst. Electr. Eng. Japan, Suppl., 70, 269 (1932). 1947. Smack J. C., Inspecting Forged Axies at the Le-Tourneau Plant by Means of Supersonic Waves, Automotive Ind., 93, 32 (1945). 1948. S m e k a 1 A., Ultraschalldispersion und Bruch- geschwindigkeit, Phys. Zs., 41, 475 (1940). 1949. S m e k a 1 A., Hochfrequente Ultraschallvor- gange in Festkorpern, Nova Acta Leopoldina, 11, 512 (1942). 1950. S m e k a 1 A., Ultraschallerscheinungen beim Bruchvorgang von Quarzkristallen, Verh. Deutsch. Phys. Ges. (3), 23, 39 (1942). 1951. Smith A. W., Eving L. W., Ultrasonic Velocities in and Adiabatic Compressibilities of Mixtures of Acetic Acid, and Water, Journ. Chem. Phys., 7, 632 (1939). 1952. Smith A. W., E w i n g L. М., The Diffrac¬ tion of Night by Supersonic Waves in Liquids, Apparatus for Demonstration and for an Interme¬ diate Laboratory Experiment, Amer. Journ. Phys., 8, 57 (1940). 1953. Smith A. W., W e i m e r D. K-, Comparison of Supersonic Intensities by Means of a Magneto¬ striction Gauge, Rev. Sci. Instr., 18, 188 (1947). 1954. Smith F. D., The Magnetostriction Constant for Alternating Magnetic Fields, Proc. Phys. Soc., 42, 181 (1930). 1955. Smith F. D., On the Destructive Mechanical Effects of the Gas Bubbles Liberated by the Passage of Intense Sound Through a'Liquid, Phil. Mag. (7), 19, 1137 (1935). 1956. Smith F. W., S t u m p f P. K., Ultrasonic Generator, Electronics, 19, No. 4, 116 (1946). 1957. Smyth J. B., Li ndsay R. B., Supersonic Transmission at Oblique Incidence Through a Solid Plate in Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 20 (1944). 1958. Smith J. C., Ballou J. W., The Attenua¬ tion of Longitudinal Waves in High Polymers, Journ Acoust. Soc. Amer., 20, 586 (1948). 1959. Smith М. C., Beyer R. Т., Ultrasonic Absorption in Water as a Function of Tempera¬ ture, Phys. Rev. (2), 73, 654 (1948). 1960. Snowdon R. W., Supersonic Waves Locate Die-Block Flaws, Steel, 120, 95, 136 (1947). 1961. Sollner K., The Mechanism of the Formation of Fogs by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 32, 1532 (1936). 1962. Sollner K., Experiments to Demonstrate Cavi¬ tation Caused by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 32, 1537 (1936). 1963. Sollner K., Notes on the Dispersion of Solids in Liqueids by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 344, 1170 (1938). 1964. Sollner K., Bondy C., The Mechanism of Coagulation by Ultrasonic Waves, Trans. Farad. Soc., 32, 616 (1936). 1965. Sorensen Ch., Absorptions-, Geschwindig- keits- und Entgasungsmessungen im Ultraschall- gebiet, Ann. d. Phys. (5), 26, 121 (1936).
Библиография 623 1966. Sorensen Ch., Die Temperaturabhangigkeit des Absorptionskoeffizienten von Ultraschall in Fliissigkeiten, Ann. de. Phys. (5), 27, 70 (1936). 1967. Соколов С. Я., Zur Frage der Fortpflanzung ultraakustischer schwingungen in verschiedenen Korpern, Elektr. Nachr. Techn., 6, 454 (1929). 1968. Соколов С. Я-, Uber die praktische Ausnut- zung der Beugung des Lichtes an Ultraschallwel¬ len, Phys. Zs., 36, 142 (1935) [см. «Современные проблемы применения ультразвука», Усп. фи- зич. наук, 40, 1 (1950)]. 1969. Соколов С. Я., L'influence des ondes ultra- acoustiques sur le proces de solidification des me- taux fondus, Acta phys.-chim. USSR, 3, 939 (1935). 1970. Соколов С. Я., Ultra-sonic Oscillations and Their Application, Techn. Phys. USSR 2, 522 (1935). 1971. Соколов С. Я., Ультраакустические методы определения внутренних дефектов в металличе¬ ских изделиях, Заводская лаборатория, 4, 1468 (1935). 1972. Соколов С. Я., Sur Pinfluence des ondes ultra¬ sonores sur les reactions chimiques, Techn. Phys. USSR, 3, 176 (1936). 1973. Соколов И. Т., Мощность, поглощаемая квар¬ цевыми вибраторами при ультразвуковых коле¬ баниях различной интенсивности, ЖТФ, 7, 1358 (1937). 1974. Соколов И. Т., Исследование ложных уль¬ тразвуковых полей оптическим методом с точеч¬ ным источником света, ЖТФ, 8, 408 (1938); Techn. Phys. USSR, 5, 217 (1938). 1975. Соколов И. Т., Применение короткофокус¬ ной оптики для исследования ультразвуковых полей в жидкостях, ЖТФ, 8, 898 (1938). 1976. Соколов И. Т., Воздействие ультразвуков на переохлажденную воду, ЖТФ, 8, 901 (1938); Techn. Phys. USSR, 5, 619 (1938). 1977. Соколов С. Я-, Ультраакустические методы изучения свойств закаленной стали и определе¬ ния внутренних пороков металлических изделий, ЖТФ 11, 160 (1941). 1978. Соколов С. Я., Применение ультразвуко¬ вых колебаний для наблюдения физико-химиче¬ ских процессов, ЖТФ, 16, 783 (1946). 1979. Соловьева JI. Р., Химическое действие ультразвука, ЖТФ, 6, 2059 (1936). 1980. Соловьева JI. Р., Диспергирование метал¬ лов в жидкостях под влиянием ультразвуково¬ го поля, Коллоидный журнал., 5, 289 (1939). 1981. Шпаковский Б. Г., Распространение уль¬ тразвуковых волн в жидкостях, I. Дисперсия в некоторых чистых жидкостях и водных растворах, ДАН СССР, 18, 173 (1938). 1982. Шпаковский Б. Г. Распространение уль¬ тразвуковых волн в жидкостях, II. Диспер¬ сия в уксусной кислоте, ДАН СССР, 18, 177 (1938). 1983. Шпаковский Б. Г., Скорость распростра¬ нения звука в углекислом газе вблизи критиче¬ ского состояния, ДАН СССР, 3, 26 (1934). 1984. Шпаковский Б. Г., К вопросу о дисперсии ультразвуковых волн в жидкости, ДАН СССР, 3, 588^( 1934). 1985. Шрайбер Д. С., Определение дефектов в металлических изделиях ультразвуковым мето¬ дом, Заводская лаборатория, 8, 816 (1938). 1986. Селяков Н. В., Авторское свидетельство № 48210, 1936. 1987. Селяков Н. В., Мели к-Б о г д а с с а* р о в а М. Г., Авторское свидетельство № 48259, 1936. 1988. Сивухин Д. В., О тепловых действиях пере¬ менного электрического поля на взвесь диэлек¬ трических частиц в жидкости, ЖЭТФ, 10, 679 (1940). 1989. См. [1979]. 1990. Соловьева JI. Р., К вопросу о механизме химического действия ультразвука, ЖФХ, 9, 77 (1937). 1991. Stanford N. С., The Production of Rochelle Salt Piezoelectric Resonators Having a Pure Lon¬ gitudinal Mode of Vibration, Proc. Inst. Rad. Eng., 25, 465 (1937). 1992. Stanford E. G., Taylor H. W., The Supersonic Method for Detection of Internal Flaws. An Examination of the Method Employed as App¬ lied to Aluminium-Alloys Billets and Semifini¬ shed Components, Metallurgia, 34, 59 (1946). 1993. Stanley W. М., The Action of High Fre¬ quency Sound Waves on Tobacco Mosaic Virus, Science, 80, 339 (1934). 1994. S t e i 1 O., Schall dispersion und Stereochemie des Stickstoffatoms, Zs. Phys. Chem., B31, 343 (1936). 1995. Stenning D. C., Magnetostriction Oseilla- tors, Wireless Eng., 17, 158 (1940). 1996. S t e n z e 1 H., Berechnung des Schallfeldes von kreisformigen Kolbenmembranen, Elektr. Nachr. Techn., 12, 16 (1935); 4, 239 (1927), 6, 165 (1929)* 1997. S t e г с k x R., Influence des facteurs physiques et physicochimiques sur les microorganismes (Le- vures et Bacteries), Bull. Ass. anciens Eleveslnst. super. Fermentat, 36, 279 (1936) 37, 21 (1936). 1998. Stewart J. L., Variable Path Ultrasonic Interferometer for the Four Mega Cycle Region with Some Measurements on Air, C02 and H2, Rev. Sci. Instr., 17, 59 (1946). 1999. Stewart E. S., Dispersion of the Velocity and Anomalous Absorption of Sound in Hydrogen, Phys. Rev., 69, 632 (1946). 2000. Stewart E. S., Stewart J. L., Hub- hard J. C., Ultrasonic Dispersion and Absorp¬ tion in Hydrogen, Phys. Rev. (2), 68, 231 (1945). 2001. Stewart J. L., Stewart E. S., Rotatio¬ nal Absorption and Dispersion of Ultrasonics in Hydrogen, Journ. Acoust. Soc. Amer..20, 585(1948). 2002. Stierstadt O., Neuere Probleme des Ultra¬ schalles, Schalltechnik, 10, 8, (1938). 2003. Stocks Th., Erkundungen iiber Art und Schich- tung des Meeresbodens, Naturwiss., 23, 383 (1935). 2004. Stokes G. G., An Examination of the Possible Effect of the Radiation of Heat on the Propagation of Sound, Phil Mag. (4), 1, 305 (1851). 2005. Stokes G. G., On the Theories of the Internal Friction of Fluids in Motion, and of the Equilib¬ rium and Motion of Elastic Solids, Cambr. Trans. Phil. Soc., 8, 287 (1845); Papers 1, 75 (1880). 2006. Straede J. W., Ultrasonic Principles and Circuits, Radio-Craft, 18, 34, 66 (1947). 2007. StraubelH., Einige Versuche mit Ultraschall, Phys. Zs., 32, 379 (1931). 2008. Straubel H., Schwingungsform und Tempe- raturkoeffizient von Quarzoszillatoren, Zs. Hoch- frequenztechn., 38, 19 (1931). 2009. S t r a u b e 1 H., Direkte Kristallsteurung fiir ultrakurze Wellen, Phys. Zs., 32, 937 (1931). 2010. Straubel H., Schwingungsformen piezoelekt¬ rischer Kristalle, Phys. Zs., 34, 894 (1933).
624 Библиография 2011. S t r a u b e 1 H., Temperaturkoeffizient, Schwingungsform und Amplitude piezoelektrischer Oszillatoren, Phys. Zs., 35, 179 (1934). 2012. Straubel C., Der Temperaturkoeffizient von Quarzoszillatoren, Zs. Techn. Phys., 15, 607 (1934); Phys. Zs., 35, 657 (1934). 2013*. Str auB H., Ultraschalltherapie in der chirur- gischen Praxis, Deutsche med. Wschr., 73, 382 (1948). 2014*. S t r e i b 1 F., Inhalationstherapie, ein neues Anwendungsgebiet des Ultraschalls, Dissertation, Erlangen, 1947. 2015. S t г о m a n A., Zur Demonstration stehender Luftschwingungen, Zs. phys. chem. Unterr., 19, 14 (1906). 2016. Strong J. A., A New Method of Investigating the Modes of Vibration of Quartz Crystals, Nature, 129, 59 (1932). '2017. Strong J. A., A. Method of High-Frequency Stroboskopy, Nature, 129, 203 (1932). 2018. S t г о t h e г С. O., Richards W. Т., Acoustical Studies. VI. Observations Concerning the Behaviour of Formic and Acetic Acid Vapors, Journ. Chem. Phys., 4, 566 (1936). 2019. Struthers F. W., Trent H. М., Ultra¬ sonic Measurement of Wall Thickness in Diesel Cylinder Liners, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 368 (1947). ‘2020. S t r u m p f P. K-, Green D. E., Smith F. W., Ultrasonic Disintegration as a Method of Extracting Bacterial Enzymes, Journ. BacterioL, 51, 487 (1946). .2021. Subbaramaya D. S., Diffraction of Light by Ripples on Liquid Surfaces, Proc. Indian Acad. Sci., A6, 333 (1937). 2022. Submarine Signal Company London, Means for and Method of Treating Liquids, Brit. pat. No. 458872, 1935. 2023. S u ru g u e J., Effect of Supersonics on the Dif¬ fraction of X-Rays by Quartsz, Cahiers de Phys., 18, 55 (1943). 2024. S u г у a n G., Propagation of Sound in Liquids and Viscocity, Indian Journ. Phys., 16, 77 (1942). 2025. Suryaprakasam V., Effect of Tempera¬ ture on the Ultrasonic Velocity in Liquids, Proc. Indian Acad. Sci., A12, 341 (1940). 2026. Suzuki М., Einfliisse der Ultraschallwellen auf das Sprossen der Reispflanze, Journ. med. Sci. Biophys., Japan, 5, 159 (1938). 2027. Swanson J. Ch., A Supersonic Interferometer for the Study of the Pressure Coefficient of Velo¬ city, Rev. Sci. Instr., 4, 603 (1933). 2028. Swanson J. Ch., Pressure Coefficient of Acoustic Velocity for Nine Organic Liquids, Journ. Chem. Phys. 2, 689 (1934). 2029. Swanson J. Ch., Hubbard J. C., Pressure Coefficients of Acoustic Velocity for Nine Organic Liquids, Phys. Rev., 45, 291 (1934). 2030. Sykes R. A., Principles of Mounting Quartz Plates, Bell Syst. Techn. Journ., 23, 178 (1944). 2031. S z a 1 a у A., Die Zerstorung von hochpolymeren Molekiilen mittels Ultraschallwellen, Zs. phys. Chem., A164, 234 (1933). 2032. S z a 1 a у A., Intensitatsbestimmungen zur Erk- larung der depolymerisierenden Wirkung der Ultraschallwellen, Phys., Zs., 35, 293 (1934). 2033. S z a 1 a у A., Kompressibilitat verdunnter Elekt- rolytlosungen, Phys. Zs., 35, 639 (1934). 2034. S z e n t-G у o r g у i A., Chemical and Biologi¬ cal Effects of Ultrasonic Radiation, Nature, 131, 278 (1933). 2035. Szymanowski W. Т., Rapid Demonstra¬ tion of Elastic Constants of Glass and Other Trans¬ parent Substances, Journ. Appl. Phys., 15, 627 (1944). 2036. T а г e p П. Г. Физические явления в среде, через которую проходят ультразвуковые волны и свет, ЖТФ, 15, 318 (1945). 2037. Т a k a g i N., Piezoelectric Exitability of Thick¬ ness Vibrations, Electrotechn. Journ. Tokyo, 5, 18 (1941). 2038. Takahashi #W. H., Christensen J. R. , j The Virucidal Action of High Frequency Sound i Radiation, Science, 79, 415 (1943). 2039. T akeuchi Т., I n a i Т., Specific Volumes of Heavy Water and Its Ice at the Freezing Point, Japan Journ. Phys., 11, 67 (1936). 2040. T а к e й с h i Т.,Sato Y.,Or New High-Pitch Air-Wave Generators, Bull. Tokyo Univ. Eng., 3, 271 (1934). 2041. Tatum G. R., The Effect of High Intensity Sound on Smokes and other Aerosols, Journ. Acoust. Soc. Amer., 8, 210 (1937). 2042*. Tatsumi М., Ogata S., Matuzaki J., J о s h i d a K., Kanubayasi H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Kobra- gift, Osaka Jgk. Zs., 37, 1361 (1938). 2043. T a w i 1 E. P., Les ondes stationaraires ultraso¬ nores rendues visibles dans les gaz par la methode des stries, Compt. Rend., 191, 92, 168 (1930). 2044. Tawil E. P., Methode d'observation d'ondes sonores non stationaires, Compt. Rend., 191, 998 (1930). 2045. Tawil E. P., Sur un chronographe piezoelect- rique, Compt. Rend., 202, 1016 (1936). 2045a. Taylor G. B., S p г о u 1 e D. O., Note on Ultrasonic Cavitation, Trans. Roy. Soc., Canada, Sec. Ill, 23, 91 (1929). 2046. Teeter Ch. E., The Rate of Dissociation of Nitrogen Tetroxide, Journ. Chem. Phys., 1, 251 (1933). 2047. Teeter Ch. E., Absorption of Supersonic Waves in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18,488 (1946). 2048. Teeter Ch. E., Supersonic Radar Trainers, Juorn. Acoust. Soc. Amer., 19, 286 (1947). 2049. Telfair D., Effects of Water Wapor on Super¬ sonic Dispersion in C02, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 466 (1940). 2050. Telfair D., Supersonic Measurement of the Heat Capacity of Propylene, Journ. Chem. Phys., 10, 167 (1942). 2051. Telfair D., Pielemeier W. H., Super¬ sonic Measurements with a New Apparatus, Phys. Rev. (2), 59, 934 (1941); Bull. Amer. Phys. Res., 16, 28 (1941). 2052. Telfair D., Pielemeier W. H., Das behinderte Rotationspotential und die Frequenz- zuordnung in Propylen, Juorn. Chem. Phys., 9, 571 (1941). 2053. Telfair D., Pielemeier W. H., An Improved Apparatus for Supersonic Velocity and Absorption Measurements, Rev. Sci. Instr., 13, 122 (1942). 2054. T e-T chao Ouang, Sur la dispersion des ultrasons dans le sulfure de carbone, Compt. Rend., 222, 1165 (1946).
Библиография 625 2055. Te-Tchao Ouang, Sur Tabsorption des ondes ultrasonores par le sulfure de carbone, Compt. Rend., 222, 1215 (1946). 2056. T h i e d e H., Utraschallkoppelschwinger, Akust. Zs., 8, 20 (1943). 2057*. Thiele D. W., Uber die Einwirkung von Ultraschall auf Ergosterin, Dissertation, Univ. Koln, 1940. 2058. Thielmann U., Experimentelle Untersuchung einer Abhangigkeit der Schallgeschwindigkeit in Fliissigkeiten von magnetischen und elektrischen Feldern, Diplom-Arbeit, Techn. Hochschule Bres¬ lau, 1945. 2059. Thiemann E. A., Verzinnen von Leichtme- tallen mittels Ultraschall, Automobilitechn. Zs., 45, 668 (1942). 2060. T h i e m e E., Uber die Einwirkung von Ultra¬ schallwellen auf Losungenhochprolymerer Substan- zen, Phys. Zs., 39, 384 (1938). 2061. Thompson G. E., Velocity of Ultrasonic Waves in Water Vapor, Phys. Rev. (2), 36, 77 (1930). 2062. Tisza L., Supersonic Absorption and Stokes Viscosity Relation, Phys. Rev. (2), 61, 531 (1942). 2063. Toepler A., Beobachtungen nach der Schlie- renmethode, Ostwalds Klassiker, 158, 103. 2064. Toepler A., Ober die Methode der Schlieren- beobachtung als mikroskopisches Hilfsmittel, nebst Bemerkungen zur Theorie der schiefen Beleuch- tung, Pogg. Ann. Phys., 127, 556 (1866). 2065. Toepler A., Optische Studien nach der Me¬ thode der Schlierenbeobachtung, Pogg. Ann. Phys. 131, 33, 180 (1867). 2066. Toepler М., Neue einfache Versuchsanord- nung zur bequemen subjektiven Sichtbarmachung von Funkenschallwellen nach der Schlierenmethode, Ann. d. Phys. (4), 27, 1043 (1908). 2067. Toriyama Y., S a w a S., Effect of Super¬ sonic Wave on the Dust Figure in Liquid Dielect¬ rics, Proc. Phys. Math. Soc., Japan (3), 19, 984 (1937). 2068. T о u 1 m i e n H. A., Jr., Anwendung von Ultraschall bei der Herstellung von Gasrufi, USA Pat. No. 2087391, 1935; No. 2127193, 1935. 2069. Townsend C. D., Use of Ultra Sound in Metal Coating, Products Finishing, 10, 72 (1946). 2070. T г о s t A., Nachweis von Werkstofftrennungen in Blechen durch Ultraschall, Zs. VDI, 87, 352 (1943). 2071. Tscherning H., Les generateurs d'ultra- sons de laboratoire et leurs applications, Rev. generate de l'electricite, 56, 319 (1947). 2072. Ч e p н ю к E. K-, Биологическое действие ультразвука (сравнительно-видовой анализ), Бюлл. Эксп. биол. и мед., 8, 211 (1939). 2073. Т s i-Z ё N у, Etude ехрёптеп!а1е des dёfor- mations et des chan^ements de propriёtёs optiques du quartz sous l'influence du champ ё1е^^ие, Journ. de phys. et rad., 8, 13, (1928). 2074*. T s u g e S., Ober die Beeinflussung des interme- diaren Kohlehydratstoffwechsels in der Leber durch Einwirkung der ultraakustischen Schall¬ wellen und Ultrakurzwellen auf die Leber, Tohoku Journ. Exp. Med., 33, 8 (1938). 2075. Tsumura Т., A. New Compact Underwater Telephone Set for Use by Means of Supersonic Carrier Waves, Journ. Inst. Electr. Eng., Japan, 56, 892 (1936). 40 Jl. Бергман 2076. Цветков В. H., Миндлина А., Мака¬ ров Г., Dynamic and Acoustic Birefringence of Some Liquids, Acta phys.-chim. USSR 21 135 (1946). 2077. Цветков В. H., Эскин В. Е., Релакса¬ ционные явления в жидкостях в ультразвуковом поле, ДАН СССР, 59, 1089 (1948). 2078. Туманский С. С., Получение ультразвуко¬ вых колебаний при помощи пьезокварцевых линз ЖТФ, 7, 2049 (1937). 2079. Туманский С. С., Получение парафиновых эмульсцй при помощи магнитострикционных ко¬ лебаний, Коллоидный журн., 5, 105 (1939). 2080. Туманский С. С., Влияние газов на дис¬ пергирование красителей в поле ультразвуковых волн, Коллоидный журн., 6, 603 (1940). 2081. Туманский С. С., Максимова Ч., Диспергирование индантреновых красителей в звуковом поле, Коллоидный журн., 5, 517 (1939). 2082. Туманский С. С., Шульман М. С., Изменение электропроводности воды в ультра¬ звуковом поле, Коллоидный журн., 5, 961 (1939). 2083. Тумерман Л. А., Шимановский В., Флуорометр, основанный на эффекте Дебая- Сирса, ДАН СССР, 15, 325 (1937). 2084. Tuomikoski P., Nurmi U., Ober die Geschwindigkeit der Ultraschallwellen in Mischun- gen von organischen Fliissigkeiten. Zusammenhang zwischen Kompressibilitat und Dichte, Soc. Sci. Fenn. Comm. Phys. Math., 10, 1 (1940). 2085. Turner E. G., Jr., High Frequency. Vibrator, Amer. pat. No. 2402697, 1943. 2086*. Ундриц В., Засосов P., Ober Schall- shadigung und Sacculsfunktion, Acta oto-larying (Швеция), 21, 487 (1935). 2087. Уразовский С. С., Полоцкий И. Г., Zur Frage des Mechanismus der chemischen Wir¬ kung des Ultraschalles, Acta phys.-chim. USSR, 13, 443 (1940). 2088. Уразовский С. С., Полоцкий И. Г., О диспергировании ультразвуком, Коллоидный журн., 6, 779 (1940). 2089. U г i с k R. J., A Sound Velocity Method for Determining the Compressibility of Finely Divi¬ des Substances, Appl. Phys., 18, 983 (1947). 2090. U r i с к R. J., An Acoustic Interferometer for the Measurement of Sound Velocity in the Ocean, Phys. Rev. (2), 72, 746 (1947). 2091. U r i с к R. J., The Absorption of Sound in Suspensions of Irregular Particles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 225, 283 (1948). 2092. U r i с к R. J., S a x t о n H. L., Surface Ref¬ lection of Short Supersonic Pulses in the Ocean, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 8 (1947). 2093. Valkenberg H. E., An. Ultrasonic Materials Tester, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 590 (1948). 2094. Vance Ch. B., Velocity of Sound in Tubes at Audible and Ultrasonic Frequencies, Phys. Rev. (2), 39, 737 (1932). 2095. Verhoek F., Daniels F., Calculations of the Velocity of Sound in Nitrogen Tetroxyde, Journ. Amer. Chem. Soc., 53, 1186 (1931). 2096. Vigoureux O., Quartz Resonators and Oscil¬ lators, London, 1931. 2097. Vincent J. H., New Methods of Electrically, Nature, 120, 952 (1927).
626 Библиография 2098. VincentJ. Н., The Maintenance of Mechani¬ cal Oscillations by Magnetostriction, Electrician, 101, 729 (1928); 102, 11 (1929). 2099. VincentJ. H., Experiments of Magnetostric- tive Oscillators at Radio Frequencies, Proc. Phys. Soc., 41, 476 (1929); 43, 157 (1931). 2100. V i о 1 1 e М. H., Action des ultrasons sur le bacille de la coqueluche, Compt. Rend., 227, 922 (1948). 2101. Владимирский В. В., Галанин М. Д., Поглощение ультразвука в водной эмульсии ртути, ЖЭТФ, 9, 233 (1939). 2102. Vogel F., Ein neues Giefierei-Ultraschallgerat, Metallwirtschaft, 2, 229 (1948). 2103. Voigt W., Bestimmung der Elastizitatskonstan- ten von Topas und Baryt, Wied, Ann. Phys., 34, 981 (1888). 2104. Voigt W., Grundlagen zu einer allgemeinen Theorie der piezo- und pyroelektrischen Erschei- nungen an Kristallen, Abh. Ges. Wiss. Gottin¬ gen, 36, 1 (1890). 2105*. Voss O., Ultraschallwellen im Dienste der Behandlung chronischer Schwerhorigkeit, Arch. Ohren-, Nasen- und Kehlkopfleiden, 135, 258 (1933). 2106. Wachsmuth R., Auer K., Mechanische Schwingungen piezoelektrisch angeregter Quarze, Zs. f. Phys., 47, 323 (1928). 2107. Waetzmann E., Uber die ponderomotorischen Wirkungen des Schalles, Naturwiss., 16, 677 (1928). 2108. Wagenschein М., Experimentelle Unter- suchung iiber das Mitschwingen einer Kugel in einer schweingenden FIiissigkeits- oder Gasmasse, Ann. d. Phys. (4), 65, 461 (1921). 2109. W a h 1 i n H. B., Russel B. R., Biological Effects of Low Frequency Vibrations, Phys. Rev. (2), 71, 139 (1947). 2110. Wallace R. H., Bushnell R. J., Newcomer E. H., The Induction of Cyto¬ genetic Variations by Ultrasonic Waves, Science, 107, 577 (1948). 2111. Wallmann М. H., Die Einstelldauer der Schwingungswarme in C02 in Abhangigkeit von Fremdgaszusatzen und vom Druck, Ann. d. Phys. (5), 21, 671 (1934). 2112. W a 1 1 пег H., Linienstrukturen an Bruchfla- chen, Zs. f. Phys., 114, 368, (1939). 2113. W a 1 t i A., Uber die Bestimmung der elastischen Konstanten isotroper fester Korper mit Hilfe von Ultraschallwellen, Helv. phys. Acta, 11, 113 (1938). 2114. W a n n i e r G., Extermann R., Theorie mathematique ed la diffraction de la lumiere par les ultrasons, Helv. phys. Acta, 9, 337 (1936). 2115. W a r n e r G. W., A. Study of the Effect of Fre¬ quency and Temperatures on the Velocity of Ultrasonic Waves in Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 9, 30 (1937). 2116. Warren В. E., An Interpretation of the Effect of Piezoelectric Oscillations on the Intensity of ЛГ-Ray Reflections, Phys. Rev., 38, 572, (1931). 2117. Watanabe Y., Der piezoelektrische Resona¬ tor in Hochfrequenzschwingungskreisen, Elektr. Nachr.-Techn., 5, 45 (1928). 2118. Weaver Ch. E., Emulgierenund Suspendieren, USA Pat. No. 2163649, 1935. 2119. Weber R. L.,Goeder F. P., The Velocity of Sound in Methyl Methacrylate Polymer, Phys. Rev., 61, 94 (1942). 2120. W e g e 1 R. L., Internal Dissipation in Solids for Small Cyclis Strains, Journ. Acoust. Soc. Amer., 7, 77 (1935). 2121. Wegel R. L., Walther H., Internal Dis¬ sipation in Solids for Small Cyclic Strains, Phy¬ sic, 6, 141 (1935). 2122. W e i g 1 e J., Influence des ondes ultrasonores sur la diffraction des rayons X par les cristaux, Helv. phys. Acta, 15, 329 (1942). 2123. Weigl J.,Bleuler K., Theorie de Pinfluen- ce des ondes ultrasonores sur la diffraction des rayons X par les cristaux, Helv. phys. Acta, 15, 445 (1942). 2124. W e i s s 1 e r A., Sound Velocity and the Tempe¬ rature Change of Molecular Association in Water, Journ. Chem. Phys., 15, 210 (1947). 2125. W e i s s 1 e r A., Ultrasonic Velocity in Liquid Halides, Bull. Amer. Phys. Soc., 23, No. 3, 32 (1948). 2126. W e i s s 1 e r A., Ultrasonic Investigation of Molecular Properties of Liquids, Cyclic Compounds, Journ. Acoust, Soc. Amer., 20, 585 (1948). 2127. W e i s s 1 e r A., Ultrasonic Investigation of Molecular Properties of Liquids, II. The Alcohols, Journ. Amer. Chem. Soc., 70, 1634 (1948). 2128. W e i s s 1 e r A., Note on Effect of Ultrasonic Irradiation on the Formation of Colloidal Sulfur, Colloid. Sci., 3, 67 (1948). 2129. W e i s s 1 e r A., Ultrasonics in Chemistry, Journ. Chem. Education, 25, 28 (1948). 2130. Weissler A., Cooper H. W., Sny¬ der St., The Chemical Effects of Ultrasonic Irradiation: Reaction Between Carbon Tetrachlo¬ ride and Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20 589 (1948). 2131. Weissler A., Fitzgerald J. W., R e s n i с k I., A sound Welocity Method for Determination of Molecular Weight of Liquid Polymer, Appl. Phys., 18, 434 (1947). 2131a. W e i t z e r S. J., Supersonics for Communi¬ cation, QST, 27, No. 10, 9 (1943). 2132. Wesemeier K., Untersuchungen iiber die Einwirkung von Ultraschallwellen auf Diastase, Starke, Glykogen und Riibenzucker, Dissertation, Koln, 1938. 2133. White S. Y., Testing by Ultrasonics, Audio Eng., 31, 28, 39, (1947). 2134. White S. Y., Ultrasonics in Solids, Audio Eng., 31, 22, 41 (1947). 2135. W h i t e S. Y., High Power Ultrasonics, Audio' Eng., 31, 23, 45 (1947). 2136. White S. Y., Ultrasonics in Liquids, Audio Eng., 31, 16 (1947). 2137. White S. Y., Elements of Ultrasonics, Audio Eng., 32, 28, 40 (1948). 2138. White S. Y., Coupling Ultrasonic Energy to a Load, Audio Eng., 32, 29, 41 (1948). 2139. W i e г с i n s k i F. J., The Effects of Superso¬ nic Vibrations on Reconstruction and Head Fre¬ quency in Euplanaria dorotocephala, Physiol. Zool., 12, 62 (1939). 2140. W i e г с i n s k i F. J., С h i 1 d С. М., Diffe¬ rential Susceptibility of Living Organismus to Suppersonic Vibrations, Science, 83, 604 (1936). 2141. Wikkenhauser G., Synchronisation of Scophony Television Receivers, Proc. Inst. Rad. Eng., 27, 492 (1939). 2142. Willard G. W., Ultrasonic Velocity and Absorption in Liquids, Phys. Rev. (2), 57, 1057 (1940).
Библиография 627 2143. Willard G. W., Ultrasonic Absorption and Velocity Measurement in Numerous Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 12, 438 (1941). 2144. Willard G. W., Ultrasonic Cell, Amer. pat. No. 2366822, 1945. 2145. Willard G. W., Ultrasonic Interference at Angular Reflection, Phys. Rev. (2), 68, 284 (1945). 2146. Willard G. „W., Ultrasound Waves Made Visible, Bell Lab. Rec., 25, 194 (1947). 2147. Willard G. W., The Radiation Pattern on an Ultrasonic Focusing Radiator, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 733 (1947). 2148. Willard G. W., Temperature Coefficient of Ultrasonic Velocity in Solutions, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 235 (1947). 2149. Willard G. W., Radiation Characteristics of Ultrasonic Focusing Radiators, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 589, (1948). 2150. Willard G. E., Compounding Liquids to Give Zero Temperature Coefficient of Ultrasonic Velocity, Bell Lab. Rep. 593 (1941). 2151. Williams A. O., Jr., Acoustic Intensity Distribution from a «Piston» Source, Journ. Acoust Soc. Amer., 17, 219 (1946). 2152. Williams A. О., Jr., Acoustic Wave Fronts from a «Piston» Source, Journ. Acoust. Soc. Amer. 19, 156 (1947). 2153. Williams A. O., Jr., Heller G. S., H e 1- 1 e n s R. L., Ultrasonic Radiation from Constrai¬ ned Piston Sources and Rings, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 583 (1948). 2154. Williams A. O., Jr., L a b a w L. W., Acoustic Intensity Distribution from a «Piston» Source, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 231 (1945). 2155. Williams О. B., Gaines W., The Bac¬ tericidal Effects of High Frequency Sound Waves, Journ. Inf. Dis., 47, 485 (1930). 2156. Williams S. R., Some Experimental Me¬ thods in Magnetostriction, Journ. Opt. Soc. Amer., 14, 383 (1937). 2157. Willis F. H., Measured Values of Ultrasonic Absorption and Velocity in Liquid Mixtures, Phys. Rev. (2), 69, 250 (1946). 2158. Willis F. H., Measurement of Ultrasonic Absorption and Velocity in Liquids Mixtures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 242 (1947). 2159. W i 1 s h a u s W., Anordnung zur Trocknung von Torf, Braunkohle oder 01 mittels Ultraschallwellen, DRP Nr. 730500, 1937. 2160. W i 1 s h a u s W., Dispergierung von Stoffen durch Ultraschallwellen, DRP Nr. 708112, 1937, Nr. 727688, 1940. 2161. Wilson D. A., Liebermann L. N., Attenuation of Sound in Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 286 (1947). 2162. Wilson E. B., Jr., Richards W. Т., The Velocity of Sound in Solutions of Benzene and /г-butyl Alcohol in /г-heptane, Journ. Phys. Chem., 36, 1268 (1932). 2163. Winkelmann A., Ober einige Erscheinun- gen die bei der Beugung des Lichtes durch Gitter auftreten, Ann. d. Phys. (4), 27, 905 (1908). 2164*. Winter Th., Ober die Behandlung mehrerer Falle von Dupuytrenscher Kontraktur mit Ultra¬ schallwellen, Zs. f. Haut- u. Geschlechtskrankhei- ten, 3, 432, (1948). 2165. Witcher С. М., Pulsed Sonic Beam Obstacle Detector for the Blind, Radio News, 9, 8 (1947). 2166*. Wolf F., Bestimmung der Letalitatsdosen mit Ultraschallwellen bei verschiedenen Organis- men, Dissertation Erlangen, 1947. 2167*. Wolf H., Die Einwirkung von Ultraschallwel¬ len auf Insulin, Dissertation, Koln, 1938. 2168. WolpersC., Kollagenquerstreifung und Grund- substanz, KHn. Wschr., 22, 624 (1943). 2169. W о 1 p e r s C., Zur elektronenmikroskopischen Darstellung elastischer Gewebselemente, Klin. Wschr., 23, 169 (1944). 2170. Wood A. B., Smith F. D., The Velocity of Sound in Sheet Materials, Proc. Phvs. Soc.* 47, 185 (1935). 2171. Wood A. B., Smith F. D., M с G e a с h у J. A., A Magnetostriction Echo Depthrecorder* Journ. Inst. Electr. Eng., 76, 550 (1935); Brit, pat. No. 375375. 2172. Wood R. W., Photography of Sound-Waves by the «Schlierenmethode», Phil. Mag. (5), 48, 218 (1899); 49, 148 (1900). 2173. Wood R. W., Loomis A. L., Physical and Biological Effects of High-Frequency Sound Wa¬ ves of Great Intensity, Phys. Rev. (2), 29, 373 (1927). 2174. Wood R. W., Loomis A. L., The Physical and Biological Effects of High-Frequency Sound Waves of Great Intensity, Phil. Mag. (7), 4, 417 (1927). 2175. Wood R. W., The Physical and Biological Ef¬ fects of Highfrequency Sound Waves of Great Intensity, Atti Congr. Intern, dei fisici, Como, 1, 291 (1927). 2176. Wood R. W., Loomis A. L., Frundlagende Beobachtungen iiber die physiologischen Wirkun¬ gen von Ultraschallwellen, Proc. Nat. Acad. Sci. Wash., 17, 611 (1931). 2177. Woodburn J., The Velocity of Sound in Su¬ perheated Steam, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 287 (1947). 2178. Wright R. B., Stuart D. М., Some Expe¬ rimental Studies of the Vibrations of Quartz Plates, Bur. Standarts Journ. Res., 7, 519 (1931). 2179. W u H., Liu S., Coagulation of Egg Albumin by Supersonic Waves, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 28, 782 (1931). 2180. Wuhrmann K., Heuberger A., M u h- 1 e th a 1 e r K., Zellulosefasern im Elektronen- mikroskop nach Behandlung mit Ultraschall, Experimentia, 2, 105 (1946). 2181*. Wuttge К. H., Zum gegenwartigen Stand der Ultraschallforschung in der Medizin, Bayeri- sches Arzteblatt, 3, 146 (1948). 2182. W у s s R., Ober eine optische Methode zur Mes¬ sung stehender Ultraschallwellen in Fliissigkeiten, Helv. phys. Acta, 7, 406 (1934). 2183. W у s s R., Beitrage zur Methoaik der Bestim¬ mung der Ultraschallgeschwindigkeiten in Flus¬ sigkeiten mittels stehender Wellen, Helv. phys. Acta, 19, 237 (1937). 2184. Y a g i H., Matsuo S., Heterodyne Detection of Superaudible Aco.ustic Waves in Air, Rep. Ra¬ dio Res. and Works Japan, 2, 287 (1932). 2185. Y ag i N., Negative Oscillotropism of Drosophila larva to Supersonic Vibrations, Proc. Imp. Acad. Tckyo, 13, 161 (1937). 2186. Y a g i N., Means to Kill or Remove Parasitic Dipteran larva by Their Negative Oscillotropism, Proc. Imp. Acad. Tokyo, 13, 165 (1937).
628 Библиография 2187. Yamaha G., U e d a R., Uber den Einflufi der Ultraschallwellen auf die Wurzelspitzenzellen von Vicia Faba L. Ein Orientierungsversuch, Cytologica, Tokyo, 9, 524 (1939). 2188. Yawoi H., Nakahara W., Effect of Short Exposure to Supersonic Waves on Vaccine Virus and Some Bacteria, Japan Journ. Exp. Med., 12, 131 (1934). 2189. Y e a g 1 e у H. L., An Apparatus for Obtaining High Precision Supersonic Data, Phys. Rev. (2), 45, 749 (1934). 2190. Yeagley H. L., A Triple-Quartz Plate Super¬ sonic Generating and Receiving System, Rev. Sci. Instr., 6, 148 (1935). 2191. Yen A. H. C., S z u-C h i h Liu, Effect of Supersonic Waves on Bacteria, Proc. Soc. Exp. Biol. a. Med., 31, 1250 (1934). 2192. Y о s i о к a К., Sound Velocity on Heavy Water and Compressibility, Sci. Pap. Inst. phys. chem. Res. Tokyo, 34, 843 (1938). 2193. Y о s i о к a К., On the Supersonic Wave Gene¬ rator, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. Tokyo, 36, No. 915;919 (1939); Beilage Bull. Abstracts, 18, 37 (1939). 2194. Y os i ok a K.,On the Supersonic Wave Generator and Methods of Increasing the Output of Quartz Generators, Journ. of Phys. Japan, 14, 4 (1941). 2195. Young R. W., Image Interference in the Pre¬ sence of Fraction, Journ. Acoust. Soc. Amer., 19, 1 (1947). 2196. Young W. Т., К e r s t e n H., An Effect of Ultrasonic Radiation on Electrodeposits, Journ. Chem. Phys., 4, 426 (1936). 2197. Zachoval L., La dispersion des ondes ultra- sonores dans l'huile de ricin, Compt. Rend., 208, 265 (1939). 2198. Zachoval L., Sur la dispersion des ultrasons dans les liquides, Journ. phys. et rad. (7), 10, 350 (1939). 2199. Z a r t m a n n I. F., A Precision Ultrasonic Interferometer, Phys. Rev. (2), 71, 479 (1947). 2200. Zartmann I. F., Hu b hard J. C., A Fixed Path Acoustic Interferometer for the Study of Matter, Phys. Rev. (2), 53, 944 (1938); Bull. Amer. Phys. Soc., 13, 39 (1938). 2201. Zartmann I. F., Smith F. H., Absorp¬ tion of Supersonic Waves in Gases, Phys. Rev. (2), 58, 208 (1940). 2202. Z a z e к A., P e t r z i 1 к a V., Radial and Tor¬ sional Vibrations of Annular Quartz Plates, Phil. Mag. (7), 24, 164 (1938). 2203. Z e i В E., Ober Linsenveranderungen an heraus- genommenen Rinderlinsen durch Ultraschallein- wirkung, Arch. Opht., 139, 301 (1938). 2204. Zernov W., Uber absolute Messungen der Schall- intensitat, Ann. d. Phys. (4), 21, 131 (1906). 2205. Zickendraht H., Ober schallempfindliche Flammen, Helv. phys. Acta, 5, 317 (1932). 2206. Zickendraht H., Elektrische Untersuchun- gen an schallempfindlichen Flammen, Helv. phys. Acta, 14, 132 (1941). 2207. Zickendraht H., Uber schallempfindliche Flammen, Helv. phys. Acta, 14, 195 (1941). 2208. Zschirnt H. H., Ein mittels Lichtbogenge- nerators betriebener Ultraschallsender, Zs. Hoch- frequenztechn., 60, 126 (1942). 2209. Z u h 1 к e H., Eine objektive Methode zur Mes- sung Langen hochfrequenter Schallwellen, Ann. d. Phys. (5), 21, 667 (1935). 2210. Цветков В., Миндлина А., Мака¬ ров Г., см. [2076]. 2211. Z wicker В., Elastische Untersuchungen an NH4H2P04 und KH4PO2, Helv. phys. Acta, 19, 3 (1946). 2212. Z w i k k e r G., Trillende kwarts-kristallen en hun toepassing in de ultra-acoustiek, Nederl. Tijdschr. Natuurk., 8, 311 (1941); Tijdschr. Nederl. Radiogen, 9, 107 (1941). II. РАБОТЫ, ДОБАВЛЕННЫЕ В ШЕСТОМ ИЗДАНИИ КНИГИ а. Книги и обзоры по ультразвуку и его применениям 2213. Arrarte P. R., Salzberger М., Ultrasonidos, Arch. Urug. Med., 37, 262 (1950). 2214. Baud R. V., Uber die physikalischen Grundla- gen des Ultraschalles und seine Anwendung im Materialpriifwesen, Schweiz. Bauztg., 66, 185, 215 (1948). 2215. Baud R. V., Anwendung des Ultraschalls, Schweiz. Apothekerztg, 89, 365 (1951). 2216. Bergmann L., Bericht uber auslandische Ultraschallarbeiten, Der Ultraschall in der Medi- zin (Kongrefibericht der Erlanger Ultraschallta- gung 1949), S. 13. 2217. Bergmann L., Anwendung von Ultraschall bei der Werkstoffprufung, Zs. VDI, 92, 711 (1950). 2218. Bergmann L., Die Bedeutung des Ultraschalls fur die Biologie, Microkosmos, 40, 160 (1951). 2219. Bergmann L., Ultraschall in Wissenschaft und Technik, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 97 (1950). 2220. Bergmann L., Zerstorungsfrei Werkstoff- priifung mittels Ultraschall, Industrie-Anzeiger (Essen), 78, 346 (1951). 2221. Bergmann L., Ultraschall und seine Anwen¬ dung in der Technik, Umschau, 51, 723 (1951). 2222. Bock A., Technische toepassing van ultra sonor gelind, Techn. Wetenschapp. Т., 18, 99 (1949). 2223. Born N., Physikalische Grundlagen des Ultra¬ schalls, Strahlentherapie, 79, 513 (1949). 2224. Bouillon H., Les applications industrielles des ultrasons, Techn. Human. Belg., 46, 287 (1949). 2225. В r a d f i e 1 d G., International Convention on Ultrasonics. Nature, 166, 143 (1950). 2226. В r a d f i e 1 d G., Rome Ultrasonic Convention, Electronic Eng., 22, 391 (1950). 2227. Bradish C. J., Ultrasonics, Methods and Applications, Chem. Prod., 10, Nov.—Dec., 3 (1946). 2228. В u g a r d P., Les ultra-sons, Atomes, 4, 199 (1949). 2229. Burgard P., Les ultra-sons, Leurs effets biologiques, Atomes, 5, 3 (1950). 2230. Carlin B., Ultrasonics, New York, 1949. 2231. Conley P., Ultrasonics in Industry, Westing- house Eng., 11, 132 (1951). 2232. Curry В., H s i E., Bibliography on Superso- nics or Ultrasonics, Oklahoma Agr. Mech. Coll., Research Foundation, Oklahoma, 1949. 2233. Czerlinsky E., Vom Ultraschall, Allgem. Rundfuktechn., 2, 76 (1950). 2234. E i с h I e r W., Ultraschall, Urania, 14, 134 (1951).
Библиография 629 2235. Эльпинер И. Е., Ультразвуковые волны в биологии и медицине, Усп. соврем, биол., 25, 161 (1948). 2236. Federici М., Acustica subacquea ed utlra- suoni, Soc. Ed. Intern., Torino, 1947. 2237. Fischer H., Ultraschall, Elektrotechniker, 1, 131, 171 (1949). 2238. G i а с о m i n i A., Le applicazioni degli ultra¬ suoni Riv. del Nuovo Cimento, 3, 113 (1947). 2239. Grabar P., Rouyer М., Sons et ultrasons, Ann. de l'Inst. Pasteur, 71, 154 (1945). 2240. Hern bergB., Ultraljud, Dess tekniska anvand- ningsomraden, Industritidningen Norden, 79, 55 (1951). 2241. H e n n e у К.,* Supersonics at work, Sci. Amer., 171, 10 (1944). 2242*. Hintzelmann U., Der augenblickliche Stand der Ultraschall-Therapie, Schweiz, med. Wschr., 79, 759 (1949). 2243. H i p p a u f E., Ultraschall, eine Einfiihrung, Wien, 1951. 2244*. HochmithH., Heilmittel Schall; seine Anwen- dungen in der Medizin, Med. Techn., 3, 245 (1949). 2245. H liter Th., Moderne Ultraschalltechnik, Elek- trotech. Zs. (ETZ), 70, 365 (1949). 2246. J а с у w e s H., Ultraschall, Biol. Wirkung Kurz- wellen, Amer. Soc. Brass. Enseignement Profess., 47, 267 (1938). 2247. J u p e J. H., Ultrasonics, A brief survey, Elect¬ ronic Eng., 21, 422 (1949). 2248. Kaiser R., Physik und Technik des Ultra- schalls, Nachrichtentechnik, 2, 2 (1952). 2249*. К i e n i t z P., La terapeutica con el ultrasonido, Buenos Aires, 1952. 2250*. Koeppen S., Die Anwendung des Ultra- schalls in der Medizin, Stuttgart, 1951. 2251*. К о p e с e k F., Der Ultraschall in der Biologie und Medizin, Radio-Welt, Austria, 3, 35, 52, 70 (1948). 2252. Laufer R., Ultrasonics, Physics Today, 3, No. 8, 8 (1950). 2253. L a u f e r A. R., Latest Developments in Ultra¬ sonics, Electronics, 24, No. 3, 82 (1951). 2254. Lindstrom O., Ultra! judet inom kemisk teknik, Teknisk Tidskrift, 81, 595 (1951). 2254a. Mason W. P., Electromechanical Transducers in Wave Filters, New York, 1950. 2255. Mason W. P., Piezoelectric Crystals and their Application to Ultrasonics, New York, 1950. [См. перевод: Мэзон У., Пьезоэлектрические крис!аллы и их применение в ультраакустике, М., 1952]. 2256. Mende Н., Ultraschallwellen, Radio-Amateur, 16, 573 (1939). 2257. Meyer F. О. W., Neue Fortschritte in der Verwendung des Ultraschalls, Die Pharmazie, 5, 477 (1950). 2258. M о n a h a m M. J., Ultrasonics, New Research Tool, Daint Oil Chem. Rev., 112, 19, 35, 38 (1949). 2259*. Moncke CL, Ultraschall und Medizin, Das Deutsche Gesundheitswesen, 4, 4 (1949). 2260*. Nipperdey W., Ultraschall-Therapie, Arztl. Wschr., 4, 577 (1949). 2261. N о 1 t i n g k В. E., Ultrasonics in the Chemica and Allied Industries, Chemist, a. Druggist, Export Rev., 10 (1949). 2262. N о 1 t i n g k В. E., La ultrasonica en las indu- strias quimicas у afines, Rev. Telegr. Argentina, 38, 273 (1950)/ 2263. Pohlman R., Die Ultraschalltherapie, Bern,' 1951. 2264*. P о n z i о М., Sacer dote G., Ultrasuoni in Medicina, Turin, 1952. 2265. Richardson E. G., Ultrasonic Physics, London, 1952. 2266*. Rienzo S., Der Ultraschall in der Medizin, Prensa med. argent., 37, 45 (1950). 2267. S a t a N., Phonochemie und Phonokolloidik, Tokio, 1948. 2268*. Schumacher W., .Ultraschall und seine Anwendung in der Medizin, Wiss. Ann., 1, 147 (1952). 2269. Skudrzyk E., Der Ultraschall, Elektrotechn. u. Maschinenbau, 67, 76 (1950). 2270. Vigoureux P., Ultrasonics, London, 1950. 2271. Vigoureux P., Booth C. F., Quarz Vibrators and their Applications, London, 1950. 2272. Why mark R. R., Ultrasonics, Electr. Rev., 144, 610 (1949). 2273. W i 1 1 r i с h H. O., Anwendung von Ultraschall, Welding, 18, 61 (1950); Australas* Eng., 77 (1950). б. Работы по отдельным вопросам 2274. Ackelsburg M. R., Coagulation by Ultra¬ sonics, City Coll. Vector (N. Y.), 13, 92 (1949). 2275. Ackermann E., The Maximum Pressure for Cavitation in Biological Suspensions, Phys. Rev., 79, 231 (1950). 2276. Ackermann E., Vibrating Plate Transducers for Frequency Studies of the Breakdown Rate of Biological Cells, Rev. Sci. Instr., 22, 649 (1951). 2277. Ackermann E., Reconant Effects of Mam¬ malian Erythrocytes in Ultrasonic Fields, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 118 (1952). 2278. Acoustic Laboratory, Pennsylvania State College, Atmospheric Physics and Sound Propagation, Final Report for Period of Juli 1, 1945 to May 20, 1950. 2279*. Adam A., Erste Versuche einer Ultraschall- behandlung im Kindesalter, Mschr. Kinderheilkun- de, 97, 391 (1949). 2280*. Adam A., Ultraschallbehandlung im Kin* desalter, Der Ultraschall in der Medizin* 1, 274 (1949). 2281. Adam М., La mesure des epaisseurs par les ultrasons, Nature, Paris, 235 (1946). 2282. Adams С. E., Acoustical Absorption and Mole¬ cular Theory, Amer. Juorn. Phys., 18, 318 (1950). 2283. A d d о ms J. N., Boston Meeting to Faeture Ultrasonics and Fluidzation, Chem. Eng. Progr. 46, 13, 16 (1950). 2284. Adlassing K-, Foglar O., Die Unter- suchung von pulver-metallurgischen Produkten aus Cu,* Mo und W mit Hilfe von Ultraschall- und Leitfahigkeitsmessungen, Radex Rdsch., 79 (1950). 2285. Adolph R., Kneser H. O., Anwendungen der Impuls-Methode auf Physikalische Probleme, Zs. engew. Phys., 1, 382 (1949). 2286. Adolph R., Kneser H. O., Schulz I., Die Eigenfrequenzen zylindrischer Stahlstabe, Ann. d. Phys. (6), 8, 99 (1950). 2287. Aggarwal R. R., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves. (Deduction of the Different Theories from the Generalised Theory of Raman and Nath), Proc. Indian Acad. Sci., A31, 417 (1950).
630 Библиография 2288. 2289. 2290. 2291. 2292. 2293. 2294. 2295. 2296. 2297. 2298* 2299. 2300. 2301. 2302. 2303*. 2304*. 2305* 2306*. 2307. 2308. Aggarwal R. R., Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, Journ. Sci. Ind. Res., 9B, 110 (1950), Aggarwal R. R., Intensity Expressions for the Diffraction of Light by an Amplitude Modu¬ lated Ultrasonic Beam, Acustica, 2, 20 (1952). Aggarwal R. R., Pancholy М., Part' hasarathy S., Diffraction of Light by Amplitude Modulated Ultrasonic Beam, Journ. Sci. lndustr. Res. 9B, 107 (1950). Aggarwal R. R., Parthasarathy S., Diffraction of Light by Two Ultrasonic Waves, Acustica, 1, 74 (1951). A h i e r Ch. G., В u f f e t P., Method and*Means for Phase and Frequency Modulation, Amer. pat. No. 2581780 (1946). A к i у a S., Nomoto О., О к u i S., The Action of Supersonic Waves on High Molecular Compounds, I, Journ. Pharmac. Soc. Japan, 69, 133 (1949). Akiya S., Nomoto O., Okui S., Effects of Supersonic Waves and Nitrous Acid on the Pro¬ duction of Colloidal Sulfur, Juorn. Pharmac. Soc. Japan, 69, 500 (1949); Science, 112, 463 (1950). Akiya S., Okui S., Promotion of Chemical Reactions by Supersonic Waves, I, Journ. Pharmac. Soc. Japan, 71, 182 (1951). Akiya S., Okui S., Action of Supersonic Waves on High Molecular Compounds, II, Journ. Pharmac. Soc. Japan, 71, 416 (1951). Akiya S.,Okui S., Kobo B., On the Muta¬ tion of Penicillium by Ultrasonic Radiation, Penicillin (Japan), 2, 420 (1949). . Albers H., Zyklusstorungen durch Ultra¬ schall, Geburtshilfe u. Frauenheilkunde, 11, 1006 (1951). Alexander P., Powerful Acoustic Waves, Research, London, 3, 68 (1950). Alexander P., Emulsification with Acoustic Waves, Manifact. Chemist, pharmac. fine chem. Trade Journ., 22, 5 (1951); Paint Manufact., 21, 157 (1951). A 1 g a r W. H., G i e r t z H. W., Faserstruk- tur und Zellstoffeigenschaften, 2. Mitt. Der Ein¬ fluB der Ultraschallbehandlung auf die Holzzel- lulosefasern, Svensk. Papperstidn., 54, 693 (1951). А л и з а д e 3. И., Новые магнитострикционные сплавы Fe-Pd и Ni-Pd, ДАН СССР, 73, 79 (1950). . Allegranza A., S с а 1 t г i n i G. С., Ipolisi e testicoli di ratti albini in seguito ad applicazione di ultrasuoni i corrispondenza delle borse scrotali, Biologica Latina, 3, 377 (1950). , Allegranza A.,Scaltrini G. C., Effetti distruttiri degli ultrasuoni sulla cute, sui muscoli, sul fegato e sullo stomaco di cavia, Biologica Latina, 3, 476 (1950). .Allegranza A., Scaltrini G. C., Effetti dell’applicazione degli ultrasuoni sull’ad- dome di cavia, Boll. Soc. Ital. Patologia, 1, 59 (1950). Allegranza A., Z u b i a n i A., Studi sulla applicazione degli ultrasuoni al sistema ner- voso centrale, Boll. Soc. Ital. Patologia, 1, 54 (1950). Allegretti L., Determinazione di costanti elastiche di vetro d’ottica col metodo di Hiede¬ mann, Ric. Sci., 1&, 995 (1948). Altenburg K., Zwischenmolekulare Krafte und Molektilbau, Kolloid. Zs., 118, 156 (1950). 2309. Altenburg K-, Die Moglichkeiten der Kon- stitutionsbestimmung organischer Flussigkeiten aus physikalischen Eigenschaften insbesondere den Kohasionskraften, Kolloid. Zs., 119, 38 (1950). 2310. Altenburg K., Zur molekular-kinetischen Auffassung der Flussigkeiten, Kolloid. Zs., 117, 153 (1950). 2311. Altenburg K-, Ultraschallgeschwindigkeit und Molekiilstruktur, Zs. phys. Chem., 195, 145 (1950). 2312. Altenburg K., Der Einfluss des Ultraschalls auf die Fliissigkeitsstruktur, Kolloid. Zs., 116, 170 (1950). 2313. A 1 t e n b u r g K., Die Druckabhangigkeit der Ultraschall-Geschwindigkeit in Flussigkeiten, Kol¬ loid. Zs., 122, 35 (1951). 2314’. Altenburg K-, Der formale Zusammenhang zwischen der atomistischen Theorie der Schallaus- breitung in Flussigkeiten und Problemen der Elektrotechnik—insbesondere der Vierpoltheorie, Frequenz, 5, 285 (1951). 2315. Altenburg K-, Dorr G., Der Einfluss von Ultraschall auf die elektrische Leitfahigkeit von Kupfersulfat- und Bleinitratlosungen, Zs. phys. Chern., 200, 158 (1952). 2315a. Altenburg K-, KastnerS., Demodula¬ tion von Ultraschallwellen in Flussigkeiten, Ann. d. Phys. (6), 11, 161 (1952). 2316. Altrichter F., Biologische Versuche im ste¬ henden Wellenfeld mit einem 30 kHz Magneto- striktionssender und Vergleich der -Wirksamkeit der Frequenzen 30 und 80 kHz, Dissertation Erlan¬ gen, 1950. 2317. Anderson D. V., Reflection of a Pulse by a Concave Paraboloid, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 324 (1952). 2318. Anderson N. S., Delsasso L. P., Pro¬ pagation of Sound in Carbon Dioxyde Near the Critical Point, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 423, 629 (1951). 2319. Anderson P. W., Theory of Ferroelectric Behavior of Barium Titanate, Ceramic Age, 57, 29 (1951). 2320*. Anderson T. P., W a k i m K- G., Her¬ rick J. F., Bennett W. A., Krusen F. H., An Experimental Study of the Effects of Ultrasonic Energy on the Lower Part of the Spinal Cord and Peripheral Nerves, Arch. Phys. Med., 32, 71 (1951). 2321. Andrade E. N. da C., The Sensitive Flame, Proc. Phys. Soc., 53, 329 (1941). 2322. A d r e a e J. H., Lamb J., Ultrasonic Rela¬ xation Processes in Pure Liquids, Proc. Phys. Soc., B64, 1021 (1951). 2323. A g e 1 e t t i G. В., С а с с i a G. G., Al di la della soglia audi+iva, gli ultrasuoni, Rad. Ind., 12, 491 (1949). 2324. Angerer O. A., Erste orientierende Versuche an einem 30 kHz-Magnetostriktionssender, Disser¬ tation, Erlangen, 1948. 2325. Angerer O. A., Zur Frage der wirksamen Kom- ponente von Ultraschall, Naturwiss., 36, 217 (1949). 2326. Angerer O. A., Beobachtungen in stehenden Ultraschall-Wellenfeld, Nuovo Cimento, 7, Suppl. No. 2, 133 (1950). 2327*. Angerer О. A., В arth G., Bruns G., Die Ultraschallreaktion an promitiv gebauten Tieren bei mikroskopischer Untersuchung, Arztl. Forsch., 5, 118, (1951).
Библиография 631 2328*. Angerer О. A., Barth G., Giittner W., Uber den Wirkungsmechanismus biologischer Ultraschallreaktionen. Die Frequenzabhangigkeit der Ultraschallhamolyse bei verscheidenen Erythro- zytengrofien, Srahlentherapie, 84, 601 (1951). 2329*. AngererO. A., В art h G., W i nkler G., Obel den Wirkungsmeschanismus biologischer Ultraschallreaktionen (Der Frequenzeinfluss auf die Ultraschallhamolyse), Strahlentherapie, 82, 461 (1950). 2330*. Angerer O. A., Streibl F., Die Ultra- schalltherapie, ihr Wesen und ihre Bedeutung fiir die Praxis, Zs. gesamt. innere Med. u. Grenz- geb., 7, 101 (1952). 2331. Angerer O. A., Streibl F., Beobach- tungen in stehenden Ultraschallwellenfeldern, Umschau, 52, 300 (1952). 2332*. A n g e r e r O. A., Streibl F., Wach- s m a n n F., Untersuchungen in stehenden Ultra- schallfeldern, Arztl. Forsch., 5, 123 (1951). 2333*. A n s t e t t P., 60 cas d’asthme traites par les ultrasons, Lyon medical, 26—27 Juni, 1948. 2334. Anstett P., Die Ergebnisse der Ultraschall- behandlung beim Asthma, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 288 (1949). 2335*. A г a к a w a S., Ober die zerstorende Wirkung von Ultraschall- und Ultrakurzwellen auf Warm- bliiter, Zs. Japan physiol. Ges., 5 (1940). 2336*. A r a i М., Das mit Ultraschall behandelte he- molytische Toxin der Pneumokokken, Japan Journ. exp. Med., 21, 1340 (1940). 2337. Arenberg D. L., Compressional Wave De¬ lay Means, Amer. pat. No. 2505515 (1950). 2338. Arenberg D. L., Delay Means, Amer. pat. No. 2512130 (1950). 2339. Arenberg D. L., Determination of Elastic Constants in Single Crystals with Special Reference to Silver Chloride, Journ. Appl. Phys., 21, 941 (1950). 2340. Arnold F. М., Cartridge Case Inspection by Reflectogage, Metal Progr., 55, 320 (1949). 2341 *. A s с h e G., Experimentelle Untersuchungen iiber den EinfluB des Ultraschalls auf die Friihent- wicklung befruchteter Amphibieneier, Strahlenthe¬ rapie, 80, 591 (1949). 2342. A s t о 1 f i E., Hastening and Improvement of Sugar Crystallization, Ital. pat. No. 440737 (1948). 2343. Atkins K- R., Chase С. E., Ultrasonics in Liquid Helium, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussell, 1951, Kon. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, S. 270. 2344. Atlas-Werke, Bremen, Lamellierter Magne- tostriktionsschwinger und Verfahren zur Her¬ stellung desselben, DRP Nr. 736815, 1941. 2345. Atias-Werke, Bremen, Magnetostriktiver Schwin- ger, DRP Nr. 814529, 1949. 2346. Atlas-Werke, Bremen, Trichter insbesondere fiir Ultraschallsirenen, DBP Nr. 823716, 1950. 2347. Atlas-Werke, Bremen, Sirene, Insbesondere zur Erzeugung von Ultraschall, DBP Nr. 823717, 1950. 2348. Atlas-Werke, Bremen (Erf. H. Kietz), Altern von Garungsessig durch Beschallen, DBP Nr. 817438, 1948. 2349. Atlas-Werke, Bremen (Erf. W. Kunze), Beschal- lung von Fliissigkeiten besonders zur Alterung von Alkoholischen Getranken, DBP Nr. 830039, 1950. 2350*, Attinger E., Quelques apercus sur l’ultra- sons en Allemagne, Paris Medical, 40, 480 (1949). 2351. Audouin A., Greco O., Essais de trai- tement de l’aluminate de sounde a l’aide des ultra- sons. Centre National de la Recherches scienti- fiques industrielles et maritimes des Marseille, Note 181, 1948. 2352. Audouin A., Levavasseur G., Essais d’emulsion des huiles vegetales au moyen des ultra-sons. Centre des Recherches scientifiques industrielles et maritimes des Marseille, Note 168, 1948. 2353. Audouin A., Levavasseur G., Essais d’emulsion des huiles vegetales au moyen des ultrasons, Olegineux, 4, 95 (1949). 2354. Audouin A., Levavasseur G., Ultra- schallemulgierung von Pflanzenolen, Food, 18, 190 (1949). 2355*. Aue A., Zur Ultraschall-Therapie, Wien. med. Wschr., 100, 759 (1950). 2356. Auerbach R., Oberflachenspannung und Schallgeschwindigkeit, Experientia, 4, 473 (1948). 2357. Auerbach R., Moglichkeiten einer Akusto- chemie, Chemie-Ingenieur Technik, 23, 1 (1951). 2358. Auerbach R., Schallwellen als stationar-dis- perse Systeme, Kolloid. Zs., 119, 166 (1950). 2359. Auerbach R., Ober konzentrierte Galler- ten, Kolloid. Zs., 124, 44 (1951). 2360. Auerswald W., Bornschein H., Elektrophoretische Untersuchungen zur Frage der Ultraschallwirkung auf Serumproteine bei tiefen Temperaturen, Naturwiss., 37, 524 (1950). 2361. AwataniJ., Otsuka H., Measurement of the Intensity of High Frequency Sound Waves by Principle of Similarity, Mem. Res. Inst. Acoust. Sci. Osaka, 1, 54 (1950). 2362. Baccaredda М., La velocita degli ultra¬ suoni nelle soluzioni aequose di formaldeide, Gazz. Chim., Ital., 78, 735 (1948); Ric. Sci., 20, 321 (1950). 2362a. Baccaredda М., Relazione tra velocita ultrasonora molecolare e paracoro negli idrocar- buric e alcune sue applicazioni, Chimic e Industria, 32, 155 (1950). 2363. Baccaredda М., Velocita ultrasonora mole¬ colare e isomeria, Ric. Sci., 19, 358 (1949). 2364. Baccaredda М., Velocita ultrasonore e comp¬ ressibility adiabatica in alcuni derivati bsnzenici bisostituiti isomeri, Acc. Naz. Lincei, Atti, 6, 466 (1949). 2365. Baccaredda М., Baldacci R., Da- n u s s о F., Die Ultraschallgeschwindikeit in konzentrierten Losungen spannungsaktiver Stoffe, Ann. Chimica, 40, 411 (1950). 2366. Baccaredda М., Beati E., Velocita ultrasonora e compressibility adiabatica nell’a-S-^- esaclorocicloesani alio stato fuso, Ris. Sci., 20, 133 (1949). 2366a. Baccaredda М., Pino P., La velocita degli ultrasuoni in alcuni composti carbnilici e car- bossilici, Gazz. Chim. Ital., 81, 205 (1951). 2367. В a с с h i G., Directional Characteristic of a Cylindrical Acoustic Radiator with a Conical Reflector, Alta Frequenza, 17, 74 (1948). 2368. В a с h e г K-, Ober die Bestimmung der ela¬ stischen Konstanten von Gesteinen mit Ultra¬ schall, Zs. Erdol und Kohle, 2, 125 (1949). 2369. Bachner H., Uber die wachstumsfordernde Wirkung des Ultraschalls auf Erbsenkeimlinge, untersucht am Langenwachstum und an Hand
632 Библиография histologischer Untersuchungen, Dissertation, Er¬ langen, 1950. 2370*. В a d t к e G., Ultraschallbehandlung des Auges, Monatsbl. f. Augenheiklunde, 114, 193 (1949). 2371*. В a d t к e G., Ultraschallwellenwirkung am Auge, Arch. phys. Therap., 2, 119 (1950). 2372. Baerwald H. G., Berlincourt D. A., Electromechanical Response and Dielectric Loss of Prepolarized Barium Titanat Ceramics under Maintained Electric Bias, Journ. Actpust. Soc. Amer., 24, 457 (1952). 2373. В a i 1 i t i s E., Hagen C., Rust H. H., Untersuchungen iiber den Ablauf von Teilvor- gangen bei der Magnetostriktion, Zs. angew. Phys., 4, 284 (1952). 2374. Bakanowski A. F., Lindsay R. B., A Crystal Pick-up for Measuring Ultrasonic Wave Velocity and Dispersion in Solid Rods, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 14 (1950). 2375. Baker W. H., Supersonic Radar Trainer Sig¬ nal Reflecting Prism and Altitude Ring Suppres¬ sor, Amer. pat. No. 2510947 (1950). 2376. Baldes E. J., Nelson P. A., Herrick J. F., An Experimental Study of Temperatures Produced by Ultrasonic Radiations in Bone Mar¬ row, Bone and Adjacent Tissues, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 682 (1950). 2377*. Ballantine H. Т., Jr., Bolt R. H., Hue ter T. F., Ludwig G. D., On the Detection of Intracranial Pathology by Ultra¬ sound, Science, 112, 525 (1950). 2378. Ballou J. W., Smith J. C., Dynamic Measurements of Polymer Physical Properties, Journ. Appl.„ Phys., 20, 493 (1949); Phys. Rev., 75, 1284 (1949). 2379. В a n i к E., Schallflockung (Akustische Staubab- scheidung), Brennstoff-Warme-Kraft, 2, 83 (1950). 2380. Bancroft D., Jacobs R. B., An Electro¬ static Method of Measuring Elastic Constants, Rev. Sci., Instr., 9, 279 (1938); Phys. Rev. (2), 53, 687 (1938). 2381. В a r b i e г O., Procedimento e dispositivo per ottenere immagini di corpi immersi in un mezzo, per esempio acqua о nebbia, ed irradiati da, onde di tipo meccanico, Ital. pat. No. 371101, 1939. 2382. Barducci I., Determinazione sperimentale della differenza fra i valori isotermico ed adiaba- tico del modulo di Young per l’alluminio, Allumi- nio, 5, 416 (1950). 2383. Barducci I., L’effetto Zener nei metalli, Alluminio, 4, 324 (1950). 2384. Barducci I., Esame ultrasonoro di leghe metalliche, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 347 (1950). 2384a. Barducci I., Ultraschallpriifung von Metall- legierungen, Ricerca Sci., 21, 896 (1951). 2385. Barnartt S., The Velocity of Suond in Electrolytic Solutions, Journ. Chem. Phys., 20, 278 (1952). 2386. Barnes Bowling R., Burton Ch. J., Visual Methods for Studying Ultrasonic Phenomena, Juorn. Appl. Phys , 20, 286 (1949). 2387. Barrett E. W., Suomi V. E., Akusti- sches Thermometer zur Messung von Lufttempe- raturen, Juorn. of Meteorol., 6, 273 (1949). 2388. Barone A., Generatore di ultrasuoni per usi biologici, Ann. Chim. Appl. Ital., 37, 172 (1947). 2389. Barone A., Metodo ottico per la misura della velocita delle onde ultrasonore longitudinali e tras- versali nei solidi, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2, 135 (1950). 2390. Barone A., Metodo ottico per la mistra della velocita delle onde ultrasonore longitidinoli e traversale nei solidi, Ric. Sci,, 21, 513 (1951). 2390a. Barone A., Aspects of the Concentration of Ultrasonic Energy, Acustica, 2, 221 (1952). 2391. Barone A., Nuovo М., Apparecchio per la misura della intensita di ultrasuoni modulati, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 359 (1950). 2392. Barone A., Nuovo Mi, Misuratore di intensita ultrasonora, Ric. Sci., 21, 516 (1951). 2393. Barone A., Rinaldi F., Action of High- Frequency Sound Vibrations on Certain Metallic Systems Having a Limited Miscibility, Teen. Ital., 3, 57 (March—April 1948). 2394. Barrett R. E., Beyer R. Т., Anomalous Effect in the Ultrasonic Absorption of an Electro- lyt Solution, Phys. Rev. (2), 84, 1060 (1951). 2395. Barrett R. E., Dill M. W., Beyer R. Т., The Ultrasonic Absorption in Acetate So¬ lutions, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 453 (1952). 2396. Barrett R. E., McNamara L., Bey¬ er R. Т., Sound Absorption in Aqueous Solu¬ tions of Copper Acetate, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 629 (1951). 2397. Barth G., Ober das Auftreten von Ultraschall- schaden und das Dosierungsproblem, Der Ultra¬ schall in der Medizin, 1, 207 (1949). 2398*. Barth G., Die Frequenzabhangigkeit der Ultraschallreaktionen, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 457 (1950). 2399*. Barth G., Biilow H. A., Zur Frage der Ultraschallschadigung jugendlicher Knochen, Strahlentherapie, 79, 271 (1949). 2400*. .Barth G., Erlhof H., Streibl F., Ober den Wirkungsmechanismus biologischer Ult¬ raschallreaktionen, II. Mitt. Impulsversuche mit Ultraschallhamolyse, Strahlentherapie, 81, 129 (1950). 2401*. Barth G., Kellner K-, Ober den Wir¬ kungsmechanismus biologischer Ultraschall-Reak- tionen, 4. Mitt. Versuche an Kaninchen extremi- taten bei normaler und unterbundener Blutzirku- lation, Strahlentherapie, 81, 654 (1950). 2402*. Barth G., Patzold J., Wachsmann F., Ober den Wirkungsmechanismus biologischer Ultraschallreaktionen, I. Moglichkeiten zur Kla- rung des Wirkungsmechanismus, Strahlentherapie, 80, 305 (1949). 2403*. Barth G., Sanden K., Dosierungsfragen der Ultraschall-Therapie, Deutsche med. Wschr., 75, 179' (1950). 2404*. Barth G., Sanden K-, Zur weiteren Entwicklung des Dosierungsproblems in der Ultra- schall-Therapie, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 14 (1951). 2405*. Barth G., Sanden K-, Die Praxis der Ultraschalltherapie, Arztl. Praxis, 2, Nr. 3, 9, 11, 21, 29, 30 (1950). 2406. Barth G., Wachsmann F., Klinische Ergebnisse der Ultraschallbehandlung, Strahlenthe¬ rapie, 78, 119 (1948). 2407*. Barth G., Wachsmann F., Wirkungs- grundlagen der Ultraschalltherapie, Arch. f. phys. Therap., 1, 8 (1949). ,2408*. Barth G., Wachsmann F., Ober den Wir¬ kungsmechanismus biologischer Ultraschallreak¬ tionen, Strahlentherapie, 81, 649 (1950).
Библиография 633 2409. В а г t h е 1 R., On Sound Propagation in MgS04 Solutions, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 313 (1952). 2410. В art he 1 R., Nolle A. W., Precise Re¬ cording Ultrasonic Interferometer and its Applica¬ tion to Dispersion Tests in Liqueds, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 8 (1952). 2411. В art he It H., Lutsch A., Zerstorungs¬ freie Priifung von keramischen Isolatoren mit Ultraschal, Siemens Zs., 26, 114 (1952). 2412. В a r w i с h H., Verfahren und Vorrichtung zum Loten von Gegenstanden aus Aluminium usw., DRP Nr. 720629, (1938); Nr. 735861 (1938). 2413. В a s t i e n P., Application des ultra-sons a la detection des defauts dans les pieces moulees; possibiliies et causes d’erreurs, Memoires presen- tes au Congres International de Fonderie, Bruxel¬ les, 1951, S. 419. 2414. Bastien P., Bleton J., Ker versau E., Eitude d’anomalies de reflexion et de transmis¬ sion se produisant lors du sondage par les nltra- sons des metaux, Rev. Metallurgie, 46, 277 (1949). 2415. Baud R. V., Verfahren und Anwendungen des Ultraschalles im Materialpriifungswesen und in der Medizin, Schweiz. Bauztg, 66, 185, 215 (1948). 2416. Baud R. V., Ultraschall—Diagnostik im Ma- terialpriifungswesen, Obersicht, Erfahrungen und Entwicklungen, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht des Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 62. 2417. Baud R. V., Beusch E., Ober den gegen- wartigen Stand der zerstorungsfreien Fehlerpru- fung mittels Ultraschall in der Schweiz, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 364 (1950). 2418. Baud R. V., W i n к 1 e r E., Ober den gegen- wartigen Stand der zerstorungsfreien Fehlerprii- fung mittels Ultraschall, Schweiz, techn. Zs., 47, 583 (1950). 2419*. Bauer A. W., Technique of Ultrasonic Therapy, Brit. Juorn. Phys. Med., 14, 145 (1951). 2420. В a u e г В. B., Piezoelectric Ceramics, Radio News, 11., No. 8, 3, 28 (1948). 2421. Bauer E., A Theory of Ultrasonic Absorption in Unassociated Liquids, Proc. Phys. Soc., A62. 141 (1949). 2422. Bauer L., Tamarkin P., Lindsay R. B., The Scattering of Ultrasonic Waves in Water by Cylindrical Obstacles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 858 (1948). 2422a*. Bauer O., Experimentelle morphologische und biologische Untersuchungen iiber die Wirkung des Ultraschalls auf das Ovarium des Kaninchens, Arch. f. Gynakologie, 182, 359 (1952). 2423*. Baumann A., Histologische Veranderungen am gesunden Tiergewebe nach Ultraschalleinwir- kung, Deutsche med. Rdsch., 3, 261 (1949). 2424*. Baumann A., Presch H. R., Histolo¬ gische Veranderungen nach Ultraschall-Einwir- kung auf gesundes Tiergewebe, Strahlentherapie, 81, 143 (1950). 2425. Baumgartl Fr., Ober die Schaumkoagulation und ihre Ausnutzung zur Messung geringer Ultra- schallstarken, Deutsche med. Rdsch, 3, 6b9 (1949). 2426. Baumgartl Fr., Der Einfluss des Ultraschalls auf die Diffusion, Arztl. Forcsh., 3, 525 (1949). 2427*. Baumgartl Fr. Membranveranderun- gen durch Ultraschall, Arztl, Wschr., 6, 995 (1951). 2428*. Baumgartl Fr., Stuttgen G., Zur biologischen Wirkung des Ultraschalles, Deutsche med. Rdsch., 3, 927 (1949). 2428a. Бажулин П. А., Поглощение ультрааку- стических волн в жидкостях, ЖЭТФ, 8, 457 (1938). 2429. Бажулин П. А., Мер зон М., Погло¬ щение ультраакустических волн в смеси аце¬ тон—вода, ДАН СССР, 24, 690 (1939). 2430. Bechmann R., Piezo-electric Resonator of Ethlene Diamine Tartrate with Zero Temperature Coefficient of Frequency, Nature, 164, 190 (1949). 2431. Bechmann R., Determination of the Elas¬ tic and Piezoelectric Coefficients of Monoclinic Crystals with Particular Reference to Ethylene Diamine Tartrat, Proc. Phys. Soc., Б63, 577 (1950). 2432. Bechmann R., Contour Modes of Square Plates Excited Piezoelectrically and Determina¬ tion of Elastic and Piezoelectric Coefficients, Proc. Phys. Soc., 64, 323 (1951). 2433. Bechmann R., Parsons P. L., Mechani¬ cal Strength of Piezoelectric Crystals, British Journ. Appl., Phys., 3, 147 (1952). 2434*. Beck, Ultraschallwellen in der Zahnheilkunde, Deutsch. Zahnarztl. Wschr., 4, 1451 (1949). 2435. Beck J., Rouyer М., Etudes sur la coagu¬ lation du lait par la presure, I. Action des ultra- sons, Bull. Soc. Chim. Biol., 23, 69 (1951). 2436*. Bejdl W., Die Wirkung von Ultraschall auf Blut im Hinblick auf seine therapeutische Anwendung, Wien. Klin. Wschr., 62, 859 (1950). 2437*. Bejdl W., Die Beeinfiussung von Froschei- ern und larven durch Ultraschall mit besonderer Beriicksichtigung der Grenzschichten und des Wir- kungsmechanismus, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 461 (1950). 2438*. Bejdl W., Der Einfluss von Ultraschall¬ wellen auf die Entwicklung von Froscheiern und auf die Zellteilung der Eier des Pferdespulwurms mit besonderer Beriicksichtigung der Grenzfla- chenspannungen, Protoplasma, 39, 597; 40, 54 (1951). 2439. Bell J. F. W., Satellite Resonance in Ultra¬ sonic Interferometry, Proc. Phys. Soc., B63, 958 (1950). 2440. Bell J. F. W., Ultrasonic Research at King’s College, University of Durham, Nouvo Cimento, 7, Suppl. 2, 92 (1950). 2441. Bell Telephone Laboratories, Inc., New York, Mag- netostriktives Element, Amer. Pat. No. 2519277. 2442. В e 1 1 о n e A., Alterations histologiques de la peau humaine par action des ultra-sons, Bull. d. I, Soc. Franc, d. 1. Dermat. et d. Syph., 4, 406 (1949). 2443*. В e 1 1 о n e A. G., Bussi L., Fanuc- c h i F., Gli effetti degli ultrasuoni sulla cute umana, Giorn. Ital. di dermatolog. e sifilog., 15, 426 (1949). 2444*. Benedetti E., Neuroacoustic Potentials Produced by Ultrasounds in some Orthoptera, Boll. Soc. Ital. Biol. Sper. Nap., 26, 741 (1950)'. 2445. Bennet G. S., A Note on the Activation of Photographic Emulsions by Ultrasonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 478 (1951). 2446. Bennet G. S., New Method for the Visuali¬ zation and Measurement of Ultrasonic Fields, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 470 (1952). 2447. Bennet R., Basic Principles of Underwater Sound-Equipment Design, Proc. Inst. Rad. Eng., 1, 81 (1946).
634 Библиография 2448*. Вег су A., Etude des conditions d’absorp- tion des ultrasons par les tissus animaux, Acta Physiother. Rheumat. Belg., 6, 53 (1951). 2449*. В ere к К., Die Akroparasthesien und deren Behandlung mittels Ultraschall, Strahlenthera- pie, 83, 83 (1950). 2450. Be rents J., Untersuchungen uber Keimver- anderungen an Erbsen (pisum nativum) durch Ultraschall unter besonderer Buriicksichtigung der histologischen Abweichungen, Dissertation Univ., Erlangen, 1948. 2451*. Berg S. P., Ober den Einfluss von Ultra¬ schall auf die pressorische Aktivitat, den Phosphat- spiegel und das fibrinolitische Potential von Se- rumproben, Klin. Wschr., 28, 581 (1950). 2452. Bergmann L., Die physikalischen Grundla- gen der Ultraschall-Therapie, Verhdl. Deutsch. Ges. innere Med., 57, Kongress 1951, S. 389. 2453. Berkowitz N., Dispersibility of Coal in a Supersonic Field, Nature, 163, 809 (1949). 2454*. Berlini с к e M. L., Schennestet- ten F., Ober Beeinflussung von Gallensteinen durch Ultraschall in vitro, Klin. Wschr., 29, 390 (1951). 2455. Berry M. Th., Samsel R. W., Supersonic Tes¬ ting Apparatus, Amer. pat. No. 2527208, 1950. 2456. Beumer J., BeumerJochmans M. P., Sur quelques applications des ultrasons en microbiologie, Ann. Inst. Pasteur, 79, 521 (1950). 2457*. Beumer J., В e u m e r-J о с h m a n n M. P., Etude du comportement aux ultrasons des bacte¬ riophages fixes sur les bacteries sensibles, Ann. Inst. Pasteur, 79, 860 (1950). 2458. Beyer R. Т., Radiation Pressure in a Sound Wave, Amer. Juorn. Phys., 18, 25 (1950). 2459. Beyer R. Т., A Contribution of Thermal Con¬ ductivity to the Ultrasonic Absorption Coef¬ ficient in Liquefield gases, Journ. Chem. Phys., 19, 788 (1951). 2460. Bhagavantam S., Effect of Increasing Frequencies on Ultrasonic Diffraction Patterns, Current Sci., 17, 233 (1948). 2461. BhagavantamS.,RamavataramK., Velocity of Sound in Metals, Proc. Indian Acad. Sci., A32, 197 (1950). 2462. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Diffraction of Light by Very High Frequency Ultrasonic Waves: Effect of Tilting the Wave Front, Proc. Indian. Acad. Sci., A28, 54 (1948). 2463. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Elastic Constants of Alum Determi¬ ned by an New Ultrasonic Method, Nature, 162, 818 (1948). 2464. Bhagavantam S., Ramachandra Rao B., Diffraction of Light by Very High Fre¬ quency Ultrasonic Waves, Nature, 161, 927 (1948). 2465. Bhagavantam S.,Seshagiri Rao Т., Elastic Constants of Galena, Nature, 168, 42 (1951). 2466. Bhagavantam S., Seshagir i R ao Т., Compressibilities of Cubic Crystalline Powders: A New Methode of Measurement, Nature 168, 744 (1951). 2467. Bhagavantam S., S e s h a g i r i RaoT., Elastic Properties of Polycrystalline Aggregates, Proc. Indian Acad. Sci., A35, 129 (1952). 2468. Bhagavantam S., Sundara RaoR. V. G., Elastic Constants of Single Crystals of Birium Nitrate, Current. Sci., 17, 296 (1948) 2469. В h a r J. N., Decomposition of Potassium Iodide by Ultrasonic Waves, Journ. Sci. and Ind. Res., 1, 106 (1943). 2470. Bhimasenachar J., Elastic Constants of Corundum, Proc. Nat. Inst. Sci. India, 16, 241 (1950). 2471. Bhimasenachar J., Seshagiri Rao Т., Ultrasonic Velocities in Mineral Acids, Cur¬ rent Sci., 18, 372 (1949). 2472. Bhimasenachar J., S e s*h a g i r i R a о Т., Elastic Constants of Some Cubic Nitrates, Proc. Nat. Inst. Sci. India, 16, 235 (1950). 2473*. Bickenbach, Behandlung der chronischen Parameteritis mit Ultraschall, Med. Klinik, 46, 189 (1951). 2474. Binder E., Die Selbstherstellung von Geraten und Versuchsanordnungen fiir unterrichtliche Demon- strationen in Piezoelektrizitat und Ultraschall, Math. Naturwiss. Unterr., 2, 125 (1949). 2475. В i n d i g М., Neue Moglichkeiten und Ultra- schalltherapie, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 353 (1949). 2476. Bird F. F., Lion K- S., Ultrasonic Tis¬ sue Disintegrator, Rev. Sci. Instr., 21, 189 (1950). 2477*. В i s с h о f E., Ultraschalltherapie in der Kinderheilkunde, Kinderarztl. Praxis, 18, 562 (1950). 2478. В i s к e B., Applications of Ultrasonics to Petro¬ leum Technology, Petroleum, 5, 125 (1942). 2479. Blake G., Jr., Bjerknes Forces in Stationary Sound Fields, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 551 (1949). 2480. Blake F. G., Jr., Gas Bubbles as Cavitation Nuclei, Phys. Rev. (2), 75, 1313 (1949). 2481. Blanchard R. P., Supersonic Reflector Mounting, Amer. pat. No. 2519345, 1950. 2482. Blattner H., Kanzig W., Merz W., Herstellung und Untersuchung von BaTiO. Ein- kristallen, Helv. phys. Acta, 22, 35 (1949). 2483*. В 1 e с h а С. V., Behandlung von Thrombo- sen und Embolien mit Ultraschallwellen, Wien, klin. Wschr., 62, 480 (1950). 2484. Block H. М., Research in Ultrasonics; New Jersey Concern to Carry on Work in Field of Sound Waves as Means of Sterilizing Milk—Vibrations Reach Million and a Half per Second, Amer. Milk. Rev., 10, 54 (1948). 2485. Bock A., Measurement of the Propagation Velo ity of Sound in Liquids at Low Temperatu¬ res, Verh. K. Vlaamse Acad. Wetensch., Belgie, 11, No. 31 (1949). 2486*. Bode H. G., Theimsann H., Zur Frage der biologischen Wirkung des Ultraschalls, zugleich ein Beitrag iiber klinische Erfahrungen einschliefi- lich der Tumorbehandlung, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 291 (1949). 2487*. Bode H. G., Theism a nn H., Zum Ultraschallproblem.' Ober biologische Wirkungen des Ultraschalls nebst einigen therapeutischen Be- merkungen, insbesondere zur Tumorbehandlung, Klin. Wschr., 28, 687 (1950). 2488. В о 1 z G., Theoretische und experimentelle Untersuchungen der Schwingungen und des Strah- lungswiderstandes eines Ultrascnallquarzes, Dis¬ sertation, Techn. Universitat, Berlin, 1949. 2489. В о 1 z G., Theoretische und experimentelle Untersuchungen der Schwingungen und des Strah- lungswiderstandes eines Ultraschallquarzes, Zs. angew. Phys., 2, 119 (1950).
Библиография 635 2490. Bond W. L., Mason W. P., M с S к i m i n H. J., О 1 s e n К- М., T e a 1 G. K-, The Elastic Constants of Germanium Single Crystals, Phys. Rev., 78, 176 (1950). 2491. Bond W. L., Mason W. P., M с S к i m i n H. J., Elastic and electromechanical Coupling Coefficients of Single Crystal Bariumtitanate, Phys. Rev., 82, 442 (1951). 2492. Bondi A., On the Thermal Conductivity and Polymers and its Relation to the Pressure Coef¬ ficient of Viscosity, Journ. Chem. Phys., 19, 128 (1951). 2493. В о n e t t i A., Velocita degli ultrasuoni in campo elettrico e influenza della temperatura, Ric. Sci., 18, 777 (1948). 2494*. В о n s e G., Zur Ultraschalltherapie, Bremer Arzteblatt, 1948, S. 98. 2495*. Book H., Die differentialdiagnostische Bedeu- tung des Ultraschalls und seine Wirkung iiber das vegatative Nervensystem, xMed. KHnik, 46, 294 (1951). 2496*. Bopp J., Brink mann G., Erfahrungen mit ambulanter Ultrachall-Behandlung, Med. Welt, 20, 215 (1951). 2497*. Bopp J., Brinkmann G., Was ist Ultraschall? Was leistet die Ultraschallbehandlung? Die Ortskrankenkasse, 32, 113 (1950). 2498. В о r d о n i P. G., Metodo elettroacustico per ricerche sperimentali sulla elasticity, Nuovo Cimen¬ to, 4, 177 (1947). 2499. Bordoni P. G., Study of Thermoelastic Be¬ haviour of Metals by Vibration Measurements, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 55, (1949). 2500. Bordoni P. G., Assorbimento degli ultra¬ suoni nei solidi, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 114 (1950). 2501. Bordoni P. G., Nuovo М., Assorbimen¬ to delle onde elastishe nello stagno e nelle leghe stagno-piombo, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 161 (1950). 2502. Bordoni P. G., Nuovo М., Absorption des ultrasons dans quelques liquides a 1’etat pseu- dosolide, Colloquium over Ultrasonore Trillin- gen, Briissell, 1951, Коп. VI, Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, S. 164. 2503. В о r g n i s F. E., Theory of Acoustic Radation Pressure, Techn. Rep. No. 1, California Inst, of Technol., 1951. S. 101. 2504. Borgnis F. E.,A General Theory of the Acou¬ stic Interferometer for Plane Waves, Techn. Rep. No. 3, California Inst, of Technology, 1952, S. 60. 2505. Borgnis F. E., On the Theory of the Fixed Path Acoustic Interferometer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 19 (1952). 2506. Borgnis F. E., Acoustic Radiation Pressure of Plane Compressional Waves at Oblique Inci¬ dence, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 468 (1952). 2507. Born H., Ultraschallkrafte—scihtbar gemacht, Umschau, 49, 622 (1949). 2508*. Born H., Beitrag zum Dosierungsproblem bei der Ultraschalltherapie, Arztl. Forsch., 3, 368 (1949). 2509. Born H., Wahrnehmung von Ultraschall, Umschau, 49, 544 (1949). 2510*. Born H., Uber den Einfluss des Interferenz- feldes auf die Dosierung bei der Ultraschallthe- rapje, Der Ultraschall in der Medizin (Kongress- bericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 40. 2511*. Born H., Die Impulstechnik in der Ultra¬ schalltherapie, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 565 (1950). 2512*. Born H., W u 1 f f D., Praxis der Ultra¬ schallbehandlung, Med. Welt, 20, 128 (1951). 2513*. Bornschein H., Krejci F., Zur Frage einer selektiven Ultraschallwirkung auf die Cochlear- und Aktionspotentiale des Innenoh- res, Experientia, 7, 109 (1951). 2514. Бородовская JI. H., Саломонович A. E., Изменение амплитуд колебаний пьезо¬ кварцев ин1ерференционным методом, ЖТФ, 21, 221 (1951). 2515*. В о s с о G., Sulla possibility di produrre vacci- ni per mezzo di vibrazioni ultrasonore, Annali d’Igiene, 58, 175 (1948). 2516*. В о s с о G., Gli ultrasuoni in medicina, Ras- segna clinico-scientifica, 25, 174 (1949). 2517*. В os с о G., Rassegna critica delle conoscenze sull’azione degli ultrasuoni in medicina e biolo- gia, Omnia Medica, 27, 245 (1949). 2518*. В о s с о G. Proprieta immunologische e immu- nochimiche di lisati batterici ottenuti con ultra¬ suoni, Rend. Ist. Sup. Sanita, 13, 57 (1950). 2519*. Borwitzky E., Bestrahlungstherapie in der Zahnheiklunde, Deutsche Dentisten Zs., 3, 143 (1949). 2520*. Bowyer С. M., Effects of Ultrasonic Radia¬ tion Upon Eye, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1952). 2521. Bouyoucos J., Self-excited hydrodynamic Oscillators, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 454 (1952). 2522. Boyd D., Die Denaturierung der Eiweifikorper durch ultrahohe Schwingungen, Journ. Chem. Phys., 14, 351 (1946). 2523. Boyd Ch. A., Z e n t n e r R. J., Experiments on the Ultrasonic Unmixing of Liquid Solutions, Phys. Rev. (2), 83, 1059 (1951). 2524. Boyer R. A., Ultrasonic Velocities in Gases at Low Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 176 (1951). 2525*. Bracco G., Caffaratti E., Osserva- zioni sulla terapia con gli ultrasuoni in campo ostet- rico e ginecologico, Riv. Ostet., 33, 151 (1951). 2526. Bradfield G., Summarized Proceedings of Symposium on Applications of Ultrasonics, Proc. Phys. Soc., B63, 305 (1950). 2527. Bradfield G., Precise Measurement of Velocity and Attenuation Using Ultrasonic Waves, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 162 (1950). 2528. Bradfield G., Some Experiments with Barium Titanate, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 182 (1950). 2529. Bradfield G., Obstacle Detection Using Ultrasonic Waves in Air, Electronic Eng., 21, 464 (1949). 2530. Bradfield G., Relations Between Velocity Change and Absorption of Suond, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Briissell, 1951, Kon. VI, Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 199. 2531. В r a d i s h C. J., Ultrasonic Vibration and the Protein Molecule, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 469 (1950). 2532. Brajer E. J., Jaffe H., Kulcsar F., Shift of the Transition Points in Barium Titanate by Partial Substitution, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 117 (1952).
636 Библиография 2533. Branca G., Carre 1 1 i A., Sulla compres¬ sibility delle soluzioni elettrolitiche, Nuowo Cimen- to, 7, 190 (1950). 2534. Brandt A., Die Verwendung von Echoloten in der Binnenfischerei, Allgem. Fischereiztg., 75, 437 (1950). 2535. Brandt A., Scharfe J., Zur quantita, tiven Auswertung der Echolotbeobachtungen, Protokolle ,z. Fischeretechnik, Nr. 4, 1950. 2536. Branson N. G., Supersonic Inspection Appa¬ ratus, Amer. pat. No. 2522924, 1950. 2537. Branson N. G., Metal Wall Thickness Mea¬ surement from One Side by the Ultrasonic Method, Electr. Eng., 70, 619 (1951). 2538. BrauerM., Einige Versuche aber die Wirkung von Scahall und Ultraschall in der Farberei, Angew. Chem., 63, 290 (1951). 2539. BrauerM., Versuche mit Schall und Ultraschall in der Farberei, Melliand Textilber., 32, 701 (1951). 2540. Braunewell W., Vogt E., Durch Den- nung bewirkter Vorzeichenwechsel der Magneto- striktion, Zs. f. Naturforsch., 4a, 491 (1949). 2541*. Braunwarth K-, Nebenerscheinungen bei Ultraschallbehandlung, Deutsche med. Wschr., 76, 1277 (1951). 2542*. Brauss F. W., Berndt H., Antigen- gewinung mittels Ultraschall, Arch. Hyg. Munch. 134, 210 (1951). 2543. Breitwieser G. F., Pulsed Underwater Acoustic Measurements, Electronics, 21, No. 11, 120, 122, 136 (1948). 2544*. Brettschneider H., Studien zur bio- logischen Wirkung _des Ultraschalls auf die le- benden Zellen, 1. Ober die Wirkung des Ultra¬ schalls auf die Niere der weiBen Maus, Strahlen- therapie, 81, 135 (1950). 2545*. Brettschneider H., Studien zur biolo- gischen Wirkung des Ultraschalls auf die lebende Zelle, 2. Die Beeinflussung und Reaktionsweise der Nierenepithelien und des intertubularen Ge- webes, Strahlentherapie, 81, 623 (1950). 2546*. Brettschneider H., Studien zur bio- logischen Wirkung des Ultraschalles auf die leben¬ de Zelle, 3. Die Reaktion des weiblichen Genital- apparates der weifien M.aus auf Ultraschall, Strah¬ lentherapie, 83, 517 (1950). 2547*. Brettschneider H., Tierexperimentelle Beobachtungen uber die Wirkung des Ultraschalls auf lebendes Gewebe, Der Ultraschall in der Medi- zin, 4, 45 (1951). 2548*. Breuning E., Ein Beitrag zur Frage der biologischen Wirkung des Ultraschalls, Der Ultra¬ schall in der Medizin (Kongrefi bericht der Erlan¬ gen Ultraschalltagung, 1949), S. 139. 2549*. Breuning E., Ultraschall-Therapie, ein Beitrag zum Problem der Dosismessung, Strahlen¬ therapie, 79, 515 (1949). 2550*. Breuning E., Zum Problem der Dosierung, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 6 (1951). 2551. Briggs H. B., Johnson J. B., Mason W. P., Ultrasonic Compressional Wave Trans¬ mission, Amer. pat. No. 2436377, 1948. 2552. В r i 1 1 о u i n L., Les tensions de radiation; leur interpretation en mecanique classique et en relativite, Journ. de phys. et rad., 6, 337 (1925); Physica, 5, 396 (1925). 2553. Bruckmayer G., Hupfauer Th., Ge- winnung witterungsbestandiger Baustoffe, DBP Nr. 800833 (1949). 2554*. Bruner H., R i n d f 1 e i s с h H., Zum Wirkungsmechanismus des Ultraschalls, Der Ultra¬ schall in der Medizin (KongreBbericht der Erlan- ger Ultraschalltagung, 1949), S. 136. 2555*. Bruner H., RindfleischH., Erfah- rungen bei chronisch entziindlicher Erkrankungen, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 311 (1949). 2556*. В r u n i B., Gli ultrasuoni in Medicina: Prime esperienze personali e tecnica usata, Rass. Giu- liana Med., 7, 134 (1951). 2557*. Bruns G., Eine Untersuchung iiber Ultrachall- schadigungen an Eisenia Foetida Savigny als Beitrag zur Frage der Ultraschallwirkung auf tierisches Gewebe, Dissertation, Erlangen, 1950. 2558. Brush Development Company, Rochet Power test. Supersonic Generating and Receiving Equipment Used, Chem. and Eng., New., 23, 1354 (1945). 2559*. Brzustowicz R. J., Herrick J. F., Higgins G. М., Bennet W. A., Svien Pi. J., Die Wirkung von Ultraschall auf Ependy- mon-Transplantationen in С 3 H-Mause, Proc. Staff. Meet. Mayo Clin., 26, 447 (1951). 2560*. В u с h m it 1 1 e г K-, Beitrag zur Anwendung des Ultraschalls in der histolcgischen Technik, Dissertation, Humboldt Universitat, Berlin, 1951. 2561*. В u с h m u 1 1 e r K., Uber die Anwendung des Ultraschalls in der histologischen Technik. Ultra¬ schall in der Medizin, 5, 25 (1952). 2562*. Buchtala V., Die Ultraschallwirkung auf den wachsenden Knochen, Strahlentherapie, 78, 127 (1948). * 2563*. Buchtala V., Behandlung von Warzen mit Ultraschall, Strahlentherapie, 78, 143 (1948). 2564*. Buchtala V., Erfahrungen mit der Ultra¬ schall-Therapie an der Chirurgischen Universi- tatsklinik Wurzburg, Strahlentherapie, 79, 615 (1949). 2565*. Buchtala V., Der Ultraschall in der Medi¬ zin, Schweiz. Med. Wschr., 79, 412 (1949). 2566*. Buchtala V., Die Ultraschallwirkung auf den wachsenden Knochen, II, Strahlentherapie, 80, 317 (1949). 2567*. Buchtala V., Methode und Ergebnisse der statischen Behandlung, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 48 (1951). 2568*. В u 1 о w H. A., Die Einwirkung von Ultra- schallwellen auf den jugendlichen Knochen, Dis¬ sertation, Erlangen, 1948. 2569. В u g a r d P., Altern von Weinen und Spirituo- sen, Fr. pat. Nr. 964295, 1948. 2570. Buga.rd P., Study of the Biological Action of Complex Noises of High Intensity (in the Ultra¬ sonic Region of the Sound Spectrum), Ann. Tele- commun., 7, 139 (1952). 2571. В u g a r d P., Guennec М., S e 1 z J., Sound and Ultrasonics in Mechanics and Avia¬ tion, Ann. Telecommun., 7, 47 (1952). 2572. Bugosh J., Yeager E., Hovorka F., A High Frequency Electroacoustic Effect and its Utilization in the Construction of Hydrophones, Phys. Rev. (2), 76, 1891 (1949). 2573. Bugosh J., Yeager E., Hovorka F., A High Frequency Barium Titanate Hydrophone, Phys. Rev. (2), 76, 1890 (1950). 2574. Bugosh J., Yeager E., Hovorka F., DietrickH.,A High Frequency Electroacous- tical Effect, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 142 (1951).
Библиография 637 2575. Bunn W. В., Mitchell W. J., Ultrasonics Brings 100% Inspection to Power Piping, Power, 94, 102 (1950). 2576*. Bunse W., Muller R., Behandlung des Asthma bronchiale mit Ultraschall, Arztl. Wschr., 4, 651 (1949). 2577. В u о n s a n t о М., Dipenza della velocita degli ultrasuoni dalla concentrazione e dalla temperatura nella miscele elettrolitiche, Boll. Soc. Ital. Biol. Sperimentale, 25, 1441 (1949). 2578. Buonsanto М., Azione della onde ultra¬ sonore sulla conducibilita di soluzioni elettroli¬ tiche, Boll. Soc. Ital. Biol. Sperimentale, 26, 269 (1950). 2579. В u r d A. C., L a с A. J., The Sonic Scattering Layer in the Sea, Nature, 167, 624 (1951). 2580. Burton Ch. J., Visual Ultrasonics; Physics Today, 2, No. 4, 38 (1949). 2581. Burton Ch. J., В a r n e s R. B., A. Visual Method for Demonstrating the Path of Ultrasonic Waves Through Thin Plates of Material, Journ. Appl. Phys., 20, 462 (1949). 2582. Busnel R. G., Chavasse P., Recher¬ ches sur les emissions sonores et ultrasonores d'Or- thopteres nuisibles a l’agriculture, Etude des fre¬ quences, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 470 (1950). 2583. Bushnell R. J., Wallace R. H., In¬ duction of Sex-lenked Mutations in Drosophila with Ultrasonic Treatment, Anat. Rec., 101, 690 (1948). 2584. В u s s e R., Verbesserung des Frischbetons durch Ultraschall? Tonindustrie-Ztg. u. keram. Rdsch., 74, 37 (1950). 2585. В us s i L., Azione delle onde ultrasonore sull’ade- nocarcinoma mammario die Ehrlich in vivo, Scritti Ital. Radiobiol., 1943. 2586. Bussi L., Chirico М., Sul comportamento di alcuni fermenti nella cute sottoposta all’azione degli ultrasuoni, Biologica Latina, 2, 592 (1949). 2587. Bussi L., Dova E., Lesioni ipofisarie nel ratto ottenute mediante l’impiego di ultrasuoni, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 571 (1950). 2588. Butterworth J. W., Theoretical and Pra¬ ctical Considerations in Ultrasonic Equipment De¬ sign, Brush Strokes, Juniheft, 1 (1951). 2589. Butterworth J. W., Potential Importance of Ultrasonic Energy to Industrial Processes, Instruments, 24, 1422 (1951). 2590. Byers W. H., Supersonic Measurements in C02 and H20 at 98° C, Journ. Acoust. Soc. Amer., 15, 17 (1943). 2591. Cady W. G., A Theory of the Crystal Transdu¬ cer for Plane Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 2 1, 65 (1949). 2592. Cady W. G., Piezoelctric Equations of State and Their Application to Thickness-Vibration Transducers, Scott Laboratory of Physics, Wes¬ leyan University Middleton, Conn., Techn. Rep. No. 7, 25 (1950). 2593. Cady W. G., A Generalized Theory of the Crystal Transmitter and Receiver for Plane Waves, Scott Laboratory of Physics Wesleyan Univer¬ sity Middleton, Conn., Techn. Rep. No. 8, 40 (1950). 2594. Cady W. G., Measurement of the Specific Acoustic Resistance of Liquids, Scott Laboratory of Physics, Wesleyan University Middleton., Conn., Techn. Rep. No. 4, 20 (1949). 2595. Calhoun J. A., Jr., Cellulose Fibres, Amer, pat. No. 2484012 (1949). 2596. Camp L. W., Magnetostriction transducer, Amer. pat. No. 2530224 (1950). 2597. Camp L., Wertz F.,A Low «Q» Directional Magnetostrictive ’ Electroacoustic Transducer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 382 (1949). 2598. Campbell L., E., SchoenleberL. G., The Use of Ultrasonic Energy in Agriculture, Agricult. Eng., 30, 239 (1949). 2599*. Campi L., Voghera G., Lesioni deter¬ minate degli ultrasuoni sull’ovaio, Richerche sperimentali, Minerva gin., 3, 109 (1951). 2600*. Campi L., Moretto G., Tentativi di terapia vibratoria ultrasonora neglisacufeni, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 575 (1950). 2601*. Campi L., Moretto G., L’uso degli ultrasuoni nelle otiti catarrali croniche, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 577 (1950). 2602. С a n a с F., Utilisation des ultra-sons en acous¬ tique architecturale, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 376 (1950). 2603. Canac F., Gavreau V., Ultra-sons dans l’air et leur applications, Acustica, 1, 3 (1951). 2604. Cance J. P., Nouvelle methode de mesure de la vitesse du son par interferences capillaires ultra- sonores, Compt. Rend., 206, 504 (1938). 2605. Carlin B., Means for Supersonic Inspection, Amer. pat. No. 2431862 (1947). 2606. Carlin B., Ultrasonic Thickness Indicator, Electronics, 21, No. 11, 76 (1948). 2607. Carlin B., Testing Welds with Supersonic Waves, Weld. Journ. USA, 27, 438 (1948). 2608. Carlin B., Supersonic Resonance Testing, Product. Eng., 20, 122 (1949). 2609. Carlin B., Apparatus 'for Inspecting Materials by Wave Trains, Amer. pat. No. 2489860, 1949. 2610. Carlin B., Supersonic Testing, Amer. pat. No. 2527986, 1950. 2611. Carlin B., Delay System for Supersonic Inspe¬ ction, Amer. pat. No. 2525861 (1950). 2612. Carlin B., Supersonic Testing, Amer. pat. No. 2549891 (1951). 2613. Carlin B., Supersonic Inspection, Amer. pat. No. 2550528 (1951). 2614. Carlin B., Supersonic Agitation, Amer. pat. No. 2578505 (1948). 2615. Carrel li A., Branca G., Onde di vis- cosita e reticoli ultrasonori, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 190 (1950). 2616. С a r r e 1 1 i A., P о г г e с a F., Sulla propaga- zione di onde ultrasonore nei liquidi, Nuovo Cimento, 7, 94 (1950). 2617. Carrelli A., Porreca F., Su alcune par- ticolarita dei reticoli ultrasonori, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 191 (1950). 2618. Carrelli A., Porreca F., Ultrasonic Grating Remaining After Stopping the Super¬ sonic Waves, Nuovo Cimento, 9, 90 (1952). 2619. Carstensen E. L., The Acoustic Impedance of Human Blood, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1951). 2620*. Caselitz F. H., Ultraschall-Behandlung bei Bakterien der Salmonellagruppe, Zs. Hyg. Infekt. Krank., 133, 113 (1951). 2621. С a u s s e J. P., Sur la decroissance avec la fre¬ quence des effects electrocinetiques alternatifs, Compt. Rend., 230, 826 (1950). 2622. С e d г о n e N. P., Curran D. R., A Pul¬ se Technique for Sound Velocity Measurementsin-
638 Библиография Soiids and Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1951). 2623. X e н о x М. А.', Лапинская E. М., Воздействие ультразвуковых колебаний на рас¬ творы желатины и аминокислот в присутствии воздуха, ДАН СССР, 80, 921 (1951). 2624. С е г f R., Sur l'effet des ondes ultrasoniques trans- versales dans les solutions des hautes polymeres, Compt. Rend., 233, 109Э (1951). 2625. Cesaro R., S., Harris H. B., Temperature- sensing and (or) Sound Velocity, Measuring De¬ vice, Amer. pat. No. 2582232 (1949). 2626. С h a k о N., Piezoelectric Vibrations of Rochelles Salt Plates, Phys. Rev., 71, 485 (1947). 2627. С h a m p b e 1 1 H., Long C. A., Emulsifica- tion by Ultrasonics, Pharm. Journ., 163, 127 (1949). 2628*. Chantraine H. Uber die UngleichmaBig- keit des Schallfeldes bei der Ultraschallbestrah- lung, Strahlentherapie, 80, 625 (1949). 2629*. Chavasse M. P., Lehmann M. R., Les ultra-sons dans la vie courante. Recherche et analyse, Nuovo Cimento, 7, Suppl.* 2, 116 (1950). 2629a. Cheng L. М., Energy Transfer by Colli¬ sion in Benzene Vapor, Journ. Chem. Phys., 19, 693 (1951). 2630. Chestnut A. F., The Use of a Fathometer for Surveying Shellfish Areas, Science, 111, 677 (1950). 2631. Chi lowsky C., Piezoelectric Plastic Mate¬ ria and Method of Making Same, Amer. pat. No. 2420864 (1947). 2632. Chilowsky C., Herstellung von kiinstlichem piezoelektrischem Material, Fr. pat. no. 944718 (1947), no. 944776 (1947). 2633. 4 м у т о в К- В., Алексеев Н. Г., Влия¬ ние ультразвукового облучения на адсорбцию жирных кислот мелкопористым углем, ДАН СССР, 67, 321 (1949). 2634. Chynoweth A. G., Schneider W. Т., Ultrasonic Propagation in Binary Liquid Systems Near Their Critical Solution Temperature, Journ. Chem. Phys., 19, 1566 (1951). 2635*. Cicardo V. H., Effectos de los ultrasonidos sobre el diencefalo, Rev. Soc. Argent. Biol., 27, 43 (1951). 2636*. Cicardo V. H., Cappelino A. A., Del С о n t о E., Inhibition of the Hypophysis of the Guinea Pig by Ultra Sound Waves, Nature, 168, 169 (1951). 2637*. Cicardo С. H., Del С о n t о E., Cap¬ pelino A., Inhibicion de la Hipofisis del Cobayo con Ultrasonidos, Rev. Soc. Argent. Biol., 27, 50 (1951). 2638. Claassen H. H., Transducer for Ultrasonic Waves, Amer. pat. No. 2507770 (1950). 2639. Clair H. W., Agglomeration of Smoke, Fog or Dust Particles by Sonic Waves, Ind. Eng. Chem., 41, 2434 (1949). 2640*. Clark H., The Effect of Ultrasonic Vibra¬ tions on Molting in Triturus Viridescens, Endocri¬ nology, 46, 392 (1950). 2641. Clayton H. R., Mountford N. D. G., Lamination Detection, Routine Examination of Aluminium Sheet by Ultrasonic Radiation, Metal Ind., 73, 443 (1949). 2642. Clayton H. R., Young R. S., Impro¬ vements in the Design of Ultrasonic Lamination Detection Equipment, Journ. Sci. Instr., 28, 129 (1951). 2643. С о f f i n С. C., Funt B. L., The Effect of Sound Waves on Fractional Destination, Journ. Phys. Coll. Chem., 53, 891 (1949). 2644. Coleman R. D., G о t a a s H. B., Ultra¬ schallwellen bei der Behandlung von Abwassern, Wastes Eng., 22, 316 (1951). 2645*. Colin J., Applications et dangers des ultra- sons, Arch. d. Mai. prof. d. Med. du Trav. et d. Secur. soc., 12, 405 (1951). 2646*. Colombati S., Petralia S., Assorbi- mento di ultrasuoni in tessuti animali, Ric. Sci., 20, 71 (1950). 2647*. Com bridge J., H., Ackroyd J. 0.r Upper Limited of Frequency for Human Hearing, Nature, 167, 438 (1951). 2648. Cook J. C., An Apparatus for Determining Both the Dynamic and Static Magnetostrictive Properties of Rods of Ferromagnetic Materials Under Various Polarising Fields and at Various Temperatures, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 192 (1950). 2649. Cooper Fr. S., Guidance Devices for the Blind, Physics Today, 3, No. 7, 6 (1950). 2650. Cooper H. W.,A Small Crystal Probe Trans¬ ducer for Ultrasonic Studies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 86 (1950). 2651*. С о г о n i n i C., Lassmann G., Intensi- vierung der Silberimpragnation des Nervengewebes nach Gratzl durch Ultrabeschallung, Der Ultra¬ schall in der Medizin, 1 (KongreBbericht der Erlan- ger Ultraschalltagung, 1949), S. 72. 2652*. С о г о n i n i C., Lassmann G., Skudr- z у k E., Intensivierung der Silberimpragnation des Nervengewebes nach Gratzl durch Ultrabeschal¬ lung, Act. neuroveg., 1, 342 (1950). 2653. С о u d r i e r s S., Les sondeurs metallurgique a ultrasons, T.S.F. Tous, 23, 251 (1947). 2654. С r a m e r W. S., Acoustic Absorption Cofefi- cients at High Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 260 (1950). 2655. Crawford A. E., Ultrasonic Energy, Electr. Eng., 23, 12 (1951). 2656. Crawford A. E., Das Loten von Leichtmetal- len mit Ultraschall, Metallurgia, 44, 113 (1951). 2657. Crawford A. E., The Application of Ultra¬ sonic Soldering Techniques, Light Metals, 15, No. 3 (1952). 2658. Curran D. R., Transmission of Sound in a Liquid Between Concentric Cylinders, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 685 (1950). 2659. Curtze A., Burmeister H., Schnelle- reifung von Spirituosen durch Ultraschall, Alko- hol-Industrie, 4, 126 (1950). 2660. Czech E., Versuche im stehenden Wellenfeld bei 30 und 80 kHz an Blutsuspensionen und Erbsen- keimlingen als Beiltragzur Klarung der Ultraschall- wirkung, Dissertation, Erlangen, 1950. 2660a. Danusso F., Funzioni e pseudocostanti mo- leculari additive, Ric. Sci., 20, 1481 (1950). 26606. Danusso F., Sulla misura di variazioni di energia interna mediante ultrasuoni, Contributo alia conoscenza della struttura dei liquidi, Rend. Acad. Naz. Lincei, 9, 351 (1950). 2660b. Danusso F., Velocita ultrasonora e compres- sibilita adiabatiche di miscele liquide atermiche о ideali, Rend. Acad. Naz. Lincei, 10, 235 (1951). 2660r. Danusso F., Velocita ultrasonora e compres- sibilita adiabatica di miscele idrocarburi, Rend. Acad. Naz. Lincei, 13, 131 (1952).
Библиография 639 2661*. D а 1 i с h о W., Н a m a n n P., Was leistet die Ultraschalltherapie?, Deutsch. Gesundheits- wesen, 5, 1312 (1950). 2662. Dana H. J., van Meter J. L., Pin-pointing Ultrasonic Energy, Electronics, 23, No. 4, 84 (1950). 2663. Danielson G. C., Domain Orientation in Polycrystalline BaTi03, Acta Crystallographia, 2, 90 (1949). 2664. Danser H. W., Jr., Eliminate Stack Dusts and Mists, Chem. Eng., 57, Mai-Heft, 158 (1950). 2665. Danser H. W., Neumann E. P., Industrial Sonic Agglomeration and Collection Systems, Ind. Eng. Chem., 41, 2439 (1949). 2666. Davids N., Thurston E. G., The Acoustic Impedance of a Bubbly Mixture and the Determination of its Bubble Size Distribution Function, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 466, (1949); 22, 20 (1950). 2667. Davis H., Hazards of Intense Sound and Ultra¬ sound, Ann. Otol. Rhin. Larying., 58, 732 (1949). 2668. Davis H., Parrack H. О., E 1 d r e d- g e D. H., Hazards of Intense Sound and Ultra¬ sound, Ann. Otol. Rhin. Larying., 58, 732 (1949). 2669. Davis J., G., Ultrasonics and Other Alterna¬ tives to the Pasteurisation of Milk, Dairyman, 66, 321, 367 (1949). 2670*. Day E. D., Fletcher D. C., Nai¬ rn ar к G. М., Mosher W. A., Sonic Radia¬ tion Effects on Rats, Journ. Aviat. Med., 22, 316 (1951). 2671. DeLano R. B., Jr., Electronic Circuits of a Supersonic Reflectoscope, Trans. Amer. Inst. Electr. Eng. 67, 128 (1948). 2672. DeLano R. B., Means for Inspecting Materials by Wave Trains, Amer. pat. No. 2507854, 1950. 2673. DeLano R. B., Lens System for Ultrasonic Viewing of Defects in Objects, Amer. pat. No. 2525873, 1950. 2674. DeLano R., B., Apparatus for Inspecting Materials by W$ve Trains, Amer. pat. No. 2562449, 1946. 2675. DeLano R. B., Williams E. М., Supersonic Inspection Device, Amer. pat. No. 2534006, 1950. 2676*. D e m m e 1 Fr., Erfahrungen mit Ultraschall- behandlung, Deutsche med. Rdsch., 2, 241 (1948). 2677*. D e m m e 1 Fr., Der heutige Stand der Ultra¬ schallforschung, Deutsche med. Wschr., 3,671 (1949). 2678*. D e m rn e 1 Fr., Behandlung schlecht heilen- der Geschwiire mit Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 306 (1949). 2679*. Denier A., L'ultrasonotherapie en 1948, Acta Physicotherapica et rheumatologica Belgica, 5, 236 (1948). 2680*. Denier A., Ultra-sons et Diencephale, Journ. Radiolog., 29, 278 (1948). 2681*. Denier A., Quelques indications nouvelles de TUltrasonotherapie, Journ. Radiolog., 29, 662 (1948). 2682*. Denier A., Les ultrasons appliques a la medicine: ultrasonoscopie, ultrasonotherapie, Journ. Beige de Radiolog., 31, 213 (1948). 2683*. Denier A., Les ultra-sons. Leurs actions biologiques et leur applications a la medicine, Bull, de la Soc. Sci. du Dauphine, 63, 69 (1948). 2684*. De n i e r A., Action des ultra-sons sur la motri- cite gastro-intestinale (KongreBbericht), Arztl. Forsch., 3, 28 (1949). 2685. Denier B., Action des ultra-sons sur la motri- cite gastro-intestinale, Journ. radiol. et electrol., 30, 349 (1949). 2686*. Denier A., Die Ultraschalltherapie, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 240 (1949). 2687*. Denk R., Experimentelle Untersuchungen zur Frage der thermischen Wirkungskomponente des Ultraschalls durch Vergleich der biologischen Reaktionen bei gleichmafiing auf-bzw. absteigen- der Intensitat, Dissertation, Erlangen, 1950. 2688. Derouet B., fitude du degazage des liquides sous l'effet des vibrations a 80 et 17,7 kc/s, Compt. Rend., 234, 71 (1952). 2689. Derouet B., Denizot F., Mise en evi¬ dence de l'effet Debye a 80 kc/s sur des solu¬ tions colloidales de sulfure d’arsenic et des solu¬ tions ellectrolytiques de chlorure de pottassium, Compt. Rend., 233, 368 (1951). 2690*. Desgrez H., Erlebnisse auf dem Gebiet der Ultraschalltherapie, Der Ultraschall in der Medi¬ zin, 1, 265 (1949). 2691. Dice J. W., Application of Supersonics in Industrial Inspection, Eng. Digest, Brit. Ed., 8, 323 (1947). 2692. Dickinson Th. A., Processing Ceramics with Ultrasound, Ceram. Age. 58, 21 (1951). 2693. Dickinson Th. A., Ultraschall in der Labo- ratoriumsbrauerei, Amer. Breweg, 84, November, 62, 80 (1951). 2694. Dietz R. S., Deep Scattering Layer in the Pacific and Atlantic Oceans, Journ. Mar. Res., 7, 430 (1948). 2695*. Dietz W., Die Ultraschallresistenzkurve der Leukocythen, Arzlt... Forsch., 5, 473 (1951). 2696*. D i t t m a г C., Ober die Wirkung von Ultra¬ schallwellen auf tierische Tumore, Strahlenthe¬ rapie, 78, 217 (1948). 2697*. Di ttmar C., Die Wirkung der Ultraschall¬ wellen auf Carcinomzellen in vitro, Zs. Ges. exp. Med., 115, 82 (1949). 2698. Dobrocvetov E. N., Die Schallgeschwin- digkeit in Metallen als Funktion des Atomgewichtes und des Abstandes der Atomzentren, Ber. chem. Ges. Belgrad, 14, 77 (1949). 2699*. Donhardt A., Presch H. R., Ober Ultraschallbehandlung des Meerschweinchen- herzens, Arch. phys. Therap., 2, 168 (1950). 2700. Dog non A., Si mo not Y., Action des ultra-sons sur les suspensions. Influence de la con¬ centration des particules, Compt. Rend., 227, 1234 (1948). 2701. Dog non A., Si mono t Y., Reparation d'energie dans une suspension soumise aux ultra- sons, Compt. Rend., 228, 230 (1949). 2702. Dog non A., Si mono t Y., Relations ent- re les echauffements et la cavitation dans les mi¬ lieux sousmis aux ultrasons, Compt. Rend., 228, 990 (1949). 2703. D о g n о n A., Si monot Y., Ultraschall und Suspensionen: Thermische und lytische Wir¬ kungen, Der Ultraschall in der Medizin (Kongress- bericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949). S. 106. 2704. Dognon A., Si monot Y., Ultrasons et suspensions: effets thermiques et lytiques, Journ chim. phys. et phys. chim. biol., 46, 396 (1949). 2705. Dognon A., Si monot Y., Cavitation et hemolyse par ultrasons de frequences differentes, Compt. Rend., 232, 2011, 2411 (1951).
640 Библиография 2706*. Dold H.,Gust R., Strukturzerstorung durch Ultraschall. Seroskopischer Nachweis mit Demon- strationen, Ztbl. Bakteriologie, Parasitenkunde, Infektionskrankheiten, Abt. I, 117, 140 (1951). 2707. Domsjo Aktiebolag, Schweden. Treatment of Lignocellulsic Material with Supersonic Vibrations to Aid in Separation of Cellulose, Brit. pat. No. 604864 (1948). 2708. D о n a t i M. L., Eine neue optische Methode zur Bestimmung der Fortpflanzungsgeschwindig- keit von Ultraschallwellen in atmospharischer Luft, Dissertation, Universitat, Berlin, 1943. 2709. Dova E., Bussi L., Sull'effetto di «stress» degli ultrasuoni, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 579 (1950). 2710*. Drescher H., Mohr H., Ober den Ultraschall in der Gynakologie, Strahlentherapie, 81, 659 (1950). 2711. Dubois М., H2 Jets Sensitive to Ultrasonics, Compt. Rend., 231, 217 (1950). 2712. Dubois М., The Absorption of Sound and Ultra¬ sonics in Gases, Journ. de phys. et rad., 12, 876 (1951). 2713. Dubois G., К 1 i n g R., Sur la mesure des characteriseques d'un courant gazeux rapide au moyen d'un faisceau d'ultrasons, Compt. Rend., 228, 363 (1949). 2714. Dubois G., Kling R., V i e i 1 1 e d e n t j E., Sur Г etude d'un champ d'ecoulement trans- sonique ou supersonique au moyen d'ondes ultra- sonores, Compt. Rend., 233, 129 (1951). 2715*. Dussik K. Th., Ultraschalldiagnostik, ins¬ besondere bei Gehirnerkrankungen, mittels Hyper- phonographie, Zs. f. phys. Therap. (Osterr.), 1, 140 (1948). 2716*. Dussik K., Th., Zum heutigen Stand der medizinischen Ultraschallforschung, Wien. Klin. Wschr., 61, 247 (1949). 2717*. Dussik К. T h., Ultraschall-Anwendung in der Diagnostik und Therapie der Erkrankungen des zentralen Nervensystems, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 283 (1949). 2718*. Dussik K. Th., Weitere Ergebnisse der Ultraschalluntersuchung b. Gehirnerkrank, Acta Neurochirurgica, 2, 379 (1952). 2719*. Dussik К. T h., Dussik F., Wyt L., Auf dem Wege zur Hyperphonographie des Gehirns, Wien. med. Wschr., 97, 425 (1947). 2720. D u t t a A. K., Molecular Motion in Fluids and Internal Dispersion and Absorption of Elastic and Optical Waves, Sci. and Cult., 1, 576 (1951); Indian Journ. Phys., 26, 142 (1952). 2721*. Ebert K., Ultraschallbehandlung des Ulcus ventriculi und duodeni, Der Ultraschall in der Medizin, 1 (Kongrefibericht der Erlanger Ultra- schalltagung, 1949), S. 327. 2722. Eckardt A., Eden C., Entgasung opti¬ scher Glaser mit Ultraschall, Glass- und Hochva- kuumtechnik, 1, No. 2, 15 (1952). 2723. Eckardt A., Lindig O., Ausleuchtung von Phosphoren durch Ultraschall, Ann. d. Phys. (6), 7, 410 (1950). 2724. E с к a r t C., Vortices and Strains Caused by Sound Waves, Phys. Rev., 73, 68 (1949). 2725. E с к a r t C., The Theorie of the Anelastic Fluid, Rev. Mod. Phys., 20, 232 (1948). 2726*. Eckel K., Untersuchungen zur vegetativen Wirkung des Ultraschalles, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2, 586 (1950). 2727. Eden C., Ultraschall-Entgasung von Glas- schmelzen im Hochfrequenzinduktionsofen, Glas- techn. Ber., 25, 83 (1952). 2728. Eisenegger Fr., Veredeln von alkoholi- schen Fliissigkeiten, Schweiz, pat. Nr. 274400 (1950). 2729. Eisenreich H., Entgasung von Aluminium- verbindungen, Technik, 5, 310 (1950). 2730*. E к e r t F., Ultraschallbehandlung des Asthma bronchiale, Med. ‘Klinik, 44, 525 (1949). 2731*. Ekert F., Die Ultraschallbehandlung des Bandscheibenprolapses, Med. Techn., 45, 446 (1950). 2732*. Ekert F., Verursacht die Ultraschallbehand¬ lung in der Nahe von Keimdrusen Sterilitat?, Med. Klinik, 45, 1645 (1950). 2733. Eldredge D. H., Parrack H. O., Biological Effects of Intense Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 55 (1949). 2734. Elektrofona (Ges. f. Hochfrequens und Elektro- technik). Reutten Hofen: Gerat zur zerstorungsfreien Priifung von Werkstiicken mit Ultraschall, Osterr. pat. Nr. 168201 (1951). 2735. Эльпинер И. E., Новое в учении о биоло¬ гическом действии ультразвуковых волн, Усп. соврем, биол,, 30, 113 (1950). 2736. Эльпинер И. Е., О биологических и хи¬ мических процессах в поле ультразвуковых волн, ЖТФ, 21, 1205 (1951). 2737. Эльпинер И. Е.,БлюменфельдЛ. А., Красовицкая С. Э., Распад порфими- нового ядра под действием ультразвуковых волн, ДАН СССР, 79, 495 (1951). 2738. Эльпинер И. Е., Колесникова М. Ф., О процессах окисления и восстановления иода в поле ультразвуковых волн, ДАН СССР, 75, 837 (1950). 2739. Эльпинер И. Е., Бычков С. М., Дей¬ ствие ультразвуковых волн на гиалуроновую и жондроитин-серную кислоты, ДАН СССР, 82, 123 (1952). 2740. Эльпинер И. Е., Збарский И. Б., Харламова В. И., Действие ультразву¬ ковых волн на аминокислоты, ДАН СССР, 73, 1255 (1950). 2741*. Elstermann W., Н а г t h V., ^ Ober die Behandlung mit Ultraschallwellen in der Zahnheilkunde, Zahnarztl. Welt., 4, 475 (1949). 2741a. Emerson Ch., Starr J., Ultraschall zur Metallbearbeitung, Amer. Machinist, 95, Nr. 9, 85 (1951). 2742. Enders C., Raibke K., Ultraschall in der Brauerei, Brauereiwissensch., 33 (1951). 2743. Ener C., Relative Velocities of Ultrasonic Waves in Liquids by Spark Shadow Photography, Phys. Rev., 79, 231 (1950); Bull. Amer. Phys. Soc., 25, 40 (1950). 2744. Ener C., Gabrysh A. F., Hubbard J. C., Ultrasonic Velocity, Dispersion and Absorp¬ tion in Dry, C02-free Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 474 (1952). 2745. Erdmann D. C., Design and Application of Supersonic Flaw Detectors, Trans. Amer. Inst. Electr. Eng., 66, 1271 (1947). 2746. Erdmann D. C., Ultrasonic Flaw Detector, Amer. pat. No. 2593865 (1950). 2747. Ernst L., Gutmann F., Gerben mit Ultraschall, Journ. Soc. of Leather Trades Che¬ mists, 34, 454 (1950).
Библиография 641 2748. Ernst P.,.Improved Devices for the Concentration of Ultrasonic Energy, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 468 (1949). 2749. Ernst P., Ultrasonic Data on Solid Materials, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 636 (1949). 2750. Er.nst P. J., Ultrasonography, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 80 (1951). 2751. Ernst P. J., Hoffman Ch. W., New. Me¬ thods of Ultrasonoscopy and Ultrasonography, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 87, 207 (1952). 2752. Erdmann D., Ultrasonic Testing, Nondestru¬ ctive Testing, 8, 28 (1949). 2753. Erwin W. S., Supersonic Measuring Means, Amer. pat. No. 2431233 (1947). 2754. Erwin W. S., The Sonigage, Engineering, 158, 487 (1944). 2755. Erwin W. S., Transducer Holder, Amer. pat. No. 2494433 (1950). 2756. Erwin W. S., Rassweiler G. W., Un nouveau type d'appareil a ultrasons, Rev. de Tlnd. Minerale, 574 (1948). 2757. E s с h e R., Untersuchungen zur Ultraschall- absorption in tierischen Geweben und Kunststof- fen, Akustische Beihefte, 71 (1952). 2757a. Esc he R., Untersuchung der Schwingungska- vitation in Fliissigkeiten, Akustische Beihefte, 208 (1952). 2758. Eucken A., Wei teres zur Assoziation des : j Wassers. Zs. f. Elektrochem., 53, 102 (1949). 2759. Evans D. J.,A Portable Ultrasonic Thickness gauge, Non-destructive Testing, 6, 22, 42, (1948). 2760. Evans D. J., Measurement of Metal Thickness from one Side, Petroleum Refiner, 28, Dezember- hetf (1949). 2761. Everest F. A., O'N e i 1 H. Т., Attenuation of Underwater Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 255 (1946). 2762. Every С. E., Improvements'in and Relating to Motor Fuels and Methods of Manufacturing the Same, Brit. pat. No. 535768 (1939). 2763. Exner M. L., Messung der Dampfung pul- sierender Luftblasen in Wasser, Akustische Bei¬ hefte, 25 (1951). 2764. E у s s e n G. R., Ultrasonics, Paint, Oil, Colour Journ., 120, 30 (1951). 2765. Fair J. E., Lignht Modulating Apparatus and Method, Amer. pat. No. 2308360 (1943). 2766. Falkenhagen H., Ultraschall und El.ektro- striktion, Zs. angew. Phys. 1, 304 (1949). 2767. F a 1 к e n h a g e n H., Mees R., Ultra- schall-Erzeugung mittels Elektrostriktion, Reich- ber. f. Phys., 1, 46 (1949). 2768*. Fanucchi F., Propagazione ed effetti degli ultrasuoni nei tessuti viventi mediante Tappli- cazione di lenti sonore sonvergenti, Nuovo Ci¬ mento, 7, Suppl., 2,590 (1950). 2769*. Fanucchi F., Bussi L., Azione delle onde ultrasonore sul testicolo di ratto, Scritti Italiani Radiobiol., 97 (1943). 2770*. Fanucchi F., Bussi L., L'azione biologica degli ultrasuoni, Lo Sperimentale, 97, No. 3—4, 252 (1943). 277i* Fanucchi F., Bussi L., Gli ultra¬ suoni nella biologia e nella clinica, Ric. Sci., 19, 877 (1949). 2772*. Fanucchi F., Bussi L., La terapia con gli ultrasuoni del «reumatismo vertebrale», Reumatismo, 1, 1 (1949). 41 Л. Бергман 2773*. F a n u с c h i F., Bussi L., Ulteriori studi sperimentale sull' azione degli ultrasuoni sul testicolo di ratto, Biologia latina, 1, 724 (1949). 2774*. Fanucchi F., Bussi L., II fattore gradiente di pressione sull'effetto distruttivo degli ultrasuoni sul testicolo del ratto, Biologia latina, 2, 202 (1949). 2775.* Fanucchi F., Bussi L., Gli effetti degli ultrasuoni sull adenocarcinoma mammario di Ehrlich nei torino, Biologia latina, 2, 209 (1949). 2776*. Fanucchi F., Bussi L., Biologische Wirkungen und therapeutische Anwendung des Ultraschalls, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 125. 2777* Fanucchi F., Girelli М., Azione terapeutica degli ultrasuoni; modalita tecniche e spunti interpretativi sul loro meccanismo di azione, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 596 (1950). 2778. F a r a n J. F., Jr., Sound Scattering by Solid Cylinders and Spheres, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 405 (1951). 2779. Earmer D. E., Resonance Inspection Device, Amer. pat. No. 2514482 (1950). 2780. F а у C. R., Cleaning Work by Using Ultra Highfrequency Sound Waves, Machinery, 58, 158 (1952). 2781. Fay R. D., Wave Propagation in Liquidfilled Cylinders, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 459 (1952^ 2782. Fay R. D., Fortier О. V., Transmission of Sound Through Steel Plates Immersed in Water, Journ. Acoust Soc. Amer., 23, 339 (1951). 2783. F e d e r i с i М., La televisione subacquea con ultrasuoni, Bull. Association Suisse des Electri- ciens, 40, 657 (1949). 2784. Fein L., Ultrasonic Radiation from Curved Quartz Crystals, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 511 (1949). 2785. Fein F., An Ultrasonic Underwater «Point- Source» Probe, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 876 (1950). 2786*. F e i n d t W.,. Ober die Ultraschallempfindlich- keit des Paramaecium caudatum, Strahlenthera¬ pie, 84, 611 (1951). 2787*. Feindt W., Rust H. H., Die Beeinflus- sung der Plasmolyse durch Ultraschall. Unter¬ suchungen zum Permeabilitatsproblem, Arch. f. Phys. Therap., 4, 235 (1952). 2788. Felix W., Die zerstorungstfreie Priifung groBer Schmiedestiicke mit Ultraschall, Schweiz. Archiv. 17, 107 (1951). 2789. F e n e 1 1 A. J., Some Chemical Effects of Ultra¬ sonic, Research, 2, 148 (1949). 2789a*. F i a n d e s i о D., Ober die Kombination, von Ultraschall und Histaminsubstanzen, Minerva med., 43, 489 (1952). 2790. F i e d 1 e.r G., Instrument for Measuring Compres- sional Wave Radiation Pressure, Amer. pat. No. 2531844 (1950). 2791 *. Fierz F., Denecke L., Klinische Erfah¬ rungen mit der, Ultraschalltherapie, Schweiz, med. Wschr., 79, 1109 (1949). 2792. Finlay W. L., Soundless Sound Waves; Odd Real of Supersonics, Sci. Amer,, 162, 148, 216 (1940). 2793. Firestone FI. A., Tricks with the Supersonic Reflectoscope, Nondestructive Testing., 7, 5 (1948)*
642 Библиография 2794. Firestone Fl. A., Supersonic Inspection for Flaws Lying Near the Surface of a Part., Amer. pat. No. 2467301 (1949). 2795. Firestone FL A., Frederik J. R., The Supersonic Reflectoscop; An Instrument for Inspecting the Interior fo Metal Parts by Means of Sound Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 100 (1944). 2796. Firestone Fl. A., Ling D. S., Method and Means for Generating and Utilizing Vibrational Waves in Plates, Amer. pat. No. 2536128 (1951). 2797. Fischer F. A., Der piezoelektrische Wandler als widerstandsreziprokes Gebilde zum elektrody- namischen, Arch, elektr. Ubertrag., 4, 321 (1950). 2798. Fischer F. A., Grundziige der Elektro- akustik, Berlin, 1950, S. 162. 2799*. Fischer G., Les ultra-sons; leurs indications contre-indications en therapeutique, Concours. Med., 73, 2585 (1951). 2800. Fischer W., Ultraschallquarze, Der Aufschlufi, 1, 18, 32 (1950). 2801. Fitzgerald B. D., Apparatus for Ultrasonic Treatment of Liquids, Amer., pat. No. 2585103 (1948). 2802. Fitzpatrick J.A., An Improved Ultrasonic Interferometer for Gases and Vapors at Low Pres¬ sure, Journ. Acoust. Soc. Amr., 23, 626 (1951). 2803. Fitzpatrick J. A., Thaler W. J., A Barium Titanate Coaxial Cable for the Production of a Short Duration Spark, Phys. Rev., 79, 231, (1950). 2804. Florisson Ch., Ultraschalltechnik; ein Be- richt iiber das Erreichte, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger Ultra¬ schalltagung, 1949), S. 19. 2805. Florisson Ch., Procede de mesure absolute de la puissance acoustique d'un flux d'ultrasons dans un liquide, mettant en oeuvre la pression de radiation s'exercant sur une intersurface liquide- gaz, Compt. Rend., 235, 27 (1952). 2806*. Flosdorf E. W., К i m b a 1 1 A., Cham- b e r s L. A., Studies onH «pertussis», I. Liberation by Sonic Vibration of a Soluble Component that Phase I Agglutinins, Proc. Soc. Exp. Biol, and Med., 41, 122 (1939). 2807. F о к к e r A. D., Acoustic Radiation Pressure, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Bruxells, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 143. 2808. Fox F. E., Dependence of Ultrasonic Absorption on Intensity and the Phenomenon of Cavitation, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 198 (1950). 2809. Fox F. E., Intensitatsabhangigkeit des Absorp- tionskoeffizienten von Ultraschallwellen, Phys. Rev., 83, 199 (1951). 2810. Fox F. E., Ultrasonic Relaxation Phenomena in Viscous Liquids, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Bruxells, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 38. 2811. Fox. F. E., Griffing V., Experimental Investigation of Ultrasonic Intensity Gain in Water Due to Concave Reflection, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 352 (1949). 2812. Fox F. E., Herzfeld K. F., On the Forces Producing the Ultrasonic Wind, Phys. Rev., 78, 156 (1950). 2813. Fox F. E., Hunter J. L., The Ultrasonic Interferometer with Resonant Liquid Column, Proc. Inst. Rad. Eng., 36, 1500 (1948). 2814. Frank R. H., Renner R. W., The Super- sonic-Reflectoscop, Proc. Conf. Amer. Inst. Mi¬ ning Met. Eng., 31, 299 (1948). 2815. Frederick R. J., Firestone F. A.„ Supersonic Inspection for Flaws Lying Near the Surface of a Part, Amer. pat. No. 2565725 (1946). 2816. Frederick J. R., M a r t i n A. E., An Ex¬ periment Study of the Velocities of Rayleigh and Lamb-Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21 „ 467 (1949). 2817. Freedman E., On the Propagation of Ultra¬ sonic Wavds in Acetic Acid, Journ. Chem. Phys.,. 19, 1318 (1951). 2818. French C. S., The Pigment Coating Compound in Photosynthetic Bacteria, I. The Extraction and Properties of Photosynthin, Journ. Gen. Physiol., 23, 469 (1940). 2819. Frensdorff H. K., Clark H. М., Oxy- dation par ultra-sons de solutions d'iodure de potassium, Journ. chim. phys., 47, 399 (1950). 2820*. Frenzel H., Pfander F., Grundlagen der Ultraschall-Therapie im Ohrgebiet, HNO, Wegweiser f. facharztl. Praxis, 2, 193 (1950). 2821*. Frey R., Lochmann H., Ergebnisse der Ultraschallbehandlung von Tumoren in Expe¬ riment und Klinik, Arztl. Forsch., 3, 236 (1949). 2822*. F r i e d 1 i P., Ultraschall und Ovar, Gynae- cologia, 131, 97 (1951). 2823*. F r i m гц e г М., Die biologischen Wirkungen des Ultraschalls als kolloidchemisches Problem unter besonderer Beriicksichtigung der Eiweifi- korper, Dissertation, Universitat Erlangen, 1948. 2824*. F r i n g s H., Pest Control with Sound Waves, Ultrasonics as a Possibility on the Future of Ro¬ dent and Insect Control., Pests, 16, 9, 44 (1948). 2825*. Frings H., Senkovits I., Destruction of the Pinnae of White Mice by High Intensity Air-Borne Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 682 (1950). 2826. F r i t s с h J., Herstellung von Beton, Mortel u. dgl., bei welchem die teilweise Vermischung der Bestandteile durch Ultraschall erfolgt, Osterr. Pat. Nr. 165127 (1947). 2827*. Frit z-N i g g 1 i H., Die Einwirkung des Ultraschalls auf die Entwicklung und Mutationsra- te der Taufliege (Drosophila melanogaster), Arch, phys. Therap., 2, 56 (1950). 2828*. Frit z-N i g g 1 i H., В 6 n i A., Biological Experiments on Drosophila melanogaster with Supersonic Vibrations, Science, 112, 120 (1950). 2828a. F r u с h t A. H., Die Geschwindigkeit des Ultraschalls in menschlichen und tierischen Geweben, Naturwiss., 39, 491 (1952). 2829*. F r ii n g e 1 F., Der Ultraschall, Wesen und Wirkung, erste Anwendung in der Zahnmedizin,. Dentist Rdsch., 3, Nr. 18, 1 (1948). 2830*. Fr ii ng e 1 F., Ultraschall in der Hand des Arztes, Blick in die Wissenschaft, 72 (1949). 2831. Fr ungel F., Schaltungstechnik piezoelektri¬ scher und magnetostriktiver Ultraschallgerate Radio Mentor, 15, 425 (1949). 2832. F r ii n g e 1 F., Zum mechanischen Wirkungsgrad von Fliissigkeitsfunken, Optik, 3, 124 (1948). 2833. Fr ungel F., Beschallung von Metallgufi, DBP Nr. 802582 (1951). 2834. F r u t h H. A., Method of and Apparatus for Cleaning by Ultrasonic Waves, Amer. pat. No. 2468550 (1949).
Библиография 643 2835. Fry F. J., Fry W. J., Supersonic Detection of Infra-Red Radiation, Proc. Nat. Electronics Conference Chicago, 3, 537 (1947). 2836. Fry W. J., Low Loss Crystal Systems Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 29 (1949). 2837. Fry W. J., An Ultrasonic Projector Design for a Wide Range of Research Applications, Rev. Sci. Instr., 21, 940 (1950). 2838. Fry W. J., The Double Crystal Acoustic Interfe¬ rometer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 17 (1949). 2839. Foy W. J., Mechanism of Acoustic Absorption in Tissue, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 412 (1952). 2840. Fry W. J., Baumann R., Fry, Hall W. Variable Resonant Frequency Crystal Systems, Jqurn. Acoust. Soc. Amer., 23, 94 (1951). 2841. Fry W. J., Tucker D., Mechanism of Action of Ultrasound on Nerve Tissue, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1951). 2842*. Fry W. J., Tucker D., Fry F. J., Wulff V. J., Physical Factors Involved in Ultrasonically Induced Changes in Living Systems, II. Amplitude Duration Relations and the Ef¬ fect of Hydrostatic Pressure for Nerve Tissue, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 364 (1951). 2843*. Fry W. J., Wul ff V. J., Ultrasonic Irra¬ diation of Nerve Tissue, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 682 (1950). 2844*. Fry W. J., Wulff V. J., Tucker D., F г у F. J., Physical Factors Involved in Ultrasoni¬ cally Induced Changes in Living Systems, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 867 (1950). 2845. Fryklund R. A., Apparatus for Driving Fle¬ xible Members, Amer. pat. No. 2498990 (1950). 2846*. Fuchs G., Ergebnisse und Probleme der Ultra- schall-Therapie, Wien. med. Wschr., 101, 209 (1951). 2847*. Fuchs H. К., В u с h t a 1 a V., Ergebnisse der Ultraschallbehandlung und experimentelle Untersuchungen, Deutsche med. Wschr., 74, 277 (1949). ' 2848*. Fuchtbauer H., Theismann H., Zur Wirkung des Ultraschalls auf Bakterien, Natur¬ wiss., 36, 346 (1949). 2849*. Fujii Y., Ifuku S., Azuma, EinfluB von Ultraschall auf die Spermienbewegungen einiger Amphibien. Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 47, 183 (1943). 2850*. F u n a d о J., Uber die zerstorende Wirkung von Ultraschallwellen auf Bakterien, Zs. Japan Mikrob. Pat-hoL, 32, 546, 565, 641, 665, 758, 778 (1938). 2851*. F u n a d о J., Uber die Viskositat der mit Ultraschall behandelten bakterienhaltigen Fliis- sigkeit, Zs. Japan Mikrob. Pathol., 33, 250, 1195 (1939). 2852*. Funder W., Grun P., Reinhart W., Ober den Einfluss des Ultraschalles auf den Peni- cillinspiegel des Auges, Graefes Arch. Optihal- mol., 151, 399 (1951). 2853*. Funk C. F., Die Ultraschallbehandlung der Hautkrankheiten, Dermat. Wschr., 123, 127 (1951). 2854*. Funk C. Fr., Demmel Fr., Erfahrungen mit Ul¬ traschall in ambulanter und klinischer Behand¬ lung, Zs. f. Haut- n. Geschlechtskrankhei- ten 7, 164 (1949). 2855. Gabillard R., Modulateur d’intensite lumineuse a ultrasons, Documentez-Vous Nr. 17, 20 (1948). 2856. G a b 1 e r F., Ultraschall und mikroscopische Methoden der Ultraschalltechnik, Mikroskopie (Wien), 3, 218 (1948). 2857. G a b 1 e r H., Zur Echolotung von Fisch- warmen, Jahresheft d. Deutschen Fischwirtschaft, Sonderbeilage der Allgem. Fischereiwirtschaftsztg (1950), S. 5, 7, 51. 2858. Gabrielli I., Poiani G., Misure di velocita degli ultrasuoni in alcune mescolanze di liquidi, Ric. Sci., 22, 1426 (1952). 2859. Gabrielli I., Poiani G., Mesures de la vitesse de propagation d’ultrasons dans quelques melanges liquiaes, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Bruxelles, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 234. 2860. Gaffney J.,Petrauskas A. A., Velocity and attenuation of Sound in Plexiglas, Phys. Rev., 81, 303 (1951). 2861. Galt J. K-, Sound Absorption and Velocity in Liquified Argon, Oxygen, Nitrogen and Hydro¬ gen, Journ. Chem. Phys., 16, 505 (1948). 2862. Galt J. K., Pel lam J. R., A Method of Measurement the Velocity and Absorption of Sound in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 251 (1946). 2863*. Gamo I., Ichikawa Т., Tagawa E., Sato Y., Suzuki М., Ober den EinfluB von Ultraschall auf Blutdruck und Atmung, Mitt, med. Ges. zu Osaka, 40, 1347 (1941). 2864. Garay K., Gerendas М., Effect of Ultra¬ sonic Vibration on Muscle Fibres in Vitro, Experien- tia, 5, 410 (1949). 2865. Garay K-> Berencsi G., The Effect of Ultrasonic Vibration on Benzopyrene, Experien- tia, 4, 272 (1948). 2866. Gardner T. Manufacturing Controls of Large Steel Forgings, Iron Age, 164, 46 (1949). 2867. Гарлинская E. И.,Долгополов H. H., Матетцкий А. И., Рубан A. JI., Мойка шерсти с применением ультразвуковой энергии, Тексшльн. пром., 12, 10 (1952). 2868. Gat to F., Influenza di piccole cavita sulla velocita del suono nei metalli, Alluminio, No. 1, 19 (1950). 2869. Gat to F., Alcune considerazioni su di un nuovo effetto di smorzamanto, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 204 (1950). 2870. Gavreau V., Audibilite de sons de frequence elevee, Compt. Rend., 226, 2053 (1948). 287L Gavreau V., DratzM., CalaoraA., Un methode d’etalonage absolu de microphones aux frequences audibles et ultrasonores, Compt. Rend., 234, 1603 (1952). 2871a, Gebert F., Zur Kinetik der Ultraschall- Depolymerisation, Angew. Chem., 64, 625 (1952). 2872. Geddo F., Sull’impiego degli ultrasuoni in affezioni inflammatorie ginecologicshe, e sul loro effetto in un caso di grave radiodermite, Q. Clin. Ostet., 6, 336 (1951). 2873. G e r 1 a с h М., Porositatsuntersuchungen an Hochspannungsisolatoren mit Ultraschall und ihre Bedeutung fiir die Energieversorgung, Elekfrotechnik, 6, 176 (1952). , 2874*. Qerstner H., Ober den Preyerschen Ohrmu- schelreflex am US-beschallten Meerschweinchen, Pflug. Arch., 264, 265 (1943). 2875*. G h i s 1 e n i P. L., Ultrasuoni e germinabilita, Nuovo Giorn. Bot. Ital., 55, 567 (1948). 41*
644 Библиография 2876. G h о s е S. С., Generation and Analysis of Ultra¬ sonic Noise, Nature, 165, 66 (1950). 2877. Ghosh В. B., On the Propagation of Su¬ personic Waves Through Liquids and Solutions, Indian Journ. Phys., 23, 79 (1949). 2878. Ghosh В. B., On the Dispersion and Absorption of Supersonic Waves in Water, Indian Journ. Phys., 24, 1 (1950). 2879. Ghosh R. N., Verm a G. S., Ultrasonic Absorption in Unassociated Liquids, Journ. Sci. Indian Res., 8, 192 (1949). 2880. Ghosh R. N., V e r m a G. S., Effect of Tem¬ perature on Ultrasonic Absorption in Acetic Acid, Indian Journ. Phys., 24, 125 (1950). 2881. G i а с о m i n i A., Contributo alia tecnica delle ricerche sulla azione biologica degli ultrasuoni, Ric. Sci., 18, 1585 (1948). 2882. G i а с о m i n i A., Improvements in Ultrasound Velocity Measurements by Optical Methods, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 61 (1949). 2883. Giacomini A., Ultasonic Light Modulation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 61 (1949). 2884. Giacomini A., Ober die Technik experimen- teller Uliraschallversuche, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger Ultra- schalltagung, 1949), S. 122. 2885. G i а с о m i n i A., Ricerche die ultracustica dell’ Istikuto «О. M. Corbino», Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 81 (1950). 2886. Gierer A., Wirtz W., Die Theorie der Schallabsorption in Fliissigkeiten, Zs. Naturforsch., 5a, 270 (1950); Phys. Rev., 79, 906 (1950). 2887*. Gierlich K., Die Kombination der Ultra¬ schallbehandlung mit anderen Mitteln der Physiko- Therapie, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 349 (1949). 2888*. Gilbert P. F., Gawain G. CL, Sonic and Ultrasonic Effects on Maze Learning an Dretention in the Albino Rat., Dissertation, Pennsylvania State College, 1950. 2889. Gillespie R. W., Projector and Receiver of Supersonic Frequencies, Amer. pat. No. 2448365 (1948). 2890. Гинзбург В. JI., О дисперсии звука высокой частоты в жидкостях, ДАН СССР, 36, 8 (1942). 2891*. Girelli М., Sulla penetrazione percutanea di medicamenti per effetto degli ultrasuoni, Reumatismo, 2, 204 (1950) 2892. Givens M. P., Nyborg W. L., Piele¬ meier W., S a b у J. S., Ultrasonic Propagation in, a Uniforme Atmosphere, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 245 (1946). 2893*. Gjertz A., Nagra Erfarenheter med Ult¬ ra judbehandling, Sven Lak. Tidn., 48, 1566 (1951). 2894. Glauser O., Wirkung des Ultraschalls auf das Langenwachstum der Pfahlwurzel bei Pisum sativum, Strahlentherapie, 85, 494 (1951). 2895. Globe S., A. Theory of the Thickness Vibrations of a Barium Titanate Cylindrical Transducer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 625 (1951). 2896*. Gloggengiefier W., Experimentell- morphologische Untersuchungen iiber die Wirkung der Ultraschallwellen auf die Haut, Muskulatur, Herz und Lungen des Kaninchens, Beitr. pathol. Anat., Ill, 457 (1951). 2897. G o b e 1 R., Ultraschallgeneratoren und Schall- geber, Nachrichtentechnik, 2, 7 (1952). 2898*. Goehlich H. J., Probleme und Gefahren der Ultraschall-Therapie vom technischen Stand- punkt gesehen, Med. Techn., 4, 260 (1950). 2899. Goetz H., Eine Methode zur Messung des Schallstrahlungsdruckes bei Ultraschallwellen, Zs. f. Naturforsch., 4a, 587 (1949). 2900*. GohrH., FalkenbachK. H.,Kiel P., Untersuchungen iiber die W irkung der Ultraschall¬ wellen auf das stromende Blut unter besonderer Berucksichtigung der cellularen Elemente, Arch. f. phys. Therap., 3, 383 (1951). 2901. Go 1 d L., Analysis of Multiple Echo Effect Arising from the Release of a Stored Wave Train, Phys. Rev., 78, 332 (1950). 2902. Gold L., Compilation of Body Wave Velocity Data or Cubic and Hexagonal Metals, Journ. Appl. Phys., 21, 541 (1950). 2903. Gold L., Evaluation of the Stiffness Coefficients for Beryllium from Ultrasonic Measurements in Polycrystalline and Single Crystal Specimen, Phys. Rev., 77, 390 (1950). 2904. Gold L., Analysis of Multiple-Echo Effect Ari¬ sing from the Release of a Stored Wave Train, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 214 (1951). 2905. Goldman D. E., R i n go G. R., Determina¬ tion of Pressure Nodes in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 270 (1949). 2906. Goldsmith K-, Measurement of the Elasto- plastic Properties of Gels, Nature, 163, 601 (1949). 2907. Goldstein G., Stern K-G., Experiments on the Sonic, Thermal and Enzyme Depolymeriza¬ tion of Desoxyribosenucleic Acid, Journ. Polymer. Sci., 5, 687 (1950). 2908*. Gomez C. G., Mat as L. C., Strophanthus from (Spanish) Guinea, Med. Colonial (Madrid), 15, 401 (1950). 2909. G о p a 1 j i, Ultrasonic Absorption in Normal Air at 456 kc/s for Different Humidities, Indian Journ. Phys., 25, 298 (1951). 2910*. Gottschalk H. J., Einige Hauterkrankun- gen und Ultraschall, Der Ultraschall in der Medi¬ zin, 1, 298 (1949). 2911. Губанов А. И., Расчет фокусировки ультра¬ звука, ЖТФ, 19, 30 (1949). 2912. Goudet G., Variation en fonction de la tempera¬ ture, de la vitesse du son dans les melanges eau- alcool methylique, Compt. Rend., 217, 65 (1943). 2913. G о u r 1 a у P., Ultraschall als Hilfsmittel in der Gerberei, Rev. Techn. Ind. Cuir, 43, 179 (1951). 2914. G r a b a r P., Etudes sur les proteides,. enzymes, ultravirus et microbes a l’aide de ultrasons,Expo¬ ses annuels de Biochimie medicale, 12, 161 (1951). 2915. G r a b a r P., Action des ultra-sons sur les sub¬ stances de masse moleculaire elevee, Nuovo Cimen¬ to, 7, Suppl. 2, 487 (1950). 2916. G r a b a r P., Action des ultra-sons sur des suspensions et des solutions de macro-molecules, Colloquium over Ultra-sonore Trillingen, Bruxel les, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Bel¬ gie, 1951, p. 174. 2917. Grabar P., Morel J., Etudas sur la dena- turation des proteides, III. Action des ultra-sons sur la gelatine, Bull. soc. chim. biol., 32, 630 (1950). 2918. Grabar P., Prudhomme P. O., Die mechanischen und chemischen Wirkungen der Ultraschallwellen, Der Ultraschall in der Medizin (Kongressbericht der Erlanger Ultraschalltagung 1949), S. 114.
Библиография 645 2919. 2920. 2921. 2922. 2923. 2924. 2925. 2926. 2927. 2928. 2929. 2930. 2931. 2932. 2933. 2934. 2935. 2936. 2937. 2938. 2939. 2940. 2941 * Grabar P., Voinovitch I., Prud¬ homme R. O., Action des ultra-sons sur une oxydase, Biochem, et biophys. Acta, 3, 412 (1949). Gralen N., Berg S., Treatment of Wood with Ultrasonic Waves, Journ. Polymer. Sci., 6, 503 (1951). G r a n i e r E., Les corps superpolarisables (seignettoelectriques), Rev. generale de 1’Electri¬ cs, 59, 33 (1950). Green Ch. E., Synthetic Crystals at Ultrasonic Frequencies, Electronics, 23, No. 4, 110 (1950). Greenspan М., Attenuation of Sound in Ra¬ refied Helium, Phys. Rev., 75, 197 (1949). Greenspan M , Propagation of Sound in Rarefied Helium, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 568 (1950). Greenspan М., Thompson M. C.,Jr., An 11-Mc/sec Ultrasonic Interferometer for Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1951). Griffin D. R., Measurements of the Ultrasonic Cries of Bats, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 247 (1950). Griffin R. D., The Crying of Bats, Physics Today, 3, No. 4, 25 (1950); Sci. News Letter, 57, 229 (1950). Griffin D. R., The Navigation of Bats, Sci. Amer., 183, No. 8, 52 (1950). Griffin D. R.,. Audible and Ultrasonic Sounds of Bats, Experientia, 7, 448 (1951). G r i f f i n g V., Theoretical Explanation of the Chemical Effects of Ultrasonics, Journ. Chem. Phys., 18, 997 (1950). G r i f f i n g V., Sette D., Luminiscence Pro¬ duced as Result of Intense Ultrasonic Waves, Phys. Rev., 87, 234 (1952). G r i f f i n g V., Fox F. E., Theorie of Ultra¬ sonic Intensity gain due to Concave Reflectors, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 348 (1949). Grognot P., Spectres ultra-sonores emis par des propulseurs d’avion et apercu des effects physiologiques provoques par certains de ceux- ci, Ann. Telecommun, 6, 341 (1951). Grognot P., Lehmann R., Quelques spect¬ res de bruits ultrasonores produits par des moteurs a helice et a reaction fonctionnant au sol, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 377 (1950). Grossetti E., Sull’assorbimento delle onde ultra-sonore da parte die miscugli di liquidi di notevole viscosita, Atti Acc. Naz. Lincei, 1, 1315 (1946). Grossetti E., Sull’assorbimento ela diffusio- ne degli ultrasuoni da parte di soluzioni ed emulsi- oni, Atti Acc. Naz. Lincei, 3, 88 (1947). Grossetti E., Sull’ assorbimento delle onde ultrasonore da parte di miscugli di liquidi viscosi, Atti Acc. Naz. Lincei 2, 606 (1947). Grossetti E., Distribuzione di intensita nel campo ultrasonoro, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 212 (1950). Grossetti E. Sulla distribuzione del campo ultrasonoro nei liquidi, Nuovo Cimento, 8, 301 (1951). Grossetti E., Su alcune particolarita nella emissione degli ultrasuoni, Nuovo Cimento, 8, 441 (1951). • Griin P., Funder W., Wyt L., Uber die Wirkung des Ultraschalles auf den Glaskorper und auf die Linse, Klin. Monatsbl. f. Augenheil- kunde, 116, 358 (1950). 2942*. Grutz O., Histologische Untersuchungen an Tiertumoren nach Ultaschalleinwirkung, Strah¬ lentherapie, 79, 577 (1949). 2943*. Grutzmacher М., Der Ultraschall, seine Verwendung in der Medizin, seine Wirkungen und Gefahren, Arbeitsschutz, 1, 21 (1949). 2944*. Guastavino G. N., McLoughlin R., Lo- calizador ultra-sonoscopico para aplicacoes medi- cas. Brasil Med., 65, 77 (1951). 2945. Губанов А. И. (cm. [29111). 2946. G u с к e r F. Т., Jr., Lamb F. W., M a г с h G. A., PI a ag R. М., The Adiabatic Compressi¬ bility of Aqueous Solutions of Some Simple Amine Acids and Their Uncharged Isomers at 25°, Amer. Chem. Soc. Journ., 72, 310 (1950). 2947*. G u n s e 1 E., Ober Versuche mit Ultraschall am Rattenhoden, Der Ultraschall in der Madizin, 1, 198 (1949). 2948*. G u n s e 1 E., Ober Ultraschallveranderungen am Rattenhoden, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2t 601 (1950). 2949. Giinther P., Die Bildung von Wasserstoff- superoxyd im Ultraschallfeld und die Ultraschall- empfindlichkeit der Landolt-Reaktion, Angew. Chem., A59, 164 (1947). 2950. Gunther P., Chemische Ultraschall wirkungen in Losungen, Angew. Chem., 63, 241 (1951)* 2951. Guttner W.y Kristallmikrophon fur Was- serschall, Zs. Angew. Phys., 2, 206 (1950). 2952. Guttner W., Fiedler G,Patzold J., Ober Ultraschallabbildungen am menschlichen Schadel, Acustica, 2, 148 (1952). 2953. Gup till E. W., MacDonald A. D., The Acoustical Field near a Circular Transducer, Canad. Journ. Phys., 30, 119 (1952). 2954. Gutmann F., Crystalholder permitting Direct Supersonic Irradiation, Journ. Sci. Instr., 24, 276 (1947). 2955. Hagen C., Rust H. H., LebowskyF., Untersuchungen zur Frage der Einwirkung von Ultraschall auf die Diffusion, Naturwiss., 38, 5 (1951). 2956. Haissinskv М., Prudhomme R. O., Remarques sur le mecanisme des actions chi- miques produites par les ultra-sons, Journ. chim. phys. et phys.-chim. biol., 47, 925 (1950). 2957. Hall W. L., Fry W. J., Design of Variable Resonant Frequency Crystal Transducers, Rev., Sci. Instr, 22, 155 (1951). 2958*. Hallermann W., Basch A., Lade- burg H., Ober die Ultraschalleinwirkung am Tierauge, Klin. Monatsbl. f. Augenheilkunde, 119, 401 (1951). 2959*. Hallermann W., Ladeburg H., Zur Frage der Ultraschallbehandlung dcs.Auges, Klin. Monatsbl. f. Augenheilkunde, 116, 355 (1950). 2960*. Halsschei dtW., HolfeldA., Rhein- w a 1 d U., Die Ultraschall-Therapie in der Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, Zahnarztl. Welt, 4, 572 (1949). 2961*. H a m a n n H., Zur Atiologie und Therapie der Epicondylitis humeri, Deutsche Gesundheits- wesen, 6, 195 (1951). 2962. H a m b r e D., The Effect of Ultrasonic Waves upon Klebsiella Pneumoniae Saccharo- myces Cerevisae, Miyagawanella Felis and' Influenca Virus A., Journ. Bacteriol., 57, 279 (1949).
646 Библиография 2963. Hanle W., Kotschak О., Schar- man A., Abklingzeiten organischer Leuchtstoffe, Zs. f. Naturforsch., 6a, 202 (1951). 2964. Harisaki Y., The Action of Supersonic Waves on Colloidal Systems, Journ. Chem. Soc. Japan, 66, 36 (1945). 2965. Harris E., Huntington, Ultrasonic Generator., Amer. pat. No. 2589375 (1949). 2966. Hartley С., M u 1 1 E. K-, Ultrasonic Testing of Tool Steels, Iron Age, 163, May, 80 (1949). 2967. Hartmann J., Mortensen Т., A Com¬ parison of the Rayleigh Disk and the Acoustic Radiometer Methods for the Measurement of Sound¬ wave Energy, Phil. Mag., 39, 377 (1948). 2968. Hartmann F., Theism ann H., Uber Wirkung von Ultraschall auf Serumproteine, Naturwiss., 35, 346 (1948). 2969. Harvey E. N., Barnes D. K-, M с E 1- roy w/D., Pease D. C., Removal of Gas Nuclei from Liquids and Surfaces, Journ. Amer. Chem. Soc. 67, 156 (1945). 2970. Harvey E. N., Cooper K- W., Whi- teley A. H., Bubble Formation from Contact of Surfaces, Journ. Amer. Chem. Soc., 68,2119 (1946). 2971. Haskell G., Selman G. G., Studies with Sweet Corn, III. The Primary Effects of Treating Seeds with Ultrasonics, Plant and Soil, 2, 359 (1950). 2972. Haskins J. F., Resonance in Bariumtita- nate Tubes, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 117 (1952). 2973. H a t e m S., Action des ultrasons sur les melanges alcools-amines aliphatique, Compt. Rend., 229, 42 (1949). 2974. Hatfield P., Propagation of Low Frequency Ultrasonic Waves in Rubbers and Rubber-like Polymers, Brit. Journ. Appl. Phys., 1, 252 (1950). 2975. Hatfield P., Tyre Examination Ultrasomid Equipment for the Detection of Cavity Faults, Automob. Eng., 41, 385 (1951). 2976. Haul R., Rust H. H., Lutzow J., Beschleunigung der Verteilung gemaB Nernst- schem Verteilungssatz mittels Ultraschall, Natur¬ wiss, 37, 523 (1950). 2977. Haul R., Studt H. J., Rust H. H., Verwendung chemischer Reaktionen zur akustisch- optischen Bildwandlung, Angew. Chem., 62, 186 (1950). 2978*. Hauser I., Dorr W., Frey R., U e- berle A., Experimentelle Untersuchungen iiber die Ultraschallwirkung auf das Jensen- Sarkom der Ratte, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 95 (1949); Zs. f. Krebsforsch., 56, 449 (1949). 2979. H a u В m a n n H. G., Kehler H., Uber einige elektronenmikroskopische Beobachtungen an ultraschall- und warmegeschadigten Bakterien, Optik, 7, 321 (1950). 2980. HauBmann H. G., Kehler H., Koch A., Elektronenmikroscopische Beobachtungen an warme- und ultraschallgeschadigten Bakterien, Zs. f. Hygiene, 134, 565 (1952). 2981*. H a у a s h i S., Untersuchung der Organe einer mit Ultraschall behandelten Ratte, Zs. Japan physiol. Ges., 1, Nr. 6 (1936). 2982*. Hayashi S., EinfluB von Ultraschall auf Sarkomzellen der Ratte, Zs. Japan physiol. Ges., 2, Nr. 2 (1937). 2983*. Hayashi S., EinfluB von Ultraschall auf Sarkomzellen der Ratte, Kokumin-Igaku (Japan), 16, 211 (1939). 2984. H a z z a r d G. W., Ultrasonic-Absorption in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 29 (1950). 2985. Heaney M. F., Apparatus for and Art of Carburation, Amer. pat. No. 1939302 (1933). 2986. H e a r m о n R. F. S., The Elastic Constants of Piezoelectric Crystals, Brit. Journ. Appl. Phys., 3, 120 (1952). 2987. H e с h t H., Warum Ultraschall?, Nuovo Cimen¬ to, 7, Suppl., 2, 124 (1950). 2988. Hedwall J. A., Velocity of Tarnshing on Metals as Influenced by Supersonic Waves, Arkiv Kami, Mineral. Geol., 18, 25 '(1944). 2989. H-einemann E., Die Anwendung des Phasenkontrastverfahrens auf die Sichtbarmachung der sekundaren Interferenzen bei Lichtbeugungser- scheinungen an Ultraschallwellen, Optik, 9, 379 (1952). 2989a. Heinemann E., Die Anwendung der Licht- beugungserscheinungen bei Durchgang von divergentem Licht durch Ultraschallwellen zur Demonstration der Winkelabhangigkeit der Beugung von Licht an Ultraschallwellen, Optik, 9, 486 (1952). 2990. H e i s i n g R. A., Thickness Measurement, Amer. pat. No. 2484623 (1949). 2991*. H el big D., Der Krampfmagen (Gastrospas- mus), Versuche der Beeinflussung durch Ultraschall, Mschr. Kinderheilkunde, 98, 345 (1950). 2992*. H e 1 b i g D., Reizung vegetativer Zentren bei Ultraschallbehandlung des Gehirns debiler Kin¬ der, Arch. Kinderheilkunde, 142, 145 (1951). 2993. Heller G. S., Ultrasonic Radiation from an Ideal Piston Source, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 467 (1949). 2994. Heller G. S., Reflection of Acoustic Waves from a Medium of Variable Velocity, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 685 (1950). 2995. Hemardinquer P., Les appareils ultra- sonores pour le mesure des epaisseurs, Electricite, 34, 85 (1950). 2996*. Henkel G. H., Uber den EinfluB des Ultra¬ schalls auf die Eigenschaften zahnarztlicher Silikat- zemente, Deutsche Zahn-, Mund- u. Kieferheilkun- de, 13, 99, 209 (1950). 2997*. Henkel K-, Der heutige Stand der Ultraschall- therapie, Med. Mschr., 3, 651 (1949). 2998*. Henkel K-, Das Dosierungsproblem der Ultraschalltherapie in der Praxis, Der Ul.traschall in der Medizin, 3, 63 (1951). 2999*. Henkel K-, Die Ultraschallbehandlung am Auge, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 323 (1949). 3000*. Henkel K-, Kolbrunner F., Indi- kationen zur Anwendung der Ultraschalltherapie, Praxis (Bern), 38, 284 (1949). 3001. Hennig K-, Die Ultraschallbehandlung der Traubenweine, Deutsche Weinztg, 87, 99 (1951). 3002*. Henningsen O., Ultrasuoni.^ Una nuova terapia fiscia, Minerva Medica, 2, 873 (1950). 3003. Henry G. E. Industrial Uses of Ultrasonics, Gen. Electr. Rev., 54, No. 3, 32 (1951). 3004. H e r b e с к М., Schallgeschwindigkeit in ver- diinnten wasserigen Losungen von Gasen und Sauren, Dissertation, Gottingen, 1936. 3005*. Herrmann H., Ergebnisse der Ultraschall¬ behandlung von Erkrankungen im Zahn-, Mund-
Библиография 647 u. Kieferbereich, Ultraschall in der Medizin, 5, 1 (1952). 3006. Hersey J. B., Moore H. B., Progress Report on Scattering Layer Observations in the Atlantic Ocean, Trans. Amer. Geophys. Union, 29, 341 (1948). 3007. Hershberger W. D., Microwaveacou- stic Light Valve, Amer. pat. No. 2449166 (1946). 43008. Hershberger W. D., Microwave Acoustic Gas Analysis Method and System, Amer. pat. No. 2483829 (1949). 3009. Hertz G., In einem Hohlspiegel angeordneter Gasstromschwinggenerator zur Schallkonzentrati- on, DRP Nr. 749021 (1940). ЗОЮ. H e r z f e 1 d K. F., The Origin of the Ultrasonic Absorption in Liquids, II, Journ. Chem. Phys., 20, 288 (1952). 3011. Herzog W., Methode zur Veranderung der Resonanzfrequenz eines Quarzschwingers, Arch. Elektr. Obertrag, 2, 153 (1948). 3012. Hess W. B., Swengel R. C., Waldorf S. K., Measuring Water Velocity by an Ultrasonic Method, Electr. Eng., 69, 983 (1950). 3013. H eu b e 1 J., Applications des ultra-sons a la chimie, Rev. Gen. Sci., 56, 65 (1949). 3014. H e u s i n g e r P. P., Srfiallgeschwindigkeit in leichtem und schwerem Wasser in Abhangigkeit von der Temperatur, Naturwiss., 36, 279 (1949). 3015. H e u s i n g e r P. P., Messung der Temperaturab- hangigkeit der Schallgeschwindigkeit^fur leichtes und schweres Wasser sowie fiir Wasser-Athylalkohol Mischungen, Akustische Beihefte, 3 (1951). 3016*. H e у с к H., Uber die Frage einer Mitwirkung piezoelektrischer Effekte bei der Muskelkonzen- tration und Reizleitung im Nerven, Arztl. Forsch., 4, 317 (1950). 3017*. Heyck H., Hopker W., Hirnveranderun- gen bei der Ratte durch Ultraschall, Mschr. f. Psychiatrie u. Neurologie, 123, 42 (1952). 3018*. Hildebrand H., Ultraschall-Schadigungen, Strahlentherapie, 82, 475 (1950). 3019. H i 1 1 i e r K. W., A. Method of Measuring Some Dynamic Elastic Constants and its Application to the Study of High Polymers, Proc. Phys. Soc., 62, 701 (1949). 3020. H i 1 1 i e r K. W., The Application of Ultrasonics to the Measurement of the Elasticity of High Polymers, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2, 213 (1950). 3021. H i 1 1 i e r K. W., К о 1 s к у H., Lewis J.P A. Method of Measuring Dynamic Mechanical Properties of Rubber-like Material, Journ. Appl. Phys., 20, 226 (1949). 3022*. Hintzelmann U., Ultraschall-Therapie rheumatischer Erkrankungen, II. Mittei lung, Deutsche med. Wschr., 74, 869 (1949). 3023*. Hintzelmann U., Ultraschall-Therapie rheumatischer Erkrankungen, besonders des Mor¬ bus Bechterew, Strahlentherapie, 79, 607 (1949). 3024*. Hintzelmann U., Die Ultraschallbehand¬ lung der rheumatischen Erkrankungen besonders des Morbus Bechterew, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 259 (1949). 3025Hintzelmann U., Zur Frage der Dosie- rung des Ultraschalls, Arch. Phys. Therap., 3, 158 (1950). 3026*. Hintzelmann U., Der Ultraschall in der Praxis, Munch, med. Wschr., 92, 869 (1950). 3027*. Hintzelmann U., Gedanken uber den Wirkungsmeschanismus der Ultraschall-Therapie und ihre Ergebnisse bei Erkrankungen, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 605 (1950). 3028*. Hirohashi K., EinfluB von Ultraschall auf Kjrebszellen der Ratte, Zs. japan phys. Ges., 1, Nr. 6 (1936). 3029*. Hirohashi K., Hayashi S., EinfluB von Ultraschall auf Rattenkrebszellen im lebenden Korper, Zs. Japan phys. Ges. 3, Nr. 2 (1938). 3030. H i г о к a w a G., Experiment on Acustical Detection of Slackness Between a Steel Tire and Inner Part of a Railway-car Wheel, Journ. Acoust. Soc. Japan, 43 (1941). 3031. Hitt W. C., Ultrasonic Testing of Aircraft Components, Iron Age, 163, June, 66 (1949). 3032*. H о e n i g W., Uber den reflektorischen Wir¬ kungsmechanismus des Ultraschalls am vegetativen Nervensystem, Munch, med. Wschr., 93, 1743 (1951). 3033*. Hopker W., Heyck H., Ganglienzell- schadigung nach kleinen Ultraschalldosen, Verhdl. Deutsch. Ges. f. innere Medizin, 57, Kongress, (1951), S. 424. 3034*. H cf f f A., Fischer F., Fischer A., Ober Erfahrungen mit Ultraschall-Kleinstdosen im Ambulatorium, Wien. med. Wschr., 101, 701 (1951). 3035. Hoffmann A. D., Delay Means, Amer. pat. No. 2512156 (1950). 3036*.# H о f f ma n n D., Schmitz W., Ober Anderungen der Erythrocytenverteilung im strom- enden Blut infolge Ultraschalleinwirkung, Arztl. Wschr., 5, 599 (1950). 3037. Holden A. N., Longitudinal Modes of Ela¬ stic Waves in Isotropic Cylinders and Slabs, Bell. Syst. Techn. Journ., 30, 956 (1951). 3038. Holden Ch. R., Elektromechanical Transdu¬ cer, Amer. pat. No. 2498737 (1950). 3039. Holton G., Ultrasonic Propagation under High Pressures: Velocity Measurements on Water, Journ. Appl. Phys., 22, 1407 (1951). 3040. Homes G. A., La detection des defauts plats en constructionsoudee, Rev. Soudure, 4, 210 (1948). 3041. Homes G. A., Sur l'opacite aux ultrasons des milieux poreux, Compt. Rend., 228, 1695 (1949). 3042. Homes G. A., Gli ultrasuomi in costruzione saldata, Arcos No. 102, 2230 (1949). 3043. Homes G. A.,Ots I. H., Controle non dest- ructif des materiaux par les ultrasons, Bull. Sci. A. I. M. Belg., 62, 23 (1949). 3044. Homes G. A., О t s I. H., Le controle de l'impregnation des materiaux feuilletes a l'aide des ultra-sons, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 385 (1950). 3045*. Hompesch H., Ober den Mechanismus der bakteriziden Wirkung der Ultraschallwellen, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 218 (1949). 3046*. Hompesch H., Untersuchungen zum Me¬ chanismus der bakteriziden Wirkung des Ultra¬ schalls, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 498 (1950). 3047*. H о r a t z K-, Unsere Erfahrungen bei der Ultraschallwellenbehandlung, Ultrakust-Mitteil., 1, No. 5, 1 (1948). 3048*. H о r a t z K-, Erfahrungen mit der Ultraschall- Behandlung, Strahlenterapie, 79, 635 (1949). 3049*. H о r a t z K-, Erfahrungen bei der Tumorbe- schallung. Der Ultraschall in der Medizin, 1, 249 (1949).
648 Библиография 3050. Horio М., Onogi S., Nakayama С., Yamamoto K-, Viscoelastic Properties of Several High Polymers, Journ. Appl. Phys., 22, 966 (1951). 3051*. Hornykiewytsch Th., Die biologische Ultraschalldosimetrie, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 31 (1951). 3052*. Hornykiewytsch Th., Physikalisch chemische Untersuchungen iiber die biolgischen Wirkungen des Ultraschalls, 2. Uber den EinfluB des Ultraschalls auf das pH des entziindlichen Gewebes, Strahlentherapie, 82, 439 (1950)* 3053*. HornykiewytschTh.,GraulichW. Physikalisch-chemische Untersuchungen uber die biologischen Wirkungen des Ultraschalls, 3 Mitt, Uber die Zusammenhange zwischen den pH- Ver- schiebungen und den Gewebs-schadigungen nach Anwendung von Ultraschall, Strahlentherapie, 82, . 607 (1950). 3054*. Hornykiewytsch Th. Schulz G., Physikalisch-chemische Untersuchungen iiber die biologischen Wirkungen des Ultraschalls, 1. Mitt. Ober den EinfluB des Ultraschalls auf die Was- serstoffionenkonzentration (pH) im gesunden Gewebe unter verschildenen experimentellen Bedingungen, Strahlentherapie, 82, 425 (1950). 3055. Horsley С. B., Acoustic Chamber, Amer. pat. No. 2456706 (1948). 3056. Horsley B.t Acoustic Device, Amer. pat. No. 2532229 (1950). 3057. Horton J. P., Horwood M. P., Acoustical Energy and the Lethal Effects of Ultrasonic Vib- . rations on Escherichia coli, Science, 113,693(1951). 3058*. Horvath J., Die morphologischen Verande¬ rungen der Carcinomzellen nach Ultraschalleinwir- kung, Deutsche med. Wschr., 72, 392 (1947). 3059*. Horvath J., Ultraschallbehandlung der Ischias, Asklepios, 1, 1 (1948). 3060*. Horvath J., ExperimeBtelle Untersuchungen und therapeutische Erfahrungen mit Ultraschall¬ wellen, Arztl. Forsch., 3, 11 (1949). 3061*. Horvath J., Morphologische Untersuchun¬ gen uber die Wirkung der Ultraschallwellen auf das Carcinomgewebe, Strahlentherapie, 77, 279 (1948). 3062*. Horvath I., Lennert K-, Ober den EinfluB der Ultraschallwelen auf blutbildende Organe, Der Ultraschall in der Medizin, 1, (Kong- reBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 180. 3063*. Horvath I., R u p p L., EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf das Ovar, Der Ultraschall in der Medizin, 1, 203 ..(1949). 3064. Hoshi no K., Ober den EinfluB von Ultraschall¬ wellen auf Bakteriophage, Zs. japan, mikrob. Pathol., 33, 447 (1939). 3065. H о u s t о u n R. A., A. Measurement of the Velo¬ city of Light, Proc. Roy. Soc. (Edinburgh), A63, 95 (1950). 3066. Hovorka F., Yeager E., et al., Apparatus for Acoustical Measurements with Pulsemodulated Ultrasonic Waves, Techn. Rep. No. 2 (1949), Ultrasonic Res. Lab., West. Reserve University, Cleveland, Ohio, p. 45. 3067. Howatt G. N., Grownover J. W., Drametz A., New Synthetic Piezoelectric Material, Electronics, 21, No. 12, 97 (1948). 3068. Howell E. N., D'A г с у E. W., Supersonic Door Control, Amer. pat. No. 2509345 (1950). 3069. Hubbard J.C.,Sette D., Ultrasonic Dis¬ persion and Absorption in Vapors of Cis-and Trans- C2H2C12, Phys. Rev., 87, 233 (1952). 3070* H u d d a r t D. H. A., Ultrasonic Absorption in Carbon Disulphid, Dissertation, London, 1950. 3071. Hudson P. A.,Eisner М., D e b у e-Frenkel Theory of Ultrasonic Absorption, Phys, Rev., 85, 746 (1952). 3072. Hii t er T h., Messung der Ultraschallabsorption in tierischen Geweben und ihre Abhangigkeit von der Frequenz, Naturwiss., 35, 285 (1948). 3073*. H ii t e r Th. Physikalische Betrachtungen zur Applikation und Dosierung von Vltraschall, Arztl. Forsch., 3, 585 (1949). 3074*. H ii t e r T. F., Mechanical Breakdown,of Quartz Transducers at Resonance, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 590 (1951). 3075. Hii ter Th. F., Messung der Ultraschallabsorp¬ tion im menschlichen Schadelknochen und ihre Abbhangigkeit von der Frequenz, Naturwiss., 39, 21 (1952). . 3076. H u ter T. F., On the Mechanism of Biological Effects Produced by Ultrasound, Chem. Eng. Progr. Sympos. Ser., 47, 57 (1951). 3077*. Hiiter T. F„ Bolt R. H., An Ultrasonic Method for Outlining tl^e Cerebral Ventricles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 160 (1951). 3078*. Hiiter T. FM Bolt R. H., В a 1 1 a n t i ne H. Т., Jr., On the Detection of Brain Tumors by Ultrasonics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 686 (1950). 3079. Hiiter T. F.,Dozois E., Freguency Response of Barium Titanate Transducers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 85 (1952). 3080*. Hut er Th., Patzold P., Technische Hilfsmittel zur Applikation von Ultraschall, Strahlentherapie, 80, 599, 611 (1949). 3081*. Hiiter Th., Patzold J., Technische Hilfsmittel zur Application von Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 34. 3082. H ii t e r Th., P о h 1 m a n R., Eine optische Methode zur Bestimmung der Ultraschallabsorption in undurchsichtigen, schallweichen Medien, Zs. angew. Phys., 1, 405 (1949). 3083*. Hug O., Histologische Veranderungen nach Ultraschalleinwirkung, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 32 (1950). 3084. Hughes D. S., Blankenship E. B., Mims R. L., Variation of Elastic Moduli and Wave Velocity with Pressure and Temperature in Plastics, Journ. Appl. Phys., 21; 294 (1950). 3085. Hughes D. S., Pondrom W. L., Mims. R. L., Transmission of Elastic Pulses in Metal Rods, Phys. Rev., 75, 1552 (1949). 3086. Hunsaker J. C., Progress Report on Cavi¬ tation Research at Mass. Inst, of Technology, Trans. Amer. Soc. of Mech. Eng., 57, 423 (1935). 3087. Hunter A. N., The Debye Effect in Electroly¬ tes, Proc. Phys. Soc., 63, 58 (1950). 3088. Hunter J. L., Supersonic Absorption in Re¬ sonant Liquid Column with a Free Face, Phys. Rev., 74, 1228 (1948). 3089. Hunter J. L., Measurements, of Ultrasonic Absorption in Viscous Liquids, Bull. Amer. Phys. Soc. 24, 9 (1949); Phys. Rev., 75, 1627 (1949). 3090. Hunter J. L., New Ultrasonic Interferometer for Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 24$ (1950).
Библиография 649» 3091. Hunter J. L., F о x F. E., Resonant Acoustic Interferometry with Air-Liquid Reflecting Surface, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 238 (1950). 3092*. Hunzinger W., Sullmann H., V i о 1- 1 i e r G., Ober die Einwirkung von Ultraschall auf Gelenkfliissigkeit, Experientia, 5, 479 (1949). 3093*. H u n z i n g e r W., Sullmann H., V i о 1- 1 i e r G., Ober die Wirkung von Ultraschall auf Gerinnungskomponenten des Blutplasmas, Helv. chim. Acta, 33, 198 (1950). 3093a. H u s m a n n W., Ober den EinfluB von Ult¬ raschall auf Abwasser und Klarschlemmer, Ge- sundheits-Ing., 73, 127 (1952). 3094. H u t t e r H. E., Magnetostriction and Super¬ sonic/ Electr. Times, 105, 368 (1944). 3095*. Hyodo S., Yoshida К., К a m b a у a- s h i H., Ogata S. J., Ober den EinfluB von Ultraschallwellen auf Phramboesia (Treponema Tertenue), Mitt. med. Ges. zu Osaka, 36, 1327 (1937). 3096. I de J. М., Some Dynamic Methods for Deter¬ mination of Youngs Modulus, Rev. Sci. Instr., 6, 296 (1935). 3097*. I f u к u S., F u j i i Y., Tomi ta C., Ober deft EinfluB von Ultraschall auf die Furchung von Kjoteneiern, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 898 (1943). * 3098. I'guchi, EinfluB von Ultraschall auf das Spros- sen der Trichterwinde, Zs. jap. physiol. Ges. 4, No. 6 (1939). 3099. I ng a r d U., On the Reflection of a Spherical Sound Wave from an Infinite Plane, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 329 (1951). 3100*. I ngelmark E., The Structure of Tendons at Conditions, II, Acta anatomica, 6, 193 (1948). 3101*. Ischikawa Т., Ober den Inaktivierungsme- chanismus der Ultraschallwellen auf das Lyssa- Virus, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 1142 (1942). 3102. Isenburger H. R., Weld Inspection by Combining Both Supersonic and X-Ray Methods, Chem. Eng., 55, 155 (1948). 3103*. Iso Т., Beitrag zur Kenntnis der Ultraschall- starre, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 432 (1941); 41, 781, 980 (1942). 3104. Исакович М. А., К теории поглощения в поликристаллах, ЖЭТФ, 18, 386 (1948). 3105. Исакович М. А., О распространении звука в эмульсиях, ЖЭТФ, 18, 907 (1948). 3106. Исакович М. А., Сир от ю к М. Г., Об одном варианте метода Теплера в применении к наблюдению ультразвуковых полей, ЖТФ, 21, 715 (1951). 3107. Itterbeek A. van, Determinations des gran¬ deurs thermodynamiques et cinetiques des gaz et des gaz condenses aux basses temperatures, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 218 (1950). 3108. Itterbeek A. van, de В о с k A., Velocity of Sound in Liquid Oxygen, Physica, 14, 542 (1948). 3109. Itterbeek M. van, de В о с k A., Mea¬ surements on the Velocity of Sound in Some Orga¬ nic Liquids at Low Temperatures, Physica 14, 609 (1949). 3110. Itterbeek A. van, de В о с k A., Mesures sur les courbes de resonance ultrasonores dans les liquides, Portugaliae Physica, 2, 235 (1947). 3111. Itterbeek A. van, de В о с k A., Measure¬ ments of the Absorption of Sound in Water at 358, 540, 1074 and 1790 kc/s, Proc. Univ. Durham Phil. Soc. 7, 547 (1950). 3112. I t t e r b e e k A. van, de В о с k A., V e r- h a e g e n L., Velocity of Sound in Liquid Nit¬ rogen, Physica, 15, 624 (1949). 3113. I t t e r b e e k A. van, Doninck W.r Measurements on the Velocity of Sound in Mix¬ tures of Hydrogen, Helium, Oxygen, Nitrogem and Carbon Monoxide at Low Temperatures, Proc. Phys. Soc., B62, 62 (1949). 3114. Itterbeek A. van, Slootmakers P., Measurements on the Absorption of Ultrasonics* in Water, Physica, 15,, 897 (1949). 3115. Itterbeek A. van, Ver haegen L., Velocity of Sound in Liquid Hydrogen, Nature,. 163, 399 (1949). 3116. Itterbeek A. van, Verhaegen L.,. Measurements of the Velocity of Sound in Liquid. Argon and Liquid Methane, Proc. Phys. Soc.,, B62, 800- (1949). 3117. Itterbeek A., van, Verhaegen L., Ultrasonic Absorption in Normal and Para-Hydro- gen, Nature, 167, 477 (1951). 3118. Itterbeek A. van, Verhaegen L.,. Attenuation of Sound Electrolytic Solutions,. Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Bruxeles,. 1951* Коп. VI Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 220. - . 3119. Itterbeek A. van Verhaegen L., Ultrasonic Absorption in Gasseous Hydrogens at Low Temperatures, Colloquium over Ultra¬ sonore Trillingen, Brussel, 1951, Kon. ' VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 61. 3120. Ivey D. G., Mr owe a B. A., Guth E., Propagation of Ultrasonic Bulk Waves in Higb Polymers,1 Journ. Appl. Phys. 20, 486 (1949). 3121. Ivey D. G., Mr owe a B. A., Guth E., Velocity and Attenuation od Supersonic Waves in Natural and Synthetic Rubbers, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 10 (1949); Phys. Rev., 75, 1284(1949) 3122. Iwai Sh., Toshima K., Depolymerisationj of Polystyrene, Journ. Chem. Soc. Japan, 66, 34 (1945). 3123. Iyengar K- S., Temperature Dependence of Ultrasonic Velocity in Alcohols, Proc. Indian Acad. Sci., 33, 127 (1951). • : 3124. Iyengar K. S., Temperature Dependence of Ultrasonic Velocity in Liquid Mixtures, Proc. Indian Acad. Sci., A35, 190 (1952). 3125. Jacob W., Die Bestimmung der Schallgeschwin¬ digkeit am Schmelzpunktleichtschmelzbarer Metalle sowie von Wasser und Eis, Dissertation,. Gottingen, 1939. 3126. Jacobi W. J., Propagation of Sound Waves* along Liquid Cylinders, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 61, 120 (1949). 3127. J acobson B., On the Adiabatic Compressibi¬ lity of Aqueous Solutions, Arch, for Kemi, 2,. 177 (1950). 3128. Jacobson B., Intermolecular Free Lengths* in Liquids in Relation to Compressibility, Surface Tension and Viscosity, Acta 'chem. Scandinavica,. 5, 1214 (1951). 3129. J acobson B., Ultrasonic Velocity in Liquids, and Liquid Mixtures, Journ. Chem. Phys., 20*. 927 (1952). 3130. J а с k e 1 W., Ultraschall zur Werkstoffuntersu- chung, Umschau, 49, 525 (1949). 3131. Janecke-Schneemann K. G., Hanno¬ ver (Erf. J anecke L.), Emulsionsdruckfar- ben, DBP Nr. 817605 (1949).
«50 Библиография 3132. 3133. -3134. 3135. 3136. -3137. -3138. 3139. •3140. 3141. «3142. 3143. 3144. 3145. 3146. ■3147. 3148. 3149. 3150. 3151. Janeck e-S с h n e e m a n n K. G., Han¬ nover (Erf. J anecke L.), Druckfarben. DBP Nr. 817606 (1949). J anecke-Schneemann K. G. Han¬ nover (Erf. Janecke L.), Anilindruckfarben aus Pigmenten und'oder lasierenaen Farbstof- fen, DBP Nr. 816857 (1949). J a f f e H., Titanate Ceramics for Electromechani¬ cal Purposes, Ind. Eng. Chem., 42, 264 (1950). Jaife H., Electromechanical Properties of Titanate Ceramics, Brush Strokes, December, 1951. Jahn R., Himmelbauer V., Verfahren zum Sichtbarmachen von Fehlerstellen in Werkstii- cken bei der mit Hilfe von Schall- oder Ultraschall¬ wellen durchgeftihrten zerstorungsfreien Werkstoff- priifung, Schweiz, pat. Nr. 246030 (1947). Janssen H. W., Equipment for Generating Ultrasonic Energy, Basic Design Considerations, Chem. Eng. Progr., 46, 537 (1950). Janssen H. W-, M i к e 1 s о n W., Acoustic Chamber for Analysis of Gaseous Mixtures, Amer. pat. No. 2521634 (1947). J a г г у R., Les ultrasons induits et la securite, La Technique moderne, 43, 451 (1951). J e 1 1 i n e к H. H. G., W h i t e G., The Degra¬ dation of Long-Chain Molecules by Ultrasonic Waves, I. Theoretical, Journ. Polimer. Sci., 6, 745 (1951). J e 1 1 i n e к H. H. G., W h i t e G., The Degra¬ dation of Long-Chain Molecules by Ultrasonic Waves, II. Degradation of Polystyrene, Journ. Polymer. Sci., 6, 757 (1951). J e 1 1 i n e к H. H. G., White G., The Degra¬ dation of Long-Chain Molecules by Ultrasonic Waves, II. Dependence of Rate Constant on Chain Length for Polyterene, Journ. Polymer ScL, 7, 21 (1951). J e 1 1 i n e к H. H. G., White G., The Degra¬ dation of Long-Chain Molecules by Ultrasonic \\-aves, IV.. Dependence of Rate Constant on Concentration for Polystyrene, Journ. Polymer. Sci., 7, 33 (1951). Job I., Tarnoczy Т., Ultrahangok Hatasa a Typhus Bacillus Antigenjeire, II. Immunizalasies Flokkulacios Kiserletek, Kiserletes Orvostud, 3, 184 (1951). Joek D. Th., Method for atomizing by Supersonic Sound Vibrations, Amer. pat. No 2532554 (1950). John U., Die Konstanten der magnetostriktiven elektrostriktiven und piezoelektrischen elektro- akustischen Wandler, Arch, elektr. Ubertrag., 4, 139 (1950). Jones R., The Application of Ultrasonic to the Testing of Concrete, Research, 1. 383 (1948). Johnson M. W., Everest F. A., Yo- u n g R. W., The Role of Snapping Shrimp (Cran- gon and Synalpheus), in the Production of Under¬ water Noise in the Sea, Biol. Bull., 93, 122 (1947). Johnson S. J.,Rogers T. F., Magnetically Induced Ultrasonic Velocity Changes in Polycri- stalline Material, Journ. Appl. Phys., 23, 574 (1952). Johnson S. J., Rogers T. F., Magneti¬ cally Induced Ultrasonic Velocity Change in Poly- cristalline Nickel, Phys. Rev., 85, 714 (1952). Johnston T. F., Wertz F. D., Cylindrical Barium Titanate Transducer, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 676 (1950). 3152. Jon a F., Elastische Messungen an piezoelektri¬ schen Kjistallen mit der Methode von Schaefer und Bergmann, Helv. phys. Acta, 22, 397 (1949). 3153. J о n a F., Elastizitat von piezoelektrischen und siegnetteelektrischen Kristallen, Helv. phys. Acta, 23, 795 (1950). 3154. J о n a F., Determinazione di costanti elastiche de cristalii piezoelettrici, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 229 (1950). 3155. Jon a F., Scherrer P., Die elastischen Konstanten von Eis-Einkristallen, Helv. phys. Acta, 25, 35 (1952). 3156. Jona F., Scherrer P., Determinazione delle costanti elastishe del ghiaccio, Nuovo Ci¬ mento, 8, 981 (1951). 3157. J о n a s L. P., The Effect of an Ultrasonic Field on the Mutarotation of d-glucose, Dissertation, Mass. Inst, of Technol., 1948/49. 3158. J о n e s R., The Dynamic Testing of Concrete by a Supersonic Method, Publ. Int. Ass. Bridge Struct. Eng., 227 (1948); Appl. Mech. Rev., 2, 62 (1949). 3159. Jones R., The Non-Destructive Testing of Concrete, Mag. Concr. Res., No. 2, 67 (1949); Research, 1, 383 (1948). 3160. Jones R., G a t f i e 1 d E. N., A Method of Measuring Ultrasonic Pulse Velocities, Mag. Cone. Res. No. 2, 77 (1949). 3161*. Jung A., Klinische Ergebnisse mit der Ultra¬ schallbehandlung, Arztl Mschr., 5, 221 (1949). 3162*. Junkersdorf J., Beitrag und Kritik zur Ultraschalltherapie unter besonderer Berucksi- chtigung rheumatischer Erkrankungen, Arch. f. Phys. Therap., 2, 372 (1950). 3163. Кацнельсон P. С., X e н о x М. А., Дей¬ ствие ультразвука на дрожжи, ДАН СССР, 76, 133 (1951). 3164*. Ка do по М., Ober die Wirkung von Ultra¬ schall auf Spirochaeta, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 37, 2238 (1938); 39, 905, 911, 921 (1940). 3165*. К a d о n о М., Ober den EinfluB der Ultraschall¬ wellen auf das Virus, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 1019, 1027 (1940). 3166*. К a d о n о М., Ober den EinfluB von Ultra¬ schall auf Trichobazillen, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 199 (1941). .. fi 3167*. KadonoM., Ando H., Uber den EinfluB von Ultraschall auf Intrakutanreaktion des Tri- chophytins, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 205 (1941). 3168*. К a h 1 e r t W., Erfolge, MiBerfolge und Gefahren bei der klinischen Anwendung Ultraschallwellen, Deutsche med. Wschr., 75, 1229 (1950). 3169*. Kahlert W., Erfolge MiBerfolge und Gafah- ren bei der klinischen Anwendiing von Ultra¬ schallwellen, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 607 (1950). ^ A „ 3170*. К a i S., S a s а о О., О с h i Т., F uji t a Y, S e k i n e S., Ober den EinfluB von Ultraschall auf Kobragift, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 24 (1943). 3171. Kaibara Т., The Effect of the Ultrasonics on a Mold, Journ. Agr. Chem. Soc. Japan, 22, 142 (1949); 23, 79 (1949). „ 3172*. К a k u m i Т., S h a S. N., Uber den EinfluB von Ultraschall auf das Tetanustoxin, Zs. Kinder- heilkunde (Japan). 44, 101 (1938).
Библиография 651 3173. Kaltenbach R., Reaktionsbeschleunigung, Fr. pat. No. 970736 (1948). 3174*. Kambayashi H., Yoshida K., Q g a t a S. J., Uber den EinfluB des Ultraschalls auf die Entwicklung der Parasiteneier, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 36, 1215 (1937). 3175*. Kanazawa S., Shinokawa K-, Der EinfluB von Ultraschall auf des Wachstum und den Korperbau der Goldfische, Zs., Japan phy¬ siol. Ges., 3, 160 (1939). 3176. Капустин А. П., Влияние ультразвука на процесс полиморфного превращения азотнокис¬ лого аммония, ДАН СССР, 76, 393 (1951). 3177. К а п у с т и н А. П., Влияние ультразвука на явление ортотропизма в органических веществах, ДАН СССР, 71, 273 (1950). 3178. К а п у с т и н А. П., О получении текстуры в кристаллических веществах с помощью ульт¬ развуковых волн, ДАН СССР, 71, 451 (1950). 3179. К а п у с т и н А. П., Экспериментальное ис¬ следование влияния ультразвука на кинетику кристаллизации, Иав. АН СССР, 14, 357 (1950); 21, 70 (1951). 3180. Капустин А. П., Ориентация роста кри¬ сталлов под действием ультразвуковых волн, ДАН СССР, 71, 451 (1950). 3181. Капустин А. П., О влиянии ультразвука на скорость фазового превращения в органиче¬ ских веществах, ЖТФ, 20, 1157 (1950). 3182. Капустин А. П., Кристаллизация органи¬ ческих веществ под действием ультразвука, ЖТФ, 22, 765 (1952). 3182а. Капустин А. П., Фомина М. А., Растворение стали в серной кислоте под влиянием ультразвука, ДАН СССР, 83, 847 (1952). 3183. Karlstrom S., Amalgam Condensation Using Ultrasonic Vibration, Svensk. Tandlak. Tskr., 43, 285 (1950). 3184. К arm a us H. J., Die Anwendung von Ul- trachall in der Glas-, -Email- und keramischen Industrie, Glas-Email-Keramo-Techn., 2, 4, 36 (1951). ^ _ 3185. Карпачева А. А., Розенберг Л. Д., Тартаковский Б. Д., Эксперименталь¬ ное исследование диффракции в фокусе зональ¬ ной пластинки, ДАН СССР, 54, 395 (1946). 3186*. Kasahara М., Ober den EinfluB der Ul¬ traschallwellen auf das Formosa-Kobragift, Medi¬ zin u. Biologie (Japan), 2, 104 (1943). 3187*. Kasahara М., Ober die Prophylaxe der Viruskrankheiten durch mit Ultraschall behandelte Vaccine, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 462 (1944). 3188*. К a s a h a г a М., Horimi. T, Matsu- da М., Matsuzaki J-, Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf Malaria-Plasmodium, Medizin u. Biologie (Japan), 1, 115 (1942). 3189*. Kasahara М., Ichikawa Т., Uber den Inaktivierungsmechanismus des Lyssa-Virus nach Ultraschalleinwirkung, Medizin u Biologie (Ja¬ pan), 1, 541 (1942). 3190*. Kasahara М., Ichikawa Т., Uber den EinfluB des Ultraschalls auf das Myxom-Virus des Kaninchens, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 184 (1943). 3191*. Kasahara М., Ichikawa Т., Die Pro- phylaxie der Lyssa dmtifi intranasale Immuni- sierung des mit Ultrasdlall behandelten Vaccins, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 307 (1947). 3192*. Kasahara М., Kai S., Sasao O., F u j i t a Y., S e k i n e S., Ober den Mecha- nismus der Ultraschallwirkung auf die Inaktivie- rung des Papageifieber-Virus, Medizin u. Biolo¬ gie (Japan), 3, 304 (1944). 3193*. Kasahara М., Ki doguchi Т., Kino- shit a М., Y a g u с h i R., N a g a i Т., Ober den prophylaktischen Mechanismus der durch Ultraschall behandelten Vaccine bei chorioidealer Meningitis, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 397 (1944). 3194*. Kasahara M. et al., Ober den EinfluB des Ultraschalls auf Tuberkulin, Medizin u. Biologie (Japan), 1, 332 (1942). 3195*. Kasahara М., et al., Ober den EinfluB des Ultraschalls auf die Furchung von Kroteneiern, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 120 (1943). 3196*. Kasahara М., Mi no da М., Ogata S. J., Ober den Mechanismus der Ultrachallwellen auf die Inaktivierung der Diphtherie-Toxins, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 230 (1943). 3197. Kasahara М., Nagasawa S., Ober Emulgierung von Chaulmoogra-Ol mittels Ultra¬ schall, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 370 (1944). 3198* #Kasa ha г a М., N a k a j i m a K-, T о m o- n о S., Ober den EinfluB der Ultrachallwellen auf das Toxin der Shiga-Dysenteriebazillen, Medi¬ zin u. Biologie (Japan), 3, 408 (1944). 3199*. Kasahara М., Nakajima K., Tomo- n о S., Ober den Wirkungsmechanismus der Ultraschallwellen auf die Inaktivierung der Teta- .nus-Toxin, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 303 (1944). 3200. Kasahara М., Nishizawa Y., Ober die Analyse der Aminosauren durch Ultraschallwellen, Medizin u. Biologie (Japan), 1, 132 (1942). 3201. Kasahara М., Nishizawa Y., Ober die Analyse der Aminosauren durch Ultraschall. Die Analyse der Urokaninsaure, Medizin u. Bio¬ logie (Japan), 4, 159 (1945). 3202*. Kasahara , М., Ogata S. J., Ober die Vaccine-Immunitat der mit Ultraschall behandelten Pockenlymphe, Klin. Wschr., 18, 753 (1939). ,3203*. Kasahara М., Ogata S. J., Ober die Prophylaxie des Poliomelytis anterior acuta durch intranasale Immunisierung des mit Ultraschall behandelten Vaccins, Medizin u. Biologie (Japan), 1, 369 (1942). 3204*. Kasahara М., Oyama H., Die Methodik der biologischen Studien der Ultraschall wellen, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 1097 (1941). 3205*. Kasahara М., Oyama H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf Viren der ver- schiedenen Art, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 411 (1944). 3206*. К a s a h a г a М., Oyama H., Ando H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf Hypho- myceten, Medizin u. Biologie (Japan), I,- 315 (1942). 3207. Kasahara М., Oyama H., Ogata S. J., Nagasawa S., Nakajima Т., Eine Me¬ thodik der Intensitatsbestimmung der Ultra¬ schallwellen, Mitt. med. Ges. zu'Osaka, 40, 1251 (1941). 3208*. Kasahara М., Oyama H., S u g a t a E., Ober die Mikroben im Bazillenkorper, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 1085, 1538 (1943).,
652 Библиография 3209*. Kasahara М., SatoY., Nakajima К., T о m о n о S., Uber den EinfluB von Ultraschall auf das Bakterienwachstum, Medizin u. Biologie, (Japan), 4, 12 (1945). 3210*. Kasahara М., Satomi М., Our a, Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf Ratten- Leprabazillen, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 9 (1943). 3211*. Kasahara М., Satomi М., Our a, Uber den EinfluB der Oxydationswirkung des Ultraschalls auf Tabakmosaikvirus, Medizin u. Biologie (Japan), 4, 492 (1945). 3212*. К a s a h a г a М., S h a S. N., К a к u m i Т., Uber den EinfluB der Ultraschallwellen au das Tetanustoxin, Mschr. Kinderheilkunde, 78, 347 (1939). 3213*. Kasahara М., Suzuki М., EinfluB von Ultraschall auf Tuberkelbazillen, Medizin u. Biologie (Japan), 1, 507 (1942). 3214*. Kasahara М., Suzuki М., Uber die Wirkung des Ultraschalls auf die Vermilchung der Tuberkelbazillen, Medizin u. Biologie (Japan), ' 3, 376 (1944). 3215*. Kasahara М., Takashima R., I f u- ku S., Fujii Y., EinfluB von Ultraschall aiif die Spermienbewegungen von Amphibien, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 120 (1943). 3216*. Kasahara М., Takashima R., О у a- ma H., Uber die Entwicklung der MiBbildung durch Ultraschall, Medizin u. Biologie (Japan), 1, 195 (1940). 3217*. Kasahara М., Takenaka S., Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Habu- Schlangengift, Medizin u. Biologie (Japan), 5, 16 (1946). 3218*. Kasahara М., T о m i t a C., Studien iiber die Prophylaxie durch mit Ultraschall behandeltem Encephalytis-Vaccin, Medizin u. Biologie (Japan), I, 6 (1942). 3219*. Kasahara М., Yokonawa Т., Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Pflan- zengift Ritin, Medizin u. Biologie (Japan), 2, 316 (1943). 3220. Kasahara М., Yokonawa Т., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Myxom- Virus des Kaninchens, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 63 (1944). 3221*. Kasahara М., Yokonawa Т., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Influenza- Virus, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 306 (1944). 3222*. Kasahara М., Yokonawa Т., Immuno- logische Studien der Ultraschallwirkung auf das Pflanzengift Ricin, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 345 (1944). 3223*. Kasahara М., Yokonawa Т., Ober den prophylaktischen Mechanismus der durch Ultraschall behandelten Vaccine bei chorioidealer Meningitis, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 397 (1944). 3224*. Kasahara М., Yoshida K-, Ober den EinfluB von Ultraschallwellen auf das Vitamin K-, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 395 (1944). 3225*. ^Kasahara М., Yoshida K., Yochi, Ober den EinfluB von Ultraschall auf Hiihner- malaria, Medizin u. Biologie (Japan), 3, 321 (1944). 3226*. Kasahara М., Yoshinare Т., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf die Milchen- zyme, Zs. Kinderheilkunde (Japan), 59, 462 (1937). 3227*. К a s t 1 e r A., Quelques reflexions a propos des phenomcnes de resonance magnetique dans le domaine des radiofrequences, Experientiay 8, 1 (1952). 3228. К a t о Т., Ober den Wirkungsmechanismus des Ultraschalls auf das Poliomyelitis-Virus,. Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 457 (1942). 3229*. Кацнельсон P. С., X енох М. А., Дей¬ ствие ультразвука на дрожжи, ДАН СССР, 76, 133 (1951). 3230*. Katsuta М., EinfluB von Ultraschall auf den Zeugungsmechanismus der Goldfische, Koku- min Igaku, 16, Nr. 1 (1939). 3231*. Katsuta М., EinfluB der Ultraschall-. und Hochstultrakurzwellen auf das Sprossen von Seidengras, Zs., Japan physiol. Ges., 4, Nr. 4 (1939). 3232. Kawahara H., Ota R., Karino I., Effect of Supersonic Waves on Hydration of Acety¬ lene, Journ. Electrochem. Soc. Japan, 14, 172 (1946). 3233. Kawamura H., Eine Wirkung des. Ultra- schallfeldes auf Licht, Kagaku (Japan), 7r 6, 54. (1937). 3234. Kawamura H., Doppelbrechung des. Lichtes im Ultraschallfelde, Kagaku (Japan), 7, 139 (1937). 3235*. Kawashima K-, Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Vitamin С in der Milch, Zs. Kinderheilkunde (Japan), 43, 537 ,(1.937), 3236. Keck W., Heller G. S., N i x t о n J. D., Intensity Distribution in Ultrasonic Beams,, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 469 (1949). 3237. Keck W., H e 1 1 e r G. S., Wi 1 1 i a m s A. O., Jr. Measurements of the Underwater Sound Field Generated by Quartz Transducers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 168 (1951). 3238*. Kehl R., Ober die Wirkung des Ultraschalls auf Kallidinogen und .Kallidininaktivator, Zs. ges. exp. Med., 117, 442 (1951). 3239. Keidel L., MeBrahmen mit vielen Rayleigh- scheiben in Anordnung einer Kreuzgitterflache zur Erhohung der MeBempfindlichkeit, Akustische Beihefte, 34 (1951). 3240*. Keidel W. D., Ober eine neue Methode zur kegistrierung der Volumenanderung des Her¬ zens am Menschen, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung (1949), s. 68. 3241*. Keidel W. D., Diagnostische Anwendungs- moglichkeiten des Ultraschalls, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 38 (1950). 3242. Keidel W. D., Der Ultraschall in der «akus- tischen Umwelt» der Tiere, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 41 (1950). 3243*. Keidel W. D., Ober eine neue Methode zur Registrierung der Volumanderungen des Herzens, am Menschen, Zs f. Kreislauf, 39, 381 (1950). 3244*. Keidel W. D., Monophasische Deformierung des Frosch-EKG, unter Einwirkung hochfrequenter Weshseldrucke, Pfliigers Arch., 252, 381 (1950). 3245*. Keidel W. D., Diagnostische Anwendungs- moglichkeiten des Ultraschalls in der physiologi- schen Methodik, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2r 610 (1950). 3246. Keller H., Ein Beitrag zum Wesen der Ka- vitation, Der Ultraschall in der Medizin (KongreB¬ bericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949)» S. 75.
Библиография 653 3247. Keller Н., Warum gibt es kein Ultraschall- dosimeter?, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 6 (1951). -3248*. Kemper A., Ultraschallbehandlungen, Zs. Haut- u. Geschlechtskrankheiten, 4, 214 (1948). 3249. Kemper A., Der Ultraschall in der Dermato- logie, Zs. f. Haut- u. Geschlechtskrankheiten, 7, 171 (1949). -3250*. Ke p p e 1 H., Die Feststellung der Versuchs- bedingung fiir Ultraschall-Hamolyseversuche mit menschlichem Blut, Dissertation, Erlangen, 1948. 3251. Kerr S. L., Determination of the Relative Resistance to Cavitation Erosion by the Vibratory Methode, Trans. Amer. Soc. Mech. Eng., 59, 373 (1937). 3252. Kerversau E., BletonJ., Bastien P., Anomalies de propagation des ultrasons dans les metaux en liaison avec la structure, Rev. Me- tallurgie, 47, 421 (1950).' -3252a. Халатников И. М., Поглощение звука в гелии, ЖЭТФ, 20, 243 (1950). 3253. Kiddoo, Gordon, Sonic agglomeration, A New Solution, Chem. Eng., 58, 154 (1951). 3254. К i e r n a n E. F., Crystal Holder, Amer. pat. No. 2496293 (1949). 3255. К i e J3 k a 1 t S., Zur Verfahrenstechnik der Schwingmahlung, Zs. VDI, 97, 313 (1949). 3256. К i k u с h i Y., On the Magnetostrictivity, Nip¬ pon Electr. Eng. (Eng. Ed), No, 30, 91 (1942). -3257. К i k u с h i Y., On the Measurement of Ultra¬ sonic Attenuation Constant in Metal by an Ultra¬ sonic Flaw Detector, Res. Inst. Electr. Comm. Tohoku Univ. (Japan), 10, 12 (1951). 3258. К i k u с h i Y., Magnetostriction Vibration and its Application to Ultrasonics, Corona Co. Ltd, Tokyo, 1952, p. 375. 3259. Kikuchi Y., Fukushima K-, The Per¬ formance Theory and the Design Procedure of the Laminated Magnetostriction Vibrators, Sci. Rep. Res. Inst. Tokio Uiiiv. (B), 1/2, 141 (1951). 3260. Kikuchi Y., Shimizu H., On the Mag¬ netic Hysteresis Losses in Magnetostriction Vibration, Sci. Rep. Res. Inst. Tokio Univ. (B), 1/2, 365 (1951). 3261. King A. J., The Generation of High Intensily Ultrasonics, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 129 (1950). 3262*. Kinoshita М., Ki doguche Т., N a- gai Т., Yaguchi R., Maeba Y., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf Chorio- meningitis-Virus, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 1048 (1943). 3263*. Kinsloe H., С ho man B. R., Reid J. J., Nertney R. J., Nyborg W. L., Effects of High Intensity Sound Upon Micro¬ coccus Pyogenes, var. aureus, Journ. Acoust, Soc. Amer., 22, 683 (1950). 3263a. Kirchhoff W., Messung der Abkling- zeiten bei der Fluoreszenz, Zs. f. Phys., 116, 115 ^ (1940). 32636. Kishimoto Т., Nomoto O., Absorp¬ tion of Ultrasonic Waves in Carbon Disulphyde, Bull. Kobayasi Inst. Tokio, 2, 63 (1952). 3264. Kit tel Ch., Ultrasonics Research and the Properties of Matter, Progr. in Phys. 11, 205 (1948). 3265. К i t t e 1 Ch., The High Frequency Region of the Acoustic Spectrum in Relation to Thermal Conductivity at Low Temperatures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 308 (1949). 3266*. Kl are C., Wyt L., Vegetative Reaktionne bei Ultraschallbestrahlungen des Herzens, Wien. Klin. Wschr., 63, 67 (1951). 3266a. Классе н-Н еклюдова М. Ка¬ пустин А. П., Влияние ультразвука на рас¬ пределение напряжений в монокристалле твердо¬ го раствора бромистого и йодистою таллия, ДАН СССР, 77, 1019 (1951). 32666. Kleesattel С., Die Ultraschallorientierung der Fledermause, Naturwiss., 39, 574 (1952). 3267. Klein E., Some Background History of Ultra¬ sonics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 601 (1948). 3268. Klein E., Tourmaline Crystal Transducer, Amer. pat. No 2520938 (1950). 3269. Klein E., Fitzgerald J W., Superso¬ nic Interferometer as an Industrial Tool for the Study of Liquids and Solids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 16, 100 (1944). 3270*. Klein e-N a t г о p, Ultraschallanwendung in der Dermatologie, Deutsche med. Rdsch., 2, 399 (1948). 3271. К 1 e p p a O. J., Ultrasonic Velocities of Sound in Some Liquid Metals, Journ. Chem. Phys., 17, 468 (1949). 3272. К 1 e p p a O. J., Ultrasonic Velocity of Sound at 12 Megacycles in Liquid Sulfur, Journ. Chem. Phys., 18, 1303 (1950). 3273. К 1 e p p a O. J., Ultrasonic Velocities of Sound in Some Liquid Metals. Adiabatic and Isothermal Compressibilities of Liquid Metals at Their Melting Points, Journ. Chem. Phys., 18, 1331 (1950). 3274. Klerk J. de, Effect of a Magnetic Field on the Propagation of Sound Waves in a Ferromagne¬ tic Materia], Nature, 168, 963 (1951). 3275. К 1 i n g W., Physik und Chemie des Waschens, Angew. Chem., 62, 305 (1950). 3276. Kl i ng R., L’emission d’ultrasons par les jets gazeux rapides, Actes du Colloque International de Mecanique Poitiers, 2 (1950). 3277. Kling R., Christophe J., The Speed of Sound in Hydrocarbons and its Relationship to the Molecular Constitution, Journ. Rech. Aero¬ naut., No. 7, 59 (1949). 3278. Kling R., Crabol J., Sur la production d’ultrasons au moyen de jets gazeux, Compt. Rend., 229, 1209 (1949). 3279. Kling R., G u i 1 1 о u O., On Certain Cha¬ racteristics of Ultrasonic Emission from High¬ speed Gaseous Jets, Compt. Rend., 230, 1736 (1950). 3280. Kling R., Ni col ini E., Tissot J., Sur la vitesse du son dans le pentane et risopen- tane dans la region critique, Compt. Rend., 234, 708 (1952). 3281. Klinger F., Die Erzeugung von Ultraschall im Frequenzbereich von 10 und 100 kHz, Rad. Techn., 28, 227 (1952). 3282*. К 1 u m p p К.» Die Wirkung des Ultraschalls auf das Nervensystem, Arch. f. phys. Therap., 3, 65 (1951). 3283*. Kl up p H., VyslouzilE., Watschin- ger B., Ober funktionelle und histologische Veranderungen an Rattennieren nach Einwir- kung von Ultraschall, Arch. phys. Therap., 4, 44 (1952). 3284. Knapp H., Ultraschalldurchgang durch Dia- phragmen, Diplomarbeit Т. H. Stuttgart, 1950. 3285*. Knappwost A., Ultraschall und Zahn- heilkunde, Deutsche zahnarztl. Wschr, 4, 1461 (1949).
654 Библиография 3286. К n е s е г Н. О,, Molekulare Schallabsorption und Dispersion, Ergebnisse d. exakten Naturwiss., 22, 121 (1949). 3287. К n e s e r H. O., Allgemeine Theorie der Schall¬ absorption in Gasen und Flussigkeiten, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 231 (1950). 3288. Kneser H. O., Entwicklung der akustischen Relaxationstheorie, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, [Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 130. 3289. Knight J. J., An Improved Design of High Q Magnetostriction Oscillator for Use in Acoustic Interferometer Measurements, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 392 (1950). 3290. Knudsen V. O., The Proparation of Sound in the Atmosphere. Attenuation and Fluctuations, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 90 (1946). 3291. Koch J., Untersuchungen an Sufimosten und Beerenweinen mit Ultraschall, Industrielle Obst- u. Beerenweinverwertung, 35, 3 (1950). 3292. Koch J,, Bretthauer G., Der EinfluB von Ultraschallwellen auf das Aroma von ver- schiedenen Weinen, Jahrb. Weinbauwissenschaft u. Onologie, 26, 85 (1950/1951). 3293. Konig R., Laborversuche mit Ultraschall, Lebensmittel-Ind., 2, 275 (1950). 3294*. Koeppen S., Therapeutische Erfahrungen mit Ultraschall, Therapie der Gegenwart, 8, 234 (1949). 3295*. Koeppen S., Makroskopische und histolo- gische Veranderungen bei der direkten Beschallung von Milz und Leber im Tierexperiment, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), s. 175. 3296*. Koeppen S., Die Anwendung der Ultraschall¬ wellen in der Medizin, Hippokrates, 11, 285 (1949). 3297.* Koeppen S., Schadliche Wirkung des Ultra¬ schalls auf den Kreislauf, Hippokrates, 21, 693 (1950). 3298*. Koeppen S., Ein Beitrag zur Frage der Dosierung des Ultraschalls in Klinik und Praxis, Ultraschall in der Medizin, 3, 58 (1951). 3299*. Koeppen S., Zur biologischen Wirkung des Ultraschalls, Arch. f. phys. Therap., 3, 317 (1951). 3300*. К о e p p e n S., Schadigurigsmoglichkeiten durch Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 29 (1951). 3301*. Koeppen S., Nebenerscheinungen bei Ul- traschallbehandlung, Deutsche med. Wschr., 77, 403 (1952). 3302. Kohler М., Schallabsorption in binaren Gas- gemischen, Zs. f. Phys., 127, 41 (1950). 3303. Kohler М., Reibung in maBig verdunnten Gasen als Folge verzogerter Einstellung der Ener- gie Zs. f. Phys., 125, 715 (1949). 3304. Kohler М., Schalldispersin in Edelgasen, Abhdl. Braunschweiger Wiss. Ges., 2, 104 (1950). 3305*. Kohlmann W., Die Ultraschallbehandlung des Morbus Bechterew, Deutsche Gesundheitswesen, 6, 870 (1951). 3306. К о 1 k H. v. d., Neuere Entwicklung der mecha- nischen Entstaubung im Ausland, Chemie-Ing. Techn., 33, 86 (1951). 3307*. Kon S., Nishi C., Hayakawa М., Der EinfluB der intraspinalen Injektion des mit Ultra¬ schall behandelten Polyomelytis-Vaccins auf die Korpertemperatur, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 776 (1942). 3308. К о n с z I., Availability of Ultrasonic Waves in Metallurgy, Aluminium, 1, 145, 169 (1949). 3309. К о n r i e d G., Rankin A. C., Weld Tes¬ ting by Ultrasonic Methods, Welding, 17, 48 (1949). 3310. Koppelmann J., Beitrage zur Ultraschall- meBtechnik in Flussigkeiten, Acustica, 2, 92 (1952). 3311. Koren H. W., Application on Activated Cera¬ mics to Transducers, Journ. Acoust. Soc. Amer.,. 21, 198 (1949). 3312*. Koslowski М., Zur Behandlung des chroni- schen Gelenkrheumatismus, Arztl. Praxis, 3, No. 31, 2 (1951). 3313. Kosten C. W., Sound Absorption by Porous Materials, II, Appl. Sci. Res., 2, 241 (1949). 3314. Koster H. F., Gierke H. E., Oester- r e i с h e r H. L., The Calibration of Micropho¬ nes to One Hundres Kilocycles per Second, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 58 (1949). 3315*. Kottmann U., Uber Ultraschall, eine neue medizinische Behandlungsmethode, Chem. Rdsch., 3, Nr. 8 (1950). 3316. Kramer L., Synthetic Piezo Crystals Move into Industry, Chem. Ind., 63, No. 7, 40 (1948). 3317*. Kramer М., Zahnarztliches Instrument, DRP Nr. 758727 (1940). 3318. Krause F., Die Erzielung ubermikroskopischer Electronenbilder von Gewebeschnitten, Virchows Arch., 312, 346 (1943). 3319. Krause, R., Uber die Ausmessung von Ultra- schallfeldern in Flussigkeiten, Zs. angew. Phys.,, 2, 370 (1950). 3320. Krautkramer H., Krautkramer J., Praktische Werkstoffpriifung mit Ultraschall, Zs. VDI, 93, 349 (1951). 3321. Krautkramer H., Krautkramer J., Rudiger O., Ein Uberschallgerat zur zer¬ storungsfreien Werkstoffpriifung, Arch., f. Eisen- huttenwes., 20, 355 (1949). 3322*. Kr e j с i F., KHnische und experimentelle Er¬ fahrungen iiber die Behandlung der Trigeminus- neuralgie mit Ultraschall, Wien. klin. Wschr., 63, 241 (1951). 3323*. Krejci F., Experimentelle Untersuchungen iiber Horschadigungen durch Ultraschall, Nuova Cimento, 7, Suppl. 2, 617 (1950). 3324*. KreB F., Ober die Wirkung von Ultraschall auf Tuberkulosekeime vom Typus humanus und die Moglichkeit einer Schutzimpfung gegen die Tuberkulose, Wien. klin. Wschr., 60, 597 (1948). 3325*. KreB F., Vorschlag zur Verwendung beschall- ten Karzinombreies zur Schutzimpfung nach Karzinom-Operation, *Der Ultraschall in der Medi¬ zin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschall¬ tagung, 1949), S. 99. 3326*. KreB F., Ober die WirKung von Ultraschall auf Brucella,-Abortus- und Tuberkulosekeime: Aus- sichten eine Vakzination gegen diese Erkrankun- gen, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbe¬ richt der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 225. 3327. Krishnamurty B., Ultrasonic Studies in Electrolytes, I. Alkali halides, Journ. Sci. Ind. Res., 9B, 215 (1950). 3328. Krishnamurty B., Ultrasonic Studies in Electrolytes, II, Journ. Sci. Ind. Res., 10B,. 149 (1951). 3329. Krishnamurty В. H., The Compressibi¬ lity, Viscosity and Surface Tension of Aqueous Solutions, Current Sci. (India), 19, 87 (1950).
Библиография 655 3330. Krishnan К. G., Dispersion of Ultrasonic Velocity in Organic Liquids, Proc. Indian Acad. Sci. (A), 13, 281 (1941). £331. Krishnan K. G., Determination of Elastic Constants of Solids by Pulse Method, Proc. Nat. Inst. Sci. India, 16, 227 (1950). 3332. Krishnan R. S., Sundaro Rao R. V., V e d a m K-, Elastische Konstanten von ge- schmolzenem Quarz, Current Sci., 19, 89 (1950). 3333. Krizek V., Ко 1 о m i n s к у J., Die ther- mische Wirkung des Ultraschalls im Gewebe, Casopisu lekaru ceskych, 90, 482 (1951). 3333a. Kroenberg E., Nicht mehr anreiben, son- dern beschallen? Ein Beispiel fiir ein neues Ver- fahren zur Herstellung von Lackfarben, Farbe u. Lack, 58, 263 (1952). 3334*. Kroner R., Bauchbeschallung bei Magen- und Zwolffingerdarmgeschwuren und bei Magen- und Darmschleimhautentzundungen, Ultrakust- Mitteil., 1, Nr. 3 (1948). 3335*. Kroner R., Ober systematische Bauchbe- schallungen, Der Ultraschall in der Medizin (Kon¬ greBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S 332 3336*. Kroner R., Muller J., Ober die Einwir¬ kung von Bauchbeschallungen auf die Symptoma- tik der Thyreotoxikose, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 620 (1950). 3337. Кудр явцев Б. Б., Поглощение звука в воз¬ духе, освещенном ультрафиолетовыми лучами, ЖЭТФ 19, 155 (1949). 3338. Кудрявцев Б. Б., Сорокина Р. И., Распространение ультразвука в растворах, ЖЭТФ, 19, 158 (1949). 3339*. К г u р к а О., Statische Ultraschalltherapie mit Kleinstdosen, Beitrag zur Methodik, Dosierung und Wirkungsart des Ultraschalls, Med. Kli¬ nik, 45, 705 (1950). 3340*. Kr usen F. H., Gegenwartiger Stand der An¬ wendung von Ultraschall-Energie in der physikali- schen Medizin, Southern Med. Journ., 45, 55 (1952). 3340a. К ii s t e r E., Beobachtungen iiber die Wirkun- gen des Ultraschalls auf lebende Pflanzenzellen, Sitz. Ber. Osterr. Akad. Wiss. Math, naturvwiss. Kl. Abt., I, 161, 79 (1952). 3341*. Kuster E., Theismann H., Ober den EinfluB von Ultraschall auf Aspergillus niger, Naturwiss., 36, 380 (1949). 3342*. Kunze W., Ober Horempfindungen im Ultra- schallgebiet bei Knochenleitung, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 89. 3343*. Kunze W., Thiede H., Magnetostriktive Ultraschallgerate fiir Ultraschalltherapie, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 22. 3344*. Kunze W., Kietz H., Ober Horempfin¬ dungen im Ultraschallgebiet bei Knochenleitung, Archiv fiir Ohren-, Nasen-, Kehlkopfheilkunde, 155, 683 (1949). 3344a. Kurtze G., Untersuchung der Schallabsorp- tion in wasserigen Elektrolytlosungen Erequenz- bereich 3 bis 100 MHz, Nachr., Gottinger Akad. QQ/1_ Wiss. Math. Phys. Kl. Abt. Ila, 57 (1952). об45. К у a m e J. J., Wave Propagation in Piezoelec- nc Crystals, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 159 (1949). 3346*. Ladeburg H., Uber die Gefahr schadigen- der Einflusse bei Ultraschalltherapie fiir den behandelnden Arzt? Strahlentherapie, 79 303» (1949). 3347*. Ladeburg H., Gefahren fiir den Arzt bei der Ultraschalltherapie, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultra¬ schalltagung, 1949), S. 279. 3348*. Ladeburg H., Ultraschallbehandlung bei verzogerter Wundheilung, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultra¬ schalltagung, 1949), S. 346. 3349*. Ladeburg H., Der Ultraschall in der Chi- rurgie, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 49 (1950). 3350*. Ladeburg H., Die Unterwasserduschmassage im Blickpunkt der neuzeitlichen physikalischen Therapie, Arch. f. phys. Therap., 3, 92 (1951). 3351. Ladeburg H., Scharek D., Zur Methode der Ultraschallbehandlung bei verzogerter Wund¬ heilung, Med. Welt., 20, 639 (1951). 3352*. L a d e b и r g H., Z и r K., Ober die Kontrain- dikation der Behandlung des Ulcus cruris post- thromboticum Eit Ultraschall, Arztl. Wschr., 5, 953 (1950). 3353*. Ladeburg H., Die Kombination von Ultra¬ schall mit Unterwasser-Dusch-Massage, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 629 (1950). 3354*. Laser S., Marmier Ch., Erste Erfahrun- gen mit Ultraschallbehandlung, Radiol. Clini- ca, 18, 313 (1949). 3355*. L a f о r e t W., Provokation mit Ultraschall, ein Versuch zur Erkennung dentaler Fokalinfek- tion, Strahlentherapie, 82, 466 (1950). 3356. Lagemann R. R., Use of Glass Parts in- Ultrasonic Interferometers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 86 (1952). 3357. Lagemann R. Т., С о г г у J. Е., Velocity of Sound as a Bond Property, Journ. Chem. Phys., 10, 759 (1942). 3358. L a g e m a n n R. Т., E v a n s J. S., M с M i 1- 1 a n D. R., Jr., Ultrasonic Velocity in Some Organic Halides: Constitutive Effects, Journ. Amer. Chem. Soc., 70, 2996 (1948). 3359. Lagemann R. Т., Evans J., Under¬ wood N., Ultrasonic Velocity in Some Liquid Fluorocarbons, Phys. Rev., 74, 124 (1948). 3360. L a g e m a n n R. Т., M с L e г о у E. G., M i 1- n e г O., Ultrasonic Velocity in a Series of Alkyi Acetates, Journ. Amer. Chem. Soc., 73, 5891 (1951). 3361. Lagemann R. Т., Gwin R., Lester С. Т., Proffit J. R., S и r a t t E. C., Ul¬ trasonic Velocity in a Series of' Alkyl Phenyl Ketones and a Series of Alkyl p-xylyl Ketones, Journ. Amer. Chem. Soc., 73, 3213 (1951). 3362. L a g e m a n n R. Т., M с M i 1 1 a n D. R., Jr., Woolf W. E., Temperature Variation of Ul¬ trasonic Velocity in Liquids, Journ. Chem. Phys. 17, 369 (1949). 3363. Lagemann R. Т., Woolf W. E., Evans J. S., Underwood N., Ultrasonic Velocity in Some Liquid Fluorcarbons, Journ. Amer. Chem. Soc., 70, 2S94 (1948). 3364*. LagrangeE., Effect of Ultrasonic Vibrations on Filariasis of the Cotton Rat (Sigmodon his- pidus), Nature, 167, 245 (1951). 3365. Laird D. Т., Kendig P. М., Attenuation, of Sound in Water Containing Air Bubbles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 142 (1951).
*656 Библиография :3366. Lai I. К. С., Ultrasonic Velocity in Organic .Solutions, Current Sci., 19, 240 (1950). ,3367., Lai I. К. C., Ultrasonic Velocity in Organic Solutions, II, Indian Journ. Phys., 25, 73 (1951). 3363. Laland S., Overend W., Stacey М., Some Effects of the Ultrasonic Irradiation of Deoxyribonucleic Acids, Research, 3, 386 (1950). 3369. Lamb J., Ultrasonic Relaxation, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, , Коп. VI, Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 48. 3370. Lamb J., Andreae J. H., Ultrasonic Ab¬ sorption in Carbon Disulphid, Nature, 167, 898 (1951). 3371. Lamb J., Hud dart D. H. A., The Ab¬ sorption of Ultrasonic Waves in Propionic Acid, Trans. Farad. Soc., 46, 540 (1950). 3372. Lamb J., Pinkerton М. М. М., The Ab¬ sorption and Dispersion of Ultrasonic Waves in Acetic Acid., Proc. Roy. Soc., 199, 114 (1949). 3373. Lambert J. D., Rowlinson J. S., Ul¬ trasonic Dispersion in Organic Vapors, Proc. Roy. Soc., 204, 424 (1950). 3374*. Lamport H., Newman R. F., E i с h- horn R. D., Fragmentation of Biliary Calculi by Ultrasound, Federation Proc. Amer. Soc. Exp. Biol., 9, No. 1, 73 (1950). -3375. Lange Th., Methoden zur Untersuchung der Schwingungskavitation in Fliissigkeiten mit Ul¬ traschall, Akust. Beihefte, 75 (1952). .3376. Langevin P., Piezo-elektrischer Schallsen- der, DRP Nr. 477740 (1927). 3377. Langlais L., A Dynamic Supersonic Gene¬ rator for Aerosols, Rev. path, coparee et hyg. gen. 50, 466 (1950). 3378*. Lapp C., Praktische Erfahrungen mit der Ultraschall-Behandlung, Therap. d. Gegenwart, 90, 457 (1951). 3379. Laqueur H. L., McGee W. E., Tech¬ niques for Measuring Sound Velocities and Elastic Constants, Phys. Rev., 79, 202 (1950). 3380., L a r s e n M. J., Echo Pulse System Utilizing the First Received Echo for Control Purposes, Amer. .pat. No... 2580560 (1947). 3381. Lauer H., Ober die thermische Dampfung von Blasen verschiedener Gase in Wasser, Akusti¬ sche Beihefte, 12 (1951). -3381a. Lavine O., Langenstr ass К. H., Bowyer Ch. H., Fox F. E., Griffing V., Thaler W., Effects of Ultrasonic Waves on the Refractive Media of the Eye, Arch. Opht¬ halmology, 47, 204 (1952). -3382. L a w 1 e у L. E., The Propagation of Sound Through Gases Contained in Narrow Tubes, Proc. Phys. Soc., 65, 181 (1952). .3383. Lazarus D., The Elastic Constants of Beta- Brass, Phys. Rev., 74, 1726 (1948). ^3384. Lazarus D., Propagation of Elastic Waves in Some Cubic Crystals as a Function of External Pressure, Bull. Amer. Soc. Phys., 24, 6 (1949). '3385. Lazarus D., The Variation of the Adiabetic Elastic Constants of KC1, NAC1, CuZn, Cu and AI with Pressure to 10 000 bars, Phys. Rev., 76, 544 (1949). 3386*. Lehmann J., Beitrag zur Ultraschallha- molyse, Strahlentherapie, 79, 533 (1949). -3387*. Lehmann J., Die Grundlagen der therapeu- tischen Ultraschallreaktion, Ultrakust. Mitteil., 2, 1 (1949). 3388*. Lehmann L., Ober die Temperaturabhan- gigkeit therapeutischer Ultraschallreaktionen unter besonderer Beriicksichtigung der Wirkung auf Nerven, Strahlentherapie, 79, 543 (1949). 3389*. Lehmann J., Ober die Temperaturabhangig- keit therapeutischer Utraschallreaktionen, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 159. 3390*. Lehmann J., Ultraschall-Behandlung eine wertvoile Bereicherung der physikalischen The- rapie, Umschau, 49, 609 (1949). 3391*. Lehmann J., Beitrag zur therapeutischen Ultraschall-Wirkung, Strahlentherapie, 82, 281 (1.950). 3392*. Lehmann J., Ober den Wert der Behand¬ lung der schweren Ischiasneuritis mit Ultraschall, Deutsche med. Wschr., 75, 1624 (1950). 3393*. Lehmann J., Die biophysikalischen Grund¬ lagen therapeutischen Ultraschallwirkungen, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 5 (1950). 3394. Lehmann J., Die Wirkung des Ultraschalls auf die Formelemente des Blutes, Der Ultra- chall in der Medizin, 2, 18 (1950). 3395*. Lehmann J., Der Impulsschall in der Ul¬ traschalltherapie, Der Ultraschall in der Medi¬ zin, 2, 43 (1950). 3396*. Lehmann J., Ober biophysikalische Grund¬ lagen therapeutischer Ultraschallwirkungen, Nuo¬ vo Cimento, 7, Suppl., 2, 637 (1950). 3397*. Lehmann J., Ober den Wert der Behand¬ lung der schweren Ischiasneuritis mit Ultra¬ schallwellen, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 648 (1950). 3398*. Lehmann J., Die Spezifitat der biologi- schen und therapeutischen Ultraschallwirkung, Arch. f. phys. Therap., 3, 57 (1951). 3399*. Lehmann J., Die Beziehungen zwischen therapeutischer Dosis und biophysikalischer Wirkung der Ultraschallwellen, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 24, (1951). 3400*. Lehmann J., Die Therapie mit Ultraschall und ihre Grundlagen, Ergebn. phys.-diat. Therap., 3, 196 (1951). 3401*. Lehmann J., Ist die Kenritnis des biophy¬ sikalischen Wirkungsmechanismus des Ultra¬ schalls zur Vermeidung von Schadigungen bei der Therapie notwendig? Der Ultraschall in der Medizin, 4, 34 (1951). 3402*. Lehmann J., Die biophysikalischen Grund¬ lagen der Ultraschalltherapie, Vhadl. Deutsch. Ges. f. innere Med., 57, KongreB, 1951, 417. 3403*. Lehmann J., Becker G., Ober die permeabilitatsteigernde Wirkung von Ultra¬ schallwellen auf biologische Membranen, Strahlen¬ therapie, 79, 553 (1949). 3404*. Lehmann J., Becker G., Ober histo- logische Veranderungen nach Ultraschall und anderen physikalischen Einwirkungen bei Per- meabilitatsuntersuchungen an der Froschhaut, Strahlentherapie, 84, 306 (1951). i3405*. Lehmann J., Becker G., J a e n i- c к e W., Ober die Wirkung von Ultraschallwellen auf den Ionendurchtritt durch biologische Membra¬ nen als Beitrag zur Theorie des therapeutischen Wirkungsmechanismus, Strahlentherapie, 83, 311 (1950). 3406*. Lehmann J., ‘Becker G., Otto J., Thermische und mechanische Wirkungen des Ultraschalles auf einzelne Zellen untersucht am
Библиография 657 Beispiel der eosinophilen Leukozyten Strah¬ lentherapie, 87, 550 (1952). 3407*. Lehmann J., F e i s s e 1 H. J., Uber die Adhangigkeit biologischer Ultraschallreaktionen von der Teilchenamplitude als Beitrag zum the- rapeutischen Wirkungsmechanismus, Strahlen¬ therapie, 82, 293 (1950). 3408*. Lehmann J., Feissel H. J., Inwie- weit laBt sich die Ultraschall-Leistung durch Zufuhr von Warmenergie in ihrer biologischen Wirkung ersetzen?, Strahlentherapie, 85, 616 (1951). 3409*. L e h m a n n J., Finsterwalder G., Ober die Denaturierung der SerumeiweiB korper durch Ultraschall und Warme mit besonderer Beriicksichtigung der Komplementfunktion. Arch, f. exp. Pathol, u. Pharmakol., 206, 314 (1949). 3410*. Lehmann J., Hohlfeld R., Der Gewebestoffwechsel nach Ultraschall und War- meeinwirkung, Strahlentherapie, 87, 544 (1952). 3411*. Lehmann L.,Nitsch W., Ober die Frequ- enzabhangigkeit biologischer Ultraschallreaktio¬ nen mit besonderer Beriicksichtigung der spezifi- schen Temperaturverteilung im Organismus, Strah¬ lentherapie, 85, 606 (1951). 3412*. Lehmann J., Vorschiitz R., Ober die biologische Wirksamkeit des Impulsschalles als Beitrag zum therapeutischen Wirkungsme¬ chanismus der Ultraschallwellen, Strahlenthe¬ rapie, 81, 639 (1950). 3413*. Lehmann J., Vorschiitz R., Die Wirkung von Ultraschallwellen auf die Gewe- beatmung als Beitrag zum therapeutischen Wir¬ kungsmechanismus, Strahlentherapie, 82, 287 (1950)'. 3414*. Leicht K. A., Prosiegel R., U e- b e 1 R., Experimentelle Untersuchungen iiber die Wirkung des Ultraschalls auf das Rattenherz: ein Beitrag zur Theorie des neutralen Wirkungsme¬ chanismus. Zs. ges. exp. Med., 117, 339 (1951). 3415. L e m b к e A., LaBt. sich durch Ultraschall Milch entkeimen? Ober den EinfluB mechanischer Schwingungen auf mikroscopische Kleinlebe- wesen, Sudd. Molkerei Ztg., 70, 412 (1949). 3416. Lemi ere A., Quelqes applications chimiques et biologiques des ultra-sons, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 505 (1950). 3417. Lenier M. R., Procede et moyens de pro¬ duction et de reproduction electro-mecanique de sons et d'ultra-sons, Fr. pat. No. 948443 (1947). 3418. Lenoir A., Ultrasons et hanches rheumati- cales, Praxis, 40, 535 (1951); Med. u. Hyg., 9, 164 (1951). 3419. Leon A., Ober Ultraschall und seine Anwen¬ dung in der Technik insbesondere in der Werkstoff- priifung, Elektrotechn. u. Masch., 4, 155 (1949). 3420. Leonhardt H., Untersuchungen iiber die Einwirkung von Ultraschall auf das Gehirn, Med. Klinik, 44, 1162 (1949). 3420a. Leonard R. W., The Attenuation of Sound Waves in Water by a Reverberation Method, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 252 (1946). 3421. Lepeschkin W. W., The Effect of Ultra¬ sonic Waves on Serum Proteins, Journ. Phys. Coll. Chem., 53, 335 (1949). 3422. L e R о i Q., Noise Makes Milk Safe, Milk Ind., 29, 60 (1948). 3423. Leslie F. М., The Relative Output from Magnetostriction Ultrasonic Generators, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 418 (1950). 42 Л. Бергман 3424. Leslie F. М., The Measurement of the Attenua¬ tion of a Longitudinal Wave Propagated along a Magnetostrictive Rod or Tube, Brit. Journ. Appl. Phys., 1, 104 (1950). 3425. Levi Fr. A., Azione degli ultrasuoni sulla formazione dei cristalli metallici per deposizione elettrolitica, Ric. Sci., 19, 887 (1949). 3426. Levi F r. A., Metodo per l'osservazione miro- scopia di preparati sottoposti all'azione degli ultrasuoni, Nuovo Cimento, 7, 271 (1950). 3427. Levy S., Truell R., The Influence of Magnetization on Ultrasonic Attenuation in a Single Crystal of Nickel or Iron-Silicon, Phys. Rev., 83, 668 (1951). 3428. Лихтер Я. И., X а й к и и С. Э., О влия¬ нии быстрых изменений температуры и давления на электросопротивление электролита, ЖЭТФ, 18, 651 (1948). 3429. L i е b 1 М., Der EinfluB der Warmekompo- nente bei verschiedenen Ultraschall-Frequenzen, Versuche an Erbskeimlingen in Wasser verschie- dener Temperatur, Dissertation, Erlangen, 1950. 3430. Liebermann L. N., The Second Visco¬ sity of Liquids, Phys. Rev., 74, 1415 (1949). 3431. Liebermann L. N., Sound Propagation in Chemically Active Media, Phys. Rev., 76, 1520 (1949). 3432. Liebermann L. N., Wilson D. A., Attenuation of Sound in Water by the Decay Method, Woods Hole Oceanographic Institution, Mass. Rep. 31, 13 (1946). 3433. L i e s e W., Behandlung von Frostschaden mit Ultraschall, Med. Welt, 21, 153 (1951). 3434. Лифшиц И. М. Пархомовский Г. Д., К теории распространения ультразву¬ ковых волн в поликристаллах, ЖЭТФ, 20, 175 (1950). 3435*. Lindemann В., Die Ultraschallhamoly- se als Strukturproblem, Arch. f. exp. Pathol, u. Pharmakol., 209, 44 (1950). 3436. Lindemann R., Pf ender М., Ver¬ fahren zur zerstorungsfreien Werkstoffpriifung, Fortschr. d. Techn., 4, Berlin, 1948. 3437. Lindsay R. B., Spatial and Temporal Acoustic Attenuation in Fluids, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 86, 1951. 3438. Lindstrom O., Thermistors as Used in Ultrasonic Interferometry, Research, 4, 238 (1951). 3439. Lindstrom O., Reaction Sites in a Field of Stationary Ultrasonic Waves, Journ. Chem. Phys., 19, 1613 (1951). 3440. Lindstrom O., Lamm O., The Chemical Effects Produced by Ultrasonic Waves, Journ. Phys. Coll. Chem., 55, 1139 (1951). 3441. L i t о v i t z T. A., Ultrasonic Absorption in Glycerol, Phis. Rev., 79, 230 (1950). 3442. L i t о vi t z T. A., Ultrasonic Absorption of Glycerin in the Liguid and Vitreous State, Jouin Acoust Soc. Amer., 23, 75 (1951). 3443. Лозин а-Л озинский Л. К., X е н о х М. А., Реакция парамеций на некоторые орга¬ нические соединения, подвергавшиеся воздей¬ ствию ультразвука и ультрафиолетовых лучей, ДАН СССР, 76, 317 (1951). 3444. L о s с h k е Н., Mostovoy К., Wie капп der Ultraschall in der landwirtschaftlichen Pra¬ xis Nutzen bringen? Wien. Landwirtsch.-Ztg., 92, 343 (1942).
658 Библиография 3445. L о s h а с к S., Fein R. S., О 1 s е n H. L., The Effect of Sound on Laminar Propane-air Flames, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 605 (1949). 3446. Lottermoser W., Aufnahme und Analyse von Insektenlauten, Akustische Beihefte, 66 (1952). 3447. Loza J., Action des ultrasons sur les graines et les plantules des vegetaux superieurs, Compt. Rend., 228, 595 (1949). 3448. L u Hoff, Volume Viscosity and Compressi¬ bilities from Acoustic Phenomena, Journ. Aco¬ ust. Soc. Amer., 23, 12 (1951). 3450. Lucas R., Sur les pressions des radiation des ondes spheriques, Compt. Rend., 230, 2004 (1950). 3451. Lucas R., Sur les tensions de radiation des ondes acoustiques, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 236 (1950). 3452. Ludwig G. D., The Velocity of Sound Through Tissues and the Acoustic Impedance of Tissues, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 862 (1950). 3453*. Ludwig G. D., Consideration Underlying the Use of Ultrasound to Detect Gallstones and Foreign Bodies in Tissue, Naval Medical Res. Inst., Rep. No. 4 (1949). 3454. L u t s с h A., Zerstorungsfreie Priifung der Werkstoffe nach dem Ultraschall-Impuls-Verfah¬ ren, Arch. Eisenhiittenwesen, 23, 57 (1952). 3455. L u t s с h A., Eine einfache Methode zur Mes¬ sung der elastischen Konstanten mit Hilfe von Ultraschall-Impulsen, Zs. angew. Phys., 4, 166 (1952). 3456. Lutz S., Rand G., Ultrasonic Control of a Slide Projector, Electronics, 22, No. 12, 96 (1949). 3457*. L u z e s F. F., Ultra-son et ultrasono-the- rapia, Gazeta Medica Portuguese, 4, 1071 (1949). 3458. Lynch A. C., Die Anderung der Piezo- koeffizienten von Quarz mit der Temperatur, Proc. Phys. Soc., B63, 890 (1950). 3459. McCaslin L. S., Gamma Ray and Super¬ sonic, Oil and Gas Journ., 46, 100 (1947). 3460. McKinley D. W. R., Measurement of the Velocity of Light Using Quartz Crystals, Journ. Roy. Astron. Sci. Canad., 44, 89 (1950). 3461. M с M i 1 1 a n D. R., Jr., Woolf W. E., Temperature Coefficient of Ultrasonic Velocity, Phys. Rev., 74, 124 (1948). 3462. McNamara F. L., Beyer R. Т., Mea¬ surement of the Ultrasonic Absorption Coeffi¬ cient by a Modified Radiation Pressure Method, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 453 (1952). 3463. McSkiminH. J., Ultrasonic Measurement Technique for Small Specimens Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 86 (1950). 3464. McSkimin H. J., Ultrasonic Measurement Techniques Applicable to Small Solid Specimens, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 413 (1950). 3465. McSkimin H. J., Compression Wave Trans¬ mission, Amer. Pat. No. 2505364 (1950). 3466. McSkimin H. J., A Method for Determining the Propagation Constants of Plastics at Ultra¬ sonic Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 142 (1951). 3467. McSkimin H. J-, Method for Determining the Proparation Constants of Plastics at Ultra¬ sonic Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 429 (1951). 3468. McSkimin H. J., Measurement of the Shear Impedance of Viscous Liquids by Means of Tra¬ velling Torsional Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 117 (1952). 3469. McSkimin H. J., Measurement of Dynamic Shear Viscosity and Stiffness of Viscous Liquids by Means of Travelling Torsional Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 355 (1952). 3470. McSkimin H. J., В о n d W. L., В u e h- ler E., Teal G. K., Measurement of the • Elastic Constants of Silicon Single Crystals and Their Thermal Coefficients, Phys. Rev., 83* 1080 (1951). 3471. Machlup St., A Theoretical Model for Sound Scattering by Marine Crustaceans, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 290 (1952). 3472*. Mackenthun P., Merkmale der verschie- denen Formen der Ultraschallerzeugung: Ein Beitrag zur Dosierungsfrage, Med. Technick, 5, 5 (1951). 3473. Maier W., Mez A., Die Absorption von Ultraschall in verdiinnten Losungen von Phenol in Tetrachlorkohlenstoff, Zs. f. Naturforsch., 7a, 300 (1952). 3474*. Maintz G., Tierexperimentelle Unter¬ suchungen iiber die Wirkung der Ultraschallwellen auf die Knochenregeneration, Strahlentherapie, 82, 631 (1950). 3475*. M a j no G., Lesions osteotendineuses par ultrasons, Resultats experimentaux, Arch. Sci., 1, 532 (1948). 3476*. Maj no G., Lesions des os et des tendons par ultra-sons, Resume dans Paris Medical, No. 27, 379 (1950). 477. Makinson K. R-, Transmission of Ultra¬ sonic Waves Through a Thin Solid Plate at the Critical Angle for the Dilatational Wave, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 202 (1952). 3478. M a 1 i s М., Herstellung kolloidaler Gold-oder anderer Schwermetalldispersionen in Olen und Fetten, Fr. Pat. No. 966632 (1948). 3479. Малюжинец Г. Д., Диффракция вблизи оси зонной пластинки, ДАН СССР, 54, 399 (1946). 3480*. Manat’zka М., Die Ultraschall- Reaktion am jugendlichen Knochengewebe, Dissertation Erlangen, 1952. 3481. M a r b о e E. Ch., Gasentwicklung aus tiber- sattigten Fliissigkeiten, Chem. Eng. News. 27, 2198 (1949). 3482. Mar boe E. Ch., Weyl W. A., Mechano- chemistry of the Dispersion of Mercury in Liquids, in an Ultrasonic Field, Journ. Appl. Phys., 21, 937 (1950). 3483. Mariens P., Calculation of Relaxation Times in Gaseous Ortho and Para Hydrogen, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 74. 3484. Маринин В. А., Скорость ультразвука в некоторых жидкостях и растворах, ЖФХ, 25, 642 (1951). 3485. Mark h гп an J. J., Infra-red Vibration in NaCl, Journ. Chem. Phys., 16, 580 (1949). 3486. Markham J.J., Mechanisms of Sound Absorp¬ tion in Fluids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 684 (1950). 3487. Markham J. J., Energy Relations in an Acoustic Field, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, * 1951, Коп. VI, Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 193.
Библиография $59 3488. Markham J. J., Beyer R. Т., Lind¬ say R. B., Absoption of Sound in Fluids, Rev. Mod. Phys., 23, 353 (1951). 3489. Marlow D., G., Nisewanger C. R., Cady W. М., A Method for the Instantaneous Measurement of Velocity and Temperature in High Speed Air Flow, Journ. Appl. Phys., 20, 771 (1949). 3490. Martensson М., Lamm O., Radioactive Emanating Power and Ultrasonic Treatment, Nature, 163, 447 (1949). 3491. Martin E., Uberschall-Untersuchungen an Achsen von Schienenfahrzeugen, Stahl, u. Eisen, 72, 176 (1952). 3492. Martischnig E., Zur elektronenoptisch dargestellten Wirkung von Ultraschall auf Bak¬ terien, Wiener klin. Wschr., 63, 509 (1951). 3493. Marx J., Use of the Piezoelectric Gauge for Internal Friction Measurements, Rev. Sci. Instr., 22, 503 (1951). 3494. Marx J. W., Koehler J. S., Damping of Single Crystals of Lead and Copper, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 39 (1949). 3495. Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg, Verfestigen von Pulvern in Formen, Schweiz. Pat. Nr. 279216 (1949). 3496. Mason D. F., В i d d i с к R. E., Boyd Ch. A., Effect of Ultrasonic Radiation on the Electrolytic Separation of Deuterium, Journ. Chem. Phys., 19, 1551 (1951). 3497. Mason W. P., A Dynamic Measurements of the Elastic, Electric and Piezoelectric Constants of Rochelle Salt, Phys. Rev., 55, 775 (1939). 3498. Mason W. P., Measurements of the Viscosity and Shear Elasticity of Liquids by Means of a Torsionally Vibrating Crystal, Trans. Amer. Soc. Mech. Eng., 69, 359 (1947). 3499. Mason W. P., Ultrasonic Prism, Amer. pat. No. 2434667 (1948). 3500. Mason W. P., High Power Compressional Wave Radiator, Amer. Pat. No. 2435595 (1948). 3501. Mason W. P., Generation of Transverse Vibrations in Liquids, Amer. Pat. No. 2490452 (1949). 3502. Mason W. P., Sound Transmission in Solids at Ultrasonic Frequencies, Bell. Lab. Rec., 27, 421 (1949). 3503. Mason W. P., Apparatus for the Determina¬ tion of Viscosity of Liquids, Amer. Pat. No. 2518348 (1950). 3504. Mason W. P., Testing Tank Arranges for Suppression of Reflected Compressional Waves, Amer. pat. No. 2503400 (1950). 3505. Mason W. P., Electrostrictive Fffect in Barium Titanate Ceramics, Phys. Rev., 74, 1134 (1948). 3506. Mason W. P., Baker W. О., McSki- min H. J., Heiss J. H., Measurement of Shear Elasticity and Viscosity of Liquids at Ultrasonic Frequencies, Phys. Rev., 75, 936 (1949). 3507. Mason W. P., Baker W. O., McSki- min H. J., Heiss J. H., Measurement of the Mechanical Properties of Polymer Liquids by Ultrasonic Methods, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 10 (1949); Phvs. Rev., 75, 1285 (1949). 3508. Mason W. P.,'Bozorth R. М., MsSki- m i n H. J., Walker J. G., Elastic Constants of Single Crystals of Nickel, Phys. Rev., 76, 470 (1949). 3509. Mason W. P., M с S к i m i n H. J., Energy Losses of Sound Waves in Metals due to Scattering and Diffusion, Journ. Appl. Phys., 19, 940 (1948); 20 228 MQ49) 3510. Mason W.’ P., McSki min H. J., Mechanical Properties of Polymers at Ultrasonic Frequencies, Bell Syst. Techn. Journ., 31, 122 (1952). 3511. Mason W. P., Matthias B. Т., Theore¬ tical Model for Explaining the Ferroelectric Effect in Barium Titanate, Phys. Rev., 74, 1622 (1948). 3512. Mason W. P., Wick R. F., Use of Ba¬ rium Titanate Transducers for Producing Large Amplitudes of Motion and High Forces at Ultra¬ sonic Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22» 676 (1950). 3513. Mason W. P., Wick R. F., A Barium Titanate Transducer Capable of Large Motion at an Ultrasonic Frequency, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 209 (1951). 3514. Mason W. P., Wick R. F., Mechanical Impedance Transformer, Amer. pat. No. 2573168 (1950). 3515. Massa F., Piezoelectric Unit and Method of Making Same, Amer. pat. No. 2440904 (1948). 3516. Massa F., Magnetostriction Transducer Opens Field for Ultrasonics, Electr. Mfg., 47, 106 (1951). 3617. Mastagli P., Mahoux A. P., Action Hydrolysante des ultrasons, Compt. Rend., 228, 684 (1949). 3518. Mathieu R., Indicateur ultrasonique d'epais- seur, Electronique, No. 6, 12 (1950). 3519. M a t h i e u-S igaud A., Levavas¬ seur G., Dispersion des suspensions argileuseaux ultrasons, Interpretation des resultats au micro¬ scope electronique, Compt. Rend., 228, 393 (1949). 3520*. Matsu do S., Matsuzaki J., Uber den Einfluss der Ultraschallwellen auf die Malaria- plasmodien, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 826 (1942). 3521*. Matsuzaki J., Uber den EinfluB von Ultraschall auf das Vitamin B., Mitt. med. Ges. zu Osaka, 37, 1371 (1938). 3522*. Matsuzaki J., Einfluss des Ultraschalls auf die Unbestandigkeits-Reaktion des Blut serums, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 791 (1939). 3523*. Matsuzaki J., Uber den EinfluB des Ultraschalls auf Malaria-Plasmodium der Hiihner, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 1035 (1943). 3424*. Matsuzaki J., Uber den EinfluB des Ultra¬ schalls auf die Plasmodien der Htihnermalaria und den hemmenden Mechanismus der Erkran- kung, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 1674 (1943). 3525. Matsuzaki J., Hayashi S., К a t о Т., Yokonawa Т., Ober den EinfluB des Ultra¬ schalls auf Tuberkelbazillen und Tuberkulin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 737 (1939). 3526*. Matsuzaki J., Hayashi S., Yoko¬ nawa Т., Ober den EinfluB von Ultraschall auf Agglutinin und Agglutinogen, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 617 (1939). 3527. M a t t a K., Richardson E. G., A Hot- Wire Ultrasonic Interferometer and its Application to Vapors, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 58 (1951). 3528. Matthias В. Т., Dielectric Constant and Piezoelectric Resonance of Barium-Titanate Cry¬ stals, Nature, 161, 325 (1948).
660 Библиография 3529*. Matuzaki P., Uber den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf das Vitamin В., P Osaka Jgk. Zs., 37, 1371 (1938). 3530. Maurer R. D., H e r 1 i n M. A., Second Sound Velocity in Paramagnetically Cool Liquid Helium, II, Phys. Rev., 76, 948 (1949). 3531*. Mavroides J. G.,A Study of Ultrasonical- ly Induced Bubbles in Non-degassed Water, Fourth Quarterly Progress Rep., Research Analysis Group, Brown University, 1951. 3532*. Mazzola P., L'azione degli ultrasuoni nella terapia di affezioni reumatiche, Radioterapia, Radiologia e Fisica Medica, 3, 129 (1950). 3533. Mazzola P., L'azione degli ultrasuoni nella terapia delle affezioni reumatiche, Nuovo Ci¬ mento, 7, Supp. 2, 652 (1950). 3534. Meixner J., Thermodynamische Betrachtun¬ gen zur Schallabsorption und Druckviskositat in homogenen Medien, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. We¬ ten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 107, 1951. 3535. Meixner J., Fritze U., Das Schallfeld in der Nahe der freischwingenden Kolbenmembran, Zs.‘angew. Phys., 1, 535 (1949). 3536. Melchor J. L., Petrauskas A., Ultra¬ sonic Studies of Polymethyl Methacrylate, Ind. Eng. Chem., 44, 716 (1952). 3537. Mellaerts J. F., Action physico-chimi- que des ultrasons sur Геаи, Rev. Beige de LElec- tronique, 1, 23 (1950). 3538. Melville H. W., Murray A. J. R., The Ultrasonic Degradation of Polymer, Trans. Fa¬ rad. Soc., 46, 996 (1950). 3539. M e n d e H., Einfiihrung in die Praxis der Ultra- schallerzeugung fur Bastler, Radio-Amateur, 17, 1 (1940). 3540. Mende H., Werkstoffpriifung mit Ultraschall¬ wellen, Radio-Amateur, 17, 303 (1940). 3541. Mende H., Der Ultraschallquartz als Koppel- element, Radio-Amateur, 18, 297 (1941). 3542. Mende H. G., Hochfrequente Ultraschall-Band- filter, Allgem. Rundfunk-Techn., 1, 266 (1949). 3543*. Menke H. B., Kurzwellenbehandlung der Muskelhypertonie bei Poliomyelitis Anterior, Schweiz. Med. Wschr., 81, 842 (1951). 3544. Mendousse J. S., On the Theory of Acous¬ tic Radiation Pressure, Proc. Amer. Acad, of Arts and Sci., 78, 148 (1950). 3545*. M e n z i о P., S с a 1 a D., L'ultrasonoterapia delle sindromi di Meniere, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2, 654 (1950). 3546. Mercier R., Les ondes mecaniques dans les milieuxelastiques, visques et plastiques et dans milieux piezoelectriques, Helv. phys., Acta. 22, 405 (1949). 3547. Mercier R., Contribution а Г etude des ultra- sons, Bull. Soc. Vaudoise Sci. nat., 64, 169 (1949). 3548. Mercier R., Viscosite et plasticite, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI, Acad. Weten., Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 133. 3549., Merle М., Emploi des ondes ultrasonores pour Petude d'un champ aerodynamique, Acustica, 1, 104 (1951). 3550. Mertens R., On the Theory of the Diffraction of Light by Supersonic Waves, Simon Stevin, 27, 212 (1949); 28, 164 (1950). '353l. Mertens R., Lichtzerstreuung durch fort- schreitende Ultraschallwellen, Meded. Kon. vlaam- se Acad. Weten. Belgie, Kl. Wetensch., 12, 37 (1950). 3552. Metz F. A., Andersen W. M. A., Impro¬ ved Ultrasonic Delay Lines, Electronics, 22, No. 7, 96 (1949). 3553. Meyer E., Uber Ultraschallversuche im Phy- sikalischen Praktikum, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 248 (1950). 3554*. Michez J., Ortegat P. E., Quelques premiers resultats cliniques obtenus par l'utilisa- tion des ultra-sons, Act. Physiother. et Rheumatol. Belgica, 4, 49 (1949). 3555*. M i e 1 к e B., Der EinfluB der Beschallungszeit bei geringer Uberdosierung rontgenologisch beo- bachtet an Kaninchenextremitaten, Dissertation, Erlangen, 1950. 3556*. Miescher G., Storck H., Falle von Rontgenulcus durch Ultraschalltherapie geheilt, Dermatologica, Basel, 102, 376 (1951). 3557. M i h a s h i K., Uber den EinfluB von Ultraschall auf Milch, Zs. Japan Mikrob. Pathol., 37, Nr. 13 (1937). 3558*. M i h a s h i K-, Studien iiber die Prophylaxis der mit Ultraschall behandelten Antigene: Ver¬ suche mit Gartnerschen Bazillen, Tokyo-Iji- Shinshi, 3030, 1160 (1938). 3559. Михайлов И. Г., Скорость и поглощение ультразвуковых волн в некоторых стеклообраз¬ ных твердых телах, ДАН СССР, 59, 1555 (1948). 3560. Михайлов И. Г., Распространение ультра¬ звуковых волн в жидкостях, M.-JL, 1949. 3561. Михайлов И. Г., Чисторазум А. А., Скорость ультразвуковых волн в некоторых бинарных смесях органических жидкостей, ДАН СССР, 81, 779 (1951). 3562. Михайлов И. Г., Гуревич С. Б., Поглощение ультразвуковых волн в жидкостях с очень большой вязкостью, ДАН СССР, 58, 221 (1947). 3563. Михайлов И. Г., Гуревич С. Б., По¬ глощение и скорость ультразвуковых волн в не¬ которых очень вязких жидкостях и аморфных твердых телах, ЖЭТФ, 19, 193 (1949). 3564. Михайлов И. Г., Гуревич С. Б., По¬ глощение ультразвуковых волн в жидкостях. Усп. физич. наук, 35, 1 (1948). 3565. Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Простой метод измерения поглощения ультразву¬ ковых волн в сильно поглощающих твердых те¬ лах, ДАН СССР, 78, 245 (1951). 3566. Михайлов И. Г., Тарутина JI. И., Поглощение ультразвуковых волн в растворах желатины, ДАН СССР, 74, 41 (1950). 3567. Milanowski S. М., Egg Processing Equip¬ ment, Electronics, 23, No. 3, 132 (1950). 3568. Milps М. М., Perfectionnements apportes aux procedes pour l’obtention des solutions colloida- les d’or et d’autres metaux lourds dans des huiles et analogues, Fr. pat. No. 966632 (1948). 3569. Milhaud G., Prudhomme R. O., Acti¬ on des ultrasons sur deux proteases gastriques cristalisees, Annales de l’lnst. Pasteur, 76, 333 (1949). 3570. Miller D. C., Effect of the Piezoelectric Pro¬ perties of a Crystal on Diffuse X-Day Reflections, Phys. Rev., 74, 166 (1948). 3571. Miller N., Chemical Actions of Sound Waves on Aqueous Solutions, Trans. Farad. Soc., 46 546 (1950).
Библиография 661. 3572. Mills J., Bats and the Scientific Method, Amer. Journ. Phys., 11, 151 (1943). 3573*. M i n о d a М., Uber den EinfluB von Ultraschall¬ wellen auf Diphtheriebazillen und Diphtherieto- xin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 1544 (1942). 3574*. M i n о g u с h i G., I t о Т., Die Kastration durch Ultraschall, Mitt. med. Ges. zu Kyoto, 35, 340 (1938). 3575. Minoguchi G., It о Т., Uber den EinfluB von Ultraschall auf die Milz, Mitt. med. Ges. zu Kyoto, 36, 1237 (1939). 3576*. Minoguchi G., T о m i i, EinfluB von Ultraschall auf Sarkomzellen des Kaninchens, Mitt. med. Ges. zu Kyoto, 35, 279 (1938). 3577. Missel J. С. B., Piezoelektrische Stoffe, Phi¬ lips techn. Rdsch., 11, 145 (1949). 3578. Mitsubishi Electrical Instruments Company, Acce¬ leration of Growth of Rochelle and Other Re¬ lated Salt Crystals, Japan Pat., No. 155066 (1943). 3579*. Miyagawa F., Uber den EinfluB des Ultra¬ schalls auf Fremdantigen und Antikorper, Zs. Japan Mikrob. Pathol., 32, 1069 (1938). 3580**. Miyagawa F., Aoki Т., Der EnfluB der Ultraschallwellen auf die Agglutination der nor- malen Erythrozyten, Zs. japan Mikrob. u. Pathol., 33, 1449 (1939). 3581*. Miyagawa F., Aoki Т., Uber den Ein¬ fluB der Ultraschallwelen auf Antigen und Antikor¬ per der Anaphylaxie, Zs. japan Mikrob. Pathol., 33, 1052 (1939). 3582. M 6 с к e 1 P., Druck-Hydrierung mit Ultra¬ schall, Chem. Ing. Techn., 24, 153 (1952). 3583. M о e n C. J., Ultrasonic Absorption in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 684 (1950); 23, 62 (1951). 3584. M o h r e s Fr. P., Zur Funktion der Nasenauf- satze bei Fledermausen, Naturwiss., 37, 526 (1950). 3585. M o h r e s F. P., Die Ultraschafl-Orientierung der Fledermause, Naturwiss., 39, 273 (1952). 3586. Mokhtar М., Skehata М., Diffraction of Supersonic Through Rectangular Slits, Proc. Math. Phys. Soc. Egypt, 3, 1 (1948). 3587. Mokhtar М., Skehata М., Scattering of Ultrasonic Waves in Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 16 (1950). 3588. M о r e h e a d Fr. F., Ultrasonic Disintegration of Cellulose Fibers Before and After Hydrolyse, Textil Res. Journ., 20, 549 (1950). 3589*. Mori F., Uber den EinfluB des Ultraschalls auf Laktoflavin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 1719 (1939). 3590. Moriarity C. D., Ultrasonic Flaw Detection in Pipe by Means of Shear Waves, Trans. Amer. Soc, Mech. Eng., 73, 225 (1951). 3591. Mori t a S., Sonde Method of Measuring the Ultrasonic Field Intensity, Journ. Phys. Soc. Japan, 7, 214 (1952). 3592*. Morrow P. L., Bierman H. R., Jen¬ kins R., Effect of Ultrasonic Vibration on the Formes Element of Blood Normal and Leukemic Subjects, Journ. Nat. Cane. Inst., 10, 843 (1950). 3593. Moses S., Witt К. B., Evaluation of Ad¬ hesion by Ultrasonic Vibrations, Ind. Eng. Chem., 41, 2334 (1949). 3594. Moses S., Mitt R. K., Valutazione dell'ade- sione con le vibrazioni ultrasuoniche, Olii minera- li, grassi e saponi, cobori e vernici, 26, 84 (1949). 3595. Мотулевич Г. П., Фабелинский И. JI., Штейнгауз Л. Н., Абсолютный акустиче¬ ский микрорадиометр, ДАН СССР, 70, 29 (1950)., 3596. Muller Fr., К u s s H., Die Beeinflussung der elektrolytischen Metallabscheidung durch Ver- wendung schwingender Kathoden verschiedener, Frequenz, besonders im Ultraschallgebiet, Helv. chim. Acta, 33, 217 (1950). 3597. Muller H. A., Beitrage zur Ultraschall-, wirkung auf das Blut, Deutsche Gesundheitswe- sen, 6, 813 (1951). 3598*. Muller H. K., Holstege К. H., К 1 e i-. f e 1 d O,, Zur Frade der Ultraschallwirkung auf die Linse und ihren Stoffwechsel, Verh. Deut¬ sche Ophthalm. Ges., 55, 86 (1949). 3599*. Muller J., Erfahrungen mit Ultraschalltherapie, Ultrakust-Mitteil., 1, No. 3 (1948). 3600*. Muller J., Ultraschall und Herpes zoster bzw. Zosterneuritis; ein klinischer Beitrag zum Wirkungsmechanismus der Ultraschallwellen bei Neuritiden, Der Ultraschall in der Medizin (Kon- greBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 338. 3601*. Mullereisert H. A., Uber die Wirkung des Ultraschalles an Ratten, Med. KHnik, 45, 197 (1950). 3602. M ii 1 w e r t H. H., Uber die Entstehung horba- rer Kombinationstone aus Primarschwingungen des Ultraschallbereichs,.Naturwiss., 37, 398 (1950). 3603*. Miil wert H. H., Uber den EinfluB von Ultra¬ schall auf das Gehororgan, HNO, Wegweiser f/ facharztl. Praxis. 2, 320 (1951). 3604. M ii 1 w e r t H. H., Uber die Wirkung akusti- scher Detektoren bei niederfrequent moduliertem Ultraschall in Gasen, Naturwiss., 39, 349 (1952). 3605. Mulders С. E., Ultrasonic Absorption in Wa¬ ter in the Region of 1 mc/s, Nature, 164, 347 (1949). 3606. Mulders С. E., Ultrasonic Reverberation Measurements in Liquids, Appl. Sci. Res., 1, 149, 341 (1948). 3607. Mulders С. E., Reverberation Measurements in Liquids, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 255 (1950). 3608. Mulders С. E., Ultrasonic Measurements in Liquids, Nederl. Radio Tijds, 16, 155 (1951). 3609. Mulders С. E., Sound Field and Foundary Conditions in Ordinary Liquids, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 146. 3610*. Mura no K., Uber den EinfluB von Ultra¬ schall auf Antikorper, Zs. japan Mikrob. Pathol., 33, 1, 330, 599, 836 u. 1316 (1939). 3611*. Murano K., Studien an dem mit Ultraschall behandelten Vaccin der Typhusbazillen, Zs. japan Mikrob. Pathol., 35, 211 (1941). 3612*. Murano K., Influence of Supersonic Waves Upon Dyes, I. Effect on the Germicidal Action, Japan. Journ. Microbiol. Pathol., 36, 1010(1942). 3613*. Nagasawa S., Uber den Mechanismus der Hamolyse durch Ultraschall, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 1645 (1941); 41, 175, 298 (1942). 3614. Naimark G. М., К 1 a i r J., Mosher W. A., A Bibliography on Sonic and Ultrasonic Vibration: Biological, Biochemical and Biophysi¬ cal Applications, Journ. Franklin Inst., 251, 279, 402 (1951). 3615*. Namikawa K., Uber den EinfluB von Ultraschall auf das Sarkom des Kaninchens und auf
662 Библиография Huhnersarkomzellen, Zs. japan physiol, Ges., 2, No. 2 (1937). 3616*. N a m i к a w a K., EinfluB von Ultraschall auf Sarkomzellen des lebenden Kaninchens, Zs. japan physiol. Ges., 3, 162 (1938). 3617*. N a n d о r F. G. S., Physikalische Grundbe- ziehungen der Ultraschalltherapie, Med. Techn., 3, 69 (1949). 3618*. Nar use Т., Mori F., EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf die Flimmerbewegung, Mitt. med. Ges, zu Osaka, 36, 125 (1937). 3619*. Naruse Т., Sakiyama Т., Uber den EinfluB von Ultraschallwellen auf kernhaltige Erythrozyten, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 36, 37 (1937). 3620*. Naruse Т., Sakiyama Т., Ogata S. J., Yoshida K., Uber den FinfluB der Ultraschallwellen auf Spermatozoen der Ratte, Mitt, med Ges. zu Osaka, 36, 337 (1937). 3621. Натансон Г. Л., О величине электриче- скогополя в полостях, образуемых при кавитации жидкости ультразвуком, ДАН СССР, 59, 83 (1948), 3622. Natta G., Baccaredda М. La vitesse de propagation des ultrasons dans les macromole¬ cules, Journ. Polymer Sci., 3, 829 (1948). 3623. Natta G., Baccaredda М., Velocita di propagazione degli ultrasuoni e forma delle molecole negli alti polimeri, Gaz. Chim. Ital., 79, 364 (1949). 3624. Natta G., Baccaredda М., Sulla velo¬ cita di propagazione degli ultrasuoni nelle miscele ideali, Atti Accad. Naz. Lincei, 4, 360 (1948). 3625. Natta G., Baccaredda М., Ultrasonic Velocity in Macromolecular Substances, Journ. Polymer. Sci., 4, 533 (1949). -3626. Natta G., Baccaredda М., Ultraschall- geschwindigkeit in Hochpolymeren, Kolloid. Zs., 120, 190 (1951). 3627. Natta G., Baccaredda М., Die Fort- pflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschall-Wellen in Stoffen mit niedrigem und hohem Molekular- gewicht, Makromolekulare Chemie, 4, 134 (1949). 3628*. Naumann H., Zur Frage der Ultraschall- anwendung im Ohrgebiet unter besonderer Beiirck- sichtigung von Intensitatsmessungen, Der Ul¬ traschall in der Medizin, 3, 40 (1951). 3629*. Naumann H., Sofortschaden durch Ultraschall am Ohr, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 655 (1950). 3630*. N^a u m a n n H., Tierexperimentelle Unter¬ suchungen zur Frage der Behandlung der Oto- sklerose durch Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 60 (1951). 3631*. Naumann H., Ultraschall und Ohr-Region, Arch. Hals-Nasen-Ohren-Hlkde, 160, 240 (1951). 3632*. Naundorff W., Heilung einer 8 Jahre be- stehenden Stimmbandlahmung durch Ultraschall, Heilkunst, 166 (1951). 3633. Neighbours J. R., Bratten F. W., Smith Ch. S., The Elastic Constants of Nickel Journ. Appl. Phys., 23, 389 (1952). 3634*, Nelson P. A., Herrick J. F., К г u- sen F. H., Ultrasonics in Medicine, Arch, of Phys. Med., 31, 6 (1950). 3635*. Nelson P. A., Herrick J. F., Kru¬ se n F. H., Temperatures Produces in Bone Marrow, Bone, and Adjacent Tissues by Ultrasonic Diathermy, Arch, of Phys. Med., 31, 687 (1950). 3636. N e p p i r a s E. A., Noltingk В. E., Cavitation Produced by Ultrasonics: Theoretical Conditions for the Onset of Cavitation, Proc. Phys. Soc., 64, 1032 (1951). 3636a. Neppiras E. A., Applications of High Po¬ wer Ultrasonics, Ind. Chem., 28, 408 (1952). 3637. N e u w e i 1 e r N. G., Les ultrasons et leur emp- loi pour Texamen non-destructif des materiaux, Microtecnic, 4, 37, 60 (1950). 3538. Neuweiler N. G., Les ultra-sons—defi¬ nition, bases physiques et applications dans Tessai des materiaux, Schweiz, techn. Zs., 47, 589 (1950). 3639. Newcomer E.H., Wallace R. H., Chro¬ mosomal and Nuclear Aberrations Induces by Ultrasonic Vibrations, Amer. Journ. Bot., 36, 230 (1949). 3640. Newell W. A., Ultrasonics Gets Green Light for Textile Industry, Textile World, Januar (1950). 3641*. N i e m б 1 1 e r H. K., Ein Beitrag zur Ultra¬ schalltherapie, Deutsche med. Wschr., 74, 871 (1949); Minerva Medica, 2, 602 (1950). 3642*. N i s h i C., Beitrag zur Kenntnis des mit Ultraschall behandelten Exotoxins, Zs. iapan. mikro. Pathol., 33, 190 (1939). 3643*. Nishi mura H., Matsuo S., Biofogi- sche Studien an mit Ultraschall behandelten Gewe- bekulturen, Mitt. med. Ges. zu Kyoto, 35, 141 (1936). 3644. Nixon J. D., Rhodes R. A., Willi¬ ams A. O., Jr., Surface Vibration Patterns of Piezoelectric Radiators, II, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 639 (1951). 3645*. Nodi F., Zur Frage der selektiven Wirkung des Ultraschalls auf die Basaliomzelle, Strahlenthe¬ rapie, 79, 289 (1949). 3646. Nolle A. W., Methods for Measuring Dynamic Mechanical Properties of Rubber-Like Materials, Journ. Appl. Phys., 19, 753 (1948). 3647. Nolle A. W., Electric-field Modulation of Ultrasonic Signals in Liquids, Journ. Appl. Phys., 20, 589 (1949). 3648. Nolle A. W., Ultrasonic Study of Rubber at Low Temperatures. Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 86 (1950). 3649. N о 1 I e A., Mifsud J. F., Use of a Dif¬ ferential Phase-delay Methodfor Study of Ultra¬ sonic-Wave Propagation in Swollen Rubberlike Materials, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 118 (1952). 3650. Nolle A. W., S i e с k P. W., Longitudinal and Transversal Ultrasonic Waves in a Synthetic Rubber, Journ. Appl. Phys., 23, 888 (1952). 3651. N о 1 1 ,e A. W., Westervelt P. J., A Re¬ sonant Bar Method for Determining the Elastic Properties of Thin Lamina, Journ. Appl. Phys., 21, 304 (1950). 3652. Noltingk В. E., Ultrasonic Generators for High Powers, Journ. Brit. Inst. Rad. Eng., 11, 11 (1951). 3653. Noltingk В. E., Neppiras E. A., Ultrasonic Soldering of Aluminium, Nature, 166, 615 (1950). 3654. Noltingk В. E., Neppiras E. A., Ca¬ vitation Produced by Ultrasonics, Proc. Phys. Soc., 63, 674 (1950). 3655. Noltingk В. E., Neppiras E. A., Ultra¬ sonic Soldering Irons, Journ. Sci Instr., 28, 50 (1951). 3656. Nomoto O., Ultrasonic Waves, Velocity and Absorption of Sound, Tokyo, 1948.
Библиография 663 .3657. N о m о t о О., Molecular Acoustics, Tokyo, 1940. 3658. N о m о t о О., Eine Methode zur Bestimmung der z-Achsen von Quarzplatten, die nach der я-Richtung geschnitten sind und zur Bestimmung der Richtungen, nach denen Quarzplatten leicht brechen, Nature, 164, 359 (1949). 3659. N о m о t о О., Geometrical Optical Theory of the Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, 1. Approximate treatment, Bull. Kobayasi Inst. Phys. Res., 1, 42 (1951). 3660. N о m о t о О., Geometrical Optical Theory of the Diffraction of Light by Ultrasonic Waves, 2. Approximate treatment, Bull. Kobayasi Inst. Phys. Res., 1, 189 (1951). 3661. N о m о t о О., Equation of Dispersion of Sound in Non-ideal Gas, Bull. Kobayasi Inst., 1, 162 (1951). 3661a. N о m о t о О., Diffraction of Light by Ultraso¬ nic Waves at Oblique Incidence, Bull. Kobayasi Inst. Phys. Res., 2, 78 (1952). 3662. NomotoO., IkedaT., KishimotoT., Dispersion of Ultrasonic Waves in Ethylene, Journ. Phys. Soc. Japan, 7, 117 (1952); Bull. Kobayasi Inst. Phys. Res., 1, 286 (1951). 3662a. Nomoto O., Kishimoto Т., Velocity and Dispersion of Ultrasonic Waves in Electro¬ lytic Solutions, Bull. Kobayasi Inst. Phys. Res. 2, 58 (1952). 36626. Nomoto O., Kishimoto Т., Ikeda Т., Ultrasonic Absorption in Castor Oil, Bull. Ko¬ bayasi Inst. Phys. Res., 2, 72 (1952). 3663. Nomoto O., Okui S., Ikeda Т., Depen¬ dence of Ultrasonic Energy Density on the Medium in Which it is Produced, Bull. Kobayasi Inst. Phys. Res., 1, 221 (1951). 3664. Nordenskj old Т., Homquist K. S., Procces and Apparatus for the Treatment of Masses Containing Chocolate, Brit. Pat. No. 568771 (1943). 3665. Northwood T. D., A n‘d e r s о n D. V., Velocity Considerations in Pulse Propagation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 513 (1950). 3666'. N о u г у J., Etude de la vitesse des ultrasons dans les fluides au voisinage du point critique, Compt. Rend., 233, 516 (1951). 3667. N о u г у J., Velocity of Ultrasonics of 960 kc/s in Ethan in the Region of the Critical State, Compt. Rend., 234, 303 (1952). 3668. N u m a с h i F., Summary Report on the Research of Cavitation Phenomena, Japan Sci. Rev., 1, 1 (1950). 3669. N у b о r g W. L., Burkhard M. D., Spectra of Ultrasonic Edge Tones, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 61 (1949). 3670. Nyborg W. L., Burkhard M. D., Schilling H. K., Acoustical characteristics of Jet-Edge and Jet-Edge-Resonators Systems, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 293 (1952). 3671. Nyborg W. L., N e r t n e у R. J., Spen¬ cer J. W., Techniques for Exposing Biological Suspensions to Air-Generated Sound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 683 (1950). 3672. Nyborg W. L., Rudnick J., Schil¬ ling H. K., Experiments on Acoustic Absorption in Sand and Soil, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 422 (1950). 3673*. Oehmichen W., Ober den EinfluB der Frequenz auf die biologische Wirkung des Ultra¬ schalls untersucht am Walker-Carcinom der Ratte, Dissertation, Erlangen, 1952. 3674. Oestreicher H. L., Field and Impedance of an Oscillating Sphere in a Viscous-Elastic Compressible Medium with Application io Bio¬ physics, Journ. Acoust. oc. Amer., 23, 707 (1951). 3675. Ozdogan I., Determination des vibrations propres d’un quartz pieso-electrique prismatiquea l’aide du circuit et de l’interf£rometre acoustiaue de Pierce Rev. Fac. Sci. Univ. Istamb’ul, Ser. A12, 53 (1947). 3676. Ozdogan I., Natural Vibrations of Rectan¬ gular Quartz Plates and Determination of the Dispersion of Sound in Ethyl Ether, Univ. Islam- bul Fen. Fak. Мес., Ser. A14, 206 (1949). 3677. Ozdogan I., Dispersion of the Velocity of Sound in Ammonia, Univ. Istambul Fen. Fak. Мес., Ser. A15, 163 (1950). 3678*. OgataS. J., Die biologischen Wirkungen des Ultraschalls auf die Oberflachenspannung und den pH-Wert der Milch, Zs. Kinderheilkunde (Japan), 45, 1069 (1939). 3679*. Ogata S., Immunologische Studien an mit Ultraschall behandelten Vaccine-Virus, Zs. japan Infekt. Krankh. Ges., 14, 847 (1940). 3680*. Ogata S., Wirkungsmechanismus der Ultra¬ schallwellen auf Vaccine-Virus, Zs. Japan In¬ fekt. Krankg. Ges., 15, 14 (1941). 3681*. Ogata S., Kambayshi H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf die hemilyti- sche Wirkung des Saponins und des Digitonins, Mitt. med. Ges. zu Osada, 37, 1865 (1938). 3682*. Ogata S., Yokonawa Т., Ober den EinfluB von Ultraschall auf Oberflachenspannung und Viskositat einer EiweiBlosung, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 981 (1940). 3683*. OgataS., Yokonawa Т., Nagasa- w a S., Beitragezur Kenntnis des Mechanismus der physikalischen und biologischen Wirkungen der Ultraschallwellen, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 833,979, 1110, 1121 (1941). 3684*. Ogata S., Yoshida К., К a m b a у a- shi H., Hirao S., Ober den EinfluB von Ultraschall auf Adrenalin, Ephedrin und Histamin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 149 (1939). 3685*. О к i t s u H., Studien der Komplementbindungs- reaktion mit Ultraschall behandelter Antigene, Zs. japan Microb. Pathol., 33, 1301 (1939). 3686. О 1 m e r Ph., Dispersion des frequences des ondes acoustiques dans l’aluminium, Journ. Chimie Physique et Physico-chimie biologique, 45, 20 (1949). 3687. O’N e i 1 H. Т., Focusing Radiators, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 60 (1949). 3688. O’N e i 1 H. Т., Theory of Focusing Radiators, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 516 (1949). 3689. O’N e i 1 H. Т., Reflection and Refraction of Plane Shear Waves in Viscoelastic Media, Phys. Rev., 75, 928 (1949). 3690*. Or me a F., Sull’impiego degli ultrasuomi in terapia dermatologica, Minerva medica, 2, 97 (1950). 3691. Осадченко А. Ф., Диффракция акустиче¬ ских волн в трубах переменного диаметра, ЖТФ, 19, 616 (1949). 3692*. Osgood Т. Н., Biological and Psychological Effects of Ultrasonics, Amer. Journ. Phys., I, 48 (1949). 3693*. О s t e r G., Studies on the Sonic Treatment of Tobacco Mosaic Virus, Journ. Gen, Physiol., 31, 89 (1947).
664 Библиография 3694. О s t г о S к i A. S., Stambaugh R. В., Emulsion Polymerization with Ultrasonic Vibra¬ tion, Journ. Appl. Phys., 21, 478 (1950); Phys. Rev., 78, 358 (1950). 3695. Отпущенников H. Ф., Определение по¬ глощения ультраакустических колебаний в твер¬ дых и жидких средах, ЖЭТФ, 9, 229 (1939). 3695а. Отпущенников Н. Ф., К методике опре¬ деления скорости ультразвука в твердых телах, ЖЭТФ, 22, 436 (1952). 3696. Ots Н., A propos de nouveaux generateurs d’ultrasons a usages medicaux, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 396 (1950). 3697. Otto R., Liidtke М., Uber die Einwirkung von Schallwellen auf die Freilegung von Bastfa- sern nach Versuchen mit Flachsstroh, Naturwiss, 38, 118 (1951). 3698. Overton W. C., Ultrasonic Measurements in Metallic Berylium at Low Temperatures, Journ. Chem. Phys., 18, 113 (1950). 3699. Overton W. C., Prey R. H., Schmitt R. W., Squire C. F., Ultrasonic Velocity of Longitudinal and Transversal Waves in Metallic Beryllium at Low Temperatures, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 40 (1949); Phys. Rev., 75, 1309 (1949). 3700. Overton W. C., Jr., Swim R. Т., The adiabatic Elastic Constants of Rock Salt, Phys. Rev., 84, 758 (1951). 3701. Oyama H., Studien iiber Ultraschallwel¬ len, Elektr. Rev. (Japan), 21,96,272, 426 (1933), 3702*. Oyama H., Kasahara М., OgataS. J., Ober die Oxydations-, Warme- und Vermilchungs- wirkung von Ultraschall, Med. u. Biol. (Japan), 3, 433, 445 (1944). 3703*. Oyama H. et al., Untersuchung des durch Ultraschall bewirkten Erythrozytenzerfalls unter dem Mikroskop, Elektr. Rev. (Japan.), 29, 191 (1941). 3704. Oyama Т., Tanaka S., On the Emulsifi¬ cation of the Flotation Reagents by Means of Ultrasonic Waves, Sci. Rep. Res. Inst. Tokyo Univ. (A), 2, 925 (1950). 3705*. О z a k i М., Ober die Triibung einer Bakteri- enfliissigkeit und ihre Volumveranderung bei einer mehrere Stunden dauernden Ultraschall- behandlung, Zs. japan Mikrob. Pathol., 32, 1034 (1938).' 3706*. Ozaki М., Studien uber die Ultraschallein- wirkung auf Bakterien, Zs. japan Mikrob. Pathol., 33, 33, 499, 510, 692, 714 (1939). 3707*. Ozaki М., Okitsu H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf Antigen und Antigen- korper der Typhusbazillen, Zs. japan Mikrob. Pathol., 33, 1052 (1939). 3708*. Pace L., La terapia fisica con ultrasuono, Me- dicina Internazionale, 58, 135 (1950). 3709*. Patzold J., Zur Ultraschalltherapie, Die mechanischen Krafte und der Energieumsatz im Gewebe, Zs. f. phys. Therap. Bader- u. KH- maheilkunde, 2, 6 (1949). 3711*. P a t z о 1 d J. W., Guttner W., Bas- t i r R., Beitrag zum Dosisproblem in der Ultra- schall-Therapie, Strahlentherapie, 86, 298 (1952). 3712. Pagliaruolo V., Light Modulating System, Amer. pat. No. 2515054 (1950). 3713*. P a g n i e z Ph., De Г utilisation therapeu- tique des ultra-sons, La Presse Medicale, 50, 741 (1942). 3714*. Palm М., Histologische Gewebsveranderungen nach der Einwirkung von Ultrashall, Strahlen¬ therapie, 82, 445 (1950). 3715. Palme J., Production des ultra-sons, Rev. gen. Mecanique, 33, 128 (1949). 3716. Palme М., Contribution a Г etude de la sirene de Hartmann, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 260 (1950). 3717. Панченков Г. М., Вязкость жидких сме¬ сей, ДАН СССР, 51, 457 (1946). 3718. Р а р е R., Apparatur zur Beschallung biologischer Objekte unter definierten Bedingungen, Diplom- arbeit Max Planck Inst. f. Biophysik, Frank¬ furt/Main, 1951. 3719. P а о 1 i n e E., La propagazione degli ultrasuoni in mare, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 402 (1950). 3720. Parbrook H. D., Richardson E. G., Propagation of Ultrasonic Waves in Vapours Near the Critical Point, Proc. Phys., Soc. B65, 437 (1952). 3721. P a r f i t t G. G., Energy Dissipation in Solids at Sonic and Ultrasonic Frequencies, Nature, 164, 489 (1949). 3722. Parker J. G., Stavseth R. W., Ab¬ sorption of Sound in Argon, Nitrogen and Oxygen at Low Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 456 (1952). 3723*. P a г о w-S о u с h о n, 1st die Ultraschallthe¬ rapie reif fur die Praxis?, Arztl. Praxis, 2, No. 15 (1950). 3724. Parshad R., Supersonic Waves in Water- Alcohol-Sodium Chloride Mixture and Analysis of its Intermolecular Action, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 175 (1949). 3725. Parthasarathy S., Chari S. S., Srinivasan D., Ultrasonic Absorption in Various Liquids at 15mc/s, Naturwiss., 39, 483(1952). 3726. Parthasarathy S., Srinivasan D., Chari S. S., Absorption of Ultrasonics in Li¬ quids from Thermal Considerations, Nature, 166, 828 (1950). 3726a. Parthasarathy S., Sriniva sanD., Chari S. S., Determination of Ultrasonic Ab¬ sorption in Liquids at 5 mc/s from Thermal Conci- deration, Naturwiss., 38, 544 (1952). 3727*. P a s 1 e r H., Der EinfluB der Temperatur des Beschallungsmediums aufdie Ultrasc.hallreaktion bei jugendlichen Hundeknochen, Dissertation, Erlangen, 1949. 3728. P a s s a u P., Separation by a Sound Wave of the Constituents of a Mixture of Gases of Dif¬ ferent Masses, Ann. Soc. Sci., Brussels, 62, 40 (1948). - 3729. P a s t о r i М., Wave Propagation in Anisotropic Continua and Corresponding Principal Directions, Nuovo Cimento, 6, 187 (1949). 3730*. Paul K-, Hoffmann G., Ultraschallbe- handlung in der Chirurgie, Med. Welt, 20, 828 (1951). 3731. Pearson H. S., Reflections of High Frequent¬ ly Sound from Submerged Plates, Dissertation, Mass. Inst, of Technol., 194871949. 3732. P e 1 1 a m J. R., Squire C. F., Ultrasonic Velocity and Absorption in Liquid Helium, Phys. Rev., 72, 1245 (1947). 3733. P e r 1 о О., Les ultrasons, technique d’avenir. Ses possibilitees dans l’industrie papetiere, Pa- peterie, 71, 291 (1949).
Библиография 665 3734. Пешков В. П., Скорость второго звука от 1,3 до 1,03, К, ЖЭТФ, 18, 950 (1948). 3735. Р е t е г 1 i n A., La birefringence acoustique des liquides purs, Journ. de phys. et rad., 1, 45 (1950). 3737. Petermann L., Utilisation de matieres pho- sphorescentes pour la detection d’ultrasons, Helv. phys. Acta, 24, 596 (1951). 3738. Petermann L., New Photographic Method of Detecting Ultrasonic Radiation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 416 (1952). 3739*. Peters G., Die Wirkung der Ultraschallwellen auf das Zentralnervensystem, Strahlentherapie, 79, 653 (1949). 3740*. Peters G., Morphologische Untersuchungen iiber die Wirkung von Ultraschallwellen auf das Zentralnervensystem, Fortschr. Neurologie, 17, 85 (1949). 3741. Peters G., Ultraschallwirkung auf das Nerven- system, Der Ultraschall in der Medizin (Kon¬ greBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 166. 3742. Peters G., Experimentelle Ultraschallscha- den am Gehirn, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 60 (1951). 3743. Petersen W., Untersuchungen iiber die Beein¬ flussung der Schwimmaufbereitung durch Ultra¬ schall, Zs. Erzbergbau u. Metallhiittenwesen, 4, 61, 141 (1951). 3744. Peterson L. E., Dart S. L., Artificial fibers, Amer. pat. No. 2484014 (1949). 3745. P e t r a 1 1 i a S., Ultrasonic Interferometry in Gases, I, Nuovo Cimento, 7, 705 (1950). 3746. P e t r a 1 1 i a S., Propagation of Ultrasonics in Ferromagnetics, Atti Acad. Naz. Lincei, 10, 146 (1951). 3747. Petrallia St., Cevolani М., Velocita di ultrasuoni nei liquidi soprafusi, Ricerca, 21, 1623 (1952). 3748*. Petschke H., Die Wirkungen des Ultra¬ schalls am Menschen und seine medizinische Verwendung, Kosmos, 45, 221 (1949). 3749*. Pezold F. A., Zur Problematik der Ultra¬ schalltherapie in der inneren Medizin, Arztl. Wschr., 5, 195 <1950). 3750*. Pezold E. A., Ober die Wirkungsweise des Ultraschalles, Berl. med. Zs., 2, 106 (1951). 3751*. Pezold F. A., Zur Frage des Ultraschall- schadens, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 1 (1951). 3752*. Pezold F. A., Zur Frage des bakteriziden Effektes der Ultraschallwellenenergie im tieri- schen Gewebe, Arztl. Wschr., 6, 108 (1951). 3753*. Pezold F. A., Zur Indikation und Technik der Ultraschalltherapie in der internen Klinik, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 661 (1950). 3754*. Pezold F. A., Der EinfluB der Ultraschall¬ wellenenergie auf atiologisch verkannte neural- gische Beschwerden, Arztl. Wschr., 6, 440 (1951). 3755*. Pfander F., Durch Ultraschall ausgeloster thermischer Nystagmus, Zs. f. Hals- usw. Heil¬ kunde, 1, 512 (1949). 3756*. Pfander F., Theismann H., Ober das Auftreten von Reizhusten bei der Anwendung von Ultraschall im Halsgebiet, Strahlentherapie, 80, 313 (1949). 3757. Pfef ferkorn G., Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Kalkspat und dessen Real- kristallisation, Optik, 7, 208 (1950). 3758. P h a r r i s G., Ultrasonic Sickness, Ind. Hyg- Quat., 9, 57 (1948). 3759*. Pfeiffer G., Vergleichende Untersuchungen iiber die Wirkung der Ultraschallwellen in der Nahe der Wasser-Luft-Grenzflache und im fort- laufenden Wellenfeld, Dissertation, Erlangen, 1950. 3760. Philip’s Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Pie- zoelektrisches Element, Finn. pat. No. 24756 (1947). 3761. Pielemeier W. H., Analysis of a Bat’s Warning Cry, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 551 (1949). 3762. Pielemeier W. H., Some Effects of Cavita¬ tion near 30 cps, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 224 (1951). 3763. P i e г с e G. W., The Songs of Insects: with Re¬ lated Material on the Production, Propagation, Detection and Measurement of Sonic and Su¬ personic Vibrations, Cambridge, 1948 p., 329. 3764. Pierce J. J., Ultramodern Supersonics and X-Rays, Met. Progr., 56, 62 (1949). 3765. P i 1 1 о k a t A., Ober die Behandlung von Po- tenzstorungen mit Ultraschall, Arztl. Praxis, 2, No. 35 (1950). 3766. P i 1 1 о k a t A., Bisgaardscher Kompressi- onsverband und Ultraschall bei Ulcus cruris, Zs. f. Haut- u. Geschlechtskrankheiten, 10, 193 (1951). 3767*. P i 1 1 о k a t A., Zur Frage des EinfluBes ver- schiedener Formen des Ultraschalls auf die Do- sierung, Berl. med. Zs., 2, 326 (1951). 3768*. P i 1 1 о k a t A., Was fiir Anforderungen sind hinsichtlich der Konstruktion eines leistungs- fahigen Ultraschallgerates zu stellen, Med. Techn., 5, 48 (1951). 3769*. P i 1 1 о k a t A., Die Halswirbelsaule als Krank-heitsfaktor, Deutsche Gesundheitswesen, 6, 909 (1951). 3770*. P i 1 1 о k a t A., Die Ultraschall-Behandlung des Bandscheibenvorfalls im Bereich der Lenden- wirbelsaule, Deutsche Gesundheitswesen, 6, 1194 (1951). 3771. Pimonow L., A High Power Ultrasonic Siren. Ann. Telecommun., 6, 23 (1950). 3772. Pimonow L., A New Improved Model of Ultrasonic Siren, Ann. Telecommun., 6, 337 (1951). 3773. Pinkerton J. М. М., The Absorption of Ultrasonic Waves in Liquids and its Relation to Molecular Constitution, Proc. Phys. Soc., 62, 129 (1949). 3774. Pinkerton J. h\. М., On the Pulse Method of Measuring Ultrasonic Absorption in Liquids, Proc. Phys. Soc., 62, 286 (1949). 3775. Pinkerton J. М. М., The Interpretation of Ultrasonic Absorption Measurements in Liquids, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussely 1951, Коп. VI, Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 117. 3776. P i n о i r R., Measures Relatives de Tenergie ultrasonores dans l’eau, Journ. chim. phvs., 44, 254 (1947). 3777. Pinoir R., Pouradier J., Action des ultrasons sur les couches sensibiles, Journ. chim. phys., 44, 261 (1947). 3778. Piper W. E., Feststellen von Fehlern in festen Korpern, besonders Korpern rauchlosen Pulvers, Amer. pat. No. 2524208 (1950).
666 Библиография 3779. Pittsburgh Paint & Varnish Production Club., Pigment dispersion by Means of the Ultrasonora- tor, Offic. Digest Federation Paint & Varnish Produc. Club. No. 198, 781 (1949). 3780. Pochapsky Т. E., Quimby S. L., Tem¬ perature Variation of the Compressibility of Mol¬ ten Sodium, Phys. Rev., 79, 892 (1950). 3781*. Poethen H., Ultraschallbehandlung des Asthma bronchiale, Med. Klinik, 44, 1234 (1949). 3782. Pohlman R., Werkstoffuntersuchung nach dem Schallsichtverfahren, Die Technik, 3, 465 (1948). 3783. Pohlman R., Ober die Moglichkeit zerstorungs- freier Werkstoffpriifung mittels Ultraschall-Ab- bildungen, Schweiz. Bauztg., 67, 85 (1949). 3784. Pohlman R., Die Ultraschalltherapie in ihrer heutigen Entwicklung, Schweiz, med. Wschr., 79, 754 (1949). 3785*. Pohlman R., Ober die mechanische und chemische Festigkeit biologischer Substanzen als Beitrag zum ultraschalltherapeutischen Wirkungs¬ mechanismus, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 131. 3786. Pohlman R., Strahlungsfelder und Dosierungs- fagen, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 1 (1950). 3787. Pohlman R., Lafit sich Ultraschall in der Chemie nutzbringend anwenden?, Angew. Chem., 62, 486 (1951). 3788*. Pohlman R., Ober die Moglichkeiten des Ultraschalls in Therapie und Diagnose, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 664 (1950). 3789*. Pohlman R., Zum Dosierungsproblem bei der Ultraschalltherapie, I, Ultraschall in der Medi¬ zin, 5, 15 (1952). 3790*. Pohlman R., Fiedler G,, Ober das Problem der Abstrahlungsmessung in der Ultra¬ schalltherapie, Arztl. Forsch. 3, 521 (1949). 3791. Полоцкий И. Г., О люминесценции жид¬ костей в улыразвуковом поле, ЖФХ, 22, 787 (1948). 3792*. Ponzio М., Gli ultrasuoni on biologia e te- rapia, Minerva Medica, 2, 85 (1950). 3793. P or rec a F., Sulla distribuzione di intensita nei reticoli ultrasuonori, Nuovo Cimento, 7, 171 (1950). 3794. Porreca F., Alcune particolarita sull compor- tamento degli ultrasuoni nei liquidi, Nuovo Cimento, 8, 521 (1951). 3795*. Port J., Meine Erfahrungen iiber die Dosierung in der Ultraschall-Therapie, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 66 (1951). 3796*. Portmann М., Barbe L. J., Effects de ultra-sons sur Г Oreille; Etude experimental, Compt* Rend. Soc. Biol., 145, 572 (1951). 3797*. Portmann G., Portmann М., Bar¬ be L. J., Ultraschall hoher Frequenz und das О hr, Semaine Hopitaux, Paris, 28, 283 (1952). 3798. Prakash D.,Saxena P. N., Srivasta- v a A. М., Ultrasonic Velocity in Potassium Chloride Solutions in the Region of their Negative Viscosities, Nature, 168, 522 (1951). 3799*. Preiix T. de, Observations cliniques et radio- logiques apres traitment de 200 cas de Coxarthro- se par les ultrasons, Praxis (Schweiz), 40, 537 (1951). 3800. Price W. J., Acoustical birefringence Phys. Rev. 74, 1889 (1948); 75, 992 (1949). 3801. Price W. J., Ultrasonic Measurements on Ro- chele Salt Crystals, Phys. Rev., 75, 946 (1949). 3802. Price W. J., Huntington H. B., Acoustical Properties of Anisotropic Materials, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 32 (1950). 3803. Protzman Th. F., Transition Temperatures of Methyl Methacrylate Polymers at Ultrasonic Frequencies, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 11 (1949), Phys. Rev., 75, 1627 (1949). 3804. Protzmann F. Т., Transition Temperatures of Methyl Methacrylate Polymers at Ultrasonic Frequencies, Journ. Appl. Phys., 20, 627 (1949). 3805. Prudhomme R. O., Luminescence provo- quee par les ultrasons dans les liquides, Journ. chim. phys., 46, 318 (1949). 3806. Prudhomme R. O., Sur la depolymerisation par les ultrasons, Journ. chim. phys., 47, 795 (1950). 3807. Prudhomme R. O., Sur la depolymerisation par les ultrasons, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 278 (1950). 3808. Prudhomme R. O., Role de la cavitation dans les effets produits sur les liquides par les ultrasons, possibilites de son evalution, Collo¬ quium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI, Acad. Weten, Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 182. 3809. Prudhomme R. О., Grabar P., Depo¬ lymerisations sous Taction des ultrasons, Journ. chim. phys., 46, 667 (1949). 3810. Prudhomme R. O., Grabar P., De facti¬ on chimiques des ultrasons sur certaines colutions aqueuses, Journ. chim. phys., 46, 149, 323(1949.) 3811. Prudhomme R. O., Grabar P., A pro- pos de 1’extraction des constituants cellulaires par les ultrasons, Ann. de l’Inst. Pasteur, 76, 460 (1949). 3812. П у м п e p E. Я-, О методике измерения погло¬ щения ультразвука, ДАН СССР, 49, 581 (1945). 3813. Р us a t N., The Velocity of Sound in a Real Gas as Function of the Pressure, Rev. Faculte des Sci. de l’Univ. d’Istambul, A17, 46 (1952). 3814. Quarles G. G., Effects of Sonic Vibrations on Packed Granular Materials, Ind. Eng. Chem., 44, 213 (1952). 3815. Radiamant A. G., The Manufactury of Metal Articles by Sintering a Powder Mixture, Schweiz, pat. No. 234822 (1945). 3816. Radio-Corporation of America (tibertr. von Irving (Wolff), Reinigen von Fliissigkeiten unter Vernich- tung von Bakterien, Amer. pat. No. 2417722 (1942). 3817*. R a j e w s k у В., Ultraschall vom biophysika¬ lischen Standpunkt aus, Arztl. Forsch., 3, 235 (1949). 3818. Ramachandra B. A., A New Method Ultra¬ sonic for Determining Elasting Constants, Current Sci., 19, 148 (1950). 3819. Rank D. H., Shull E. R., A x f о r d D. W. E., Hypersonic Velocity in Acetone at Low Tem¬ peratures, Nature, 164, 67 (1949). 3820. Rankin A. C., Practical Butt Weld Inspec¬ tion, Welding, 18, 199 (1950). 3821. Rankin A. C., Boyle C. J.,Moriarty C. D., Seguin B. R., Warmerisse in Schmiede- stiicken fiir Turbinen- und Generatorlaufer, Mech. Eng., 72, 559 (1950). 3822*. Rankl W., Schmid J., Beeinflussung der Thrombokinaseaktivitat durch Ultraschal,i Wien. Zs. innere Med., 31, 385 (1950).
Библиография 667 3823.* R а о R. V. G. S u n d а г о, Elastic Constants of Sodium Chlorate and Sodium Bromate, Current Sci., 18, 204 (1949). 3824. R a о R. V. G. S и n d a г о, A Modified Method for Determination of Elastic Constants of Crystals, Proc. Indian Acad. Sci., A28, 475 (1948). 3825. R a о R. V. G. S и n d a r o, Elastic Constants of Lithium Fluoride, Current Sci. India, 18, 336 (1949). 3826. Rao R. V. G. S и n d a r o, The Elastic Con¬ stants of Sodium Tartrate and Rochelle Salt, Proc. Indian Acad. Sci., 30, 173 (1950). •3827. Rao R. V. G. S и n d a r o, Elastic Constants of Orthorhombic Sulfur, Proc. Indian Acad. Sci., 32, 275 (1950). 3828. Rao R. V. G. S и n d a r o, Elastic Constants of the Heptahydrates of Magnesium and Zinc Sulfates, Proc. Indian Acad. Sci., A32, 365 (1950). 3829. Rao R. V. G. Sundaro, Balakrish- n a n T. S., Elastic Constants of Ammonium Chloride and Ammonium Bromide, Proc. Indian Acad. Sci., 28, 480 (1949). 3830. Rao B. Ramachandro, Diffraction of Light by Superposed Ultrasonic Waves, Proc. Indian Acad. Sci., A29, 16 (1949). 3831. Rao B. Ramachandra, A New Method for Measuring Velocities of Ultrasonic Waves in Liquids, Nature, 166, 742 (1950). 3832. Rao B. Ramachandra, Ultrasonic Velo¬ cities in Liquids by a New Method, Proc. Indian Acad. Sci., A34, 24 (1951). 3833. Rao, Seshagiri Т., Elastic Constants of Barvtes and Celestite, Proc. Indian Acad. Sci., 33, '251 (1951). 3834. Rassweiler G. М., Erwin W. S., Auto¬ matic Sonic Measuring Means, Amer. pat. No. 2431234 (1947). 3835. Rath H., Uber die Verwendung des Schalles in der Textilveredlung, Textil Praxis, 5, 596 (1950). 3836. Rath И., M e г к H., Die Beeinflussung des .Farbens durch Schallwellen, Meliand Textilber., 33, 211 (1952). 3837. R а и К. L., Messung der Abklingszeiten bei der Fluoreszenz, Optik, 5, 277 (1949). 3838. Raudszus O., Vorsatztuben fur elektromedi- zinische Ultraschallgerate, Ultrakust-Mitteil., 1, No. 3 (1948). 3839. Ray G., Neue Entkeimungsverfahren fur Milch, Lait, 31, 375 (1951). 3840. Rayleigh, On the Pressure of Vibrations, Phil." Mag., 3, 338 (1902), Collected Papers, 5, 41. 3841. Raynaud М., Nisman B., Prudhom¬ me R. O,, Extraction de la toxine tetanique a partir des corps microbiens par les ultrasons. Compt. Rend., 230, 1370 (1950). 3842. R e i с h e 1 М., La recherche des defauts dans les pneus mecaniques par les ondes ultrasoniques, Techn. Auto Aer. 36, 30 (1945). 3843*. Reid J. М., Wild J. J., Ultrasonic Ran¬ ging for Cancer Diagnostisis, Electronics, 25, No. 7, 136 (1952). 3844. Reinhart F., Der Ultraschall und seine Anwendung in der Silikattechnik Sprechsaal Ke- ramik, Glas, 85, 67 (1952). 3845*. Reinhart W., Ultraschallwirkung auf Pe- nicillinlosungen, Wien. klin. Wschr., 62, 886 (1950). 3846. R e n a и d P., Note de laboratoire sur l’appli- cation des ultrasons a la preparation de composes organo-metailiques, Bull. Soc. Chim., (5), 17, 1044 (1950). 3847. R e n a и d P., Sur quelques proprietes physiques et chimiques de la cavitation ultra-sonore, Journ. chim. phys., 48, 336 (1951). 3848*. R e n f e r H. F., Friiheffekte der Ultraschall¬ therapie, Praxis (Bern.), 39, 152 (1950). 3849*. R e и s s e W., Die Wirkung des Ultraschalles auf die biologische Substanz, Med. Technik, 3, 131 (1949). 3850. Reverey G., Die zerstorungsfreie Priifung von Isolatoren, Elektrotechn. Zs., A73, 451 (1952). 3851. Ribchester E., A New Frequency-Modula- tion Method for Measuring Ultrasonic Absorption in Liquids, Nature, 165, 970 (1950). 3852. Ribeiro de Arruda P., Ultraschallerzeu- ger mit piezoelektrischem Quarz fur allgemeinen Laboratoriumsgebrauch, 4. Sudamerikan Chemie- kongrefi, Santiago, 1948, S. 9. 3853. R i b i E., Uber den Feinbau der Viscoseseide, Ark. Kemi, 2, 551 (1951). 3854. R i с h S. R., R о s e n A. H., Sonic Navigation System, Electronics, 21, 92 (1948). 3855. Rich St. R., Roth W., Ultrasonic Automa¬ tic Viscosity Measurement, Phys. Rev., 87, 235 (1952). 3856. Richards J. R., Pember E. J. A Pulse Phase Comparison Method for the Measure¬ ment of Sound Velocity in Semisolid Substances, Journ. Acoust. Soi*. Amer., 21, 63 (1949). 3857. Richardson C. N., Ammonia Synthesis, Amer. pat. No. 2500008 (1947). 3858. Richardson E. G., Some Applications of Acoustics in British Industry, Technischweten- schappelik tijdschrift, 49 (1949). 3859. Richardson E. G., Applicazione industriali degli ultrasuoni, Ric. Sci., 19, 816 (1949). 3860. Richardson E. G., Ultrasonics in Fluids, Nature, 164, 772 (1949). 3861. Richardson E. G., Elastische Flussigkei¬ ten, Acta Phys. Austriaca, 5, 390 (1951). 3862. Richardson E. G., Aspects of Ultrasonic Viscosity. Colloquium over Ultrasonore Trillin¬ gen, Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 15. 3863. Richter G., Uber den Energiestrom im Schall- feld flussiger Medien, Zs. f. Phys., 125, 98 (1948). 3864. R i e d e 1 O., Ein Schallstrahlungsdruck als Resonanzerscheinung, Naturforschung, 5a, 127 (1950). 3865. Rigg W. H., Laufzeitmessungen von Ultra¬ schallwellen durch heifie Gase, Wireless World, 56, 9 (1950). 3866. R i n e s R. H., Sound Ranging System, Amer. pat. No. 2528725 (1950)* No. 2528726 (1950). 3867. Rines R. H., Sonic Picture System, Amer. pat. No. 2528727 (1950); No. 25287 0 (1950). 3868. Rines R. H., Sound Receiving Method and Sy¬ stem, Amer. pat. No. 2528728 (1950). 3869. Rines R. H., Object Detecting System Produ¬ cing a Visible Likeness of the Object, Amer. pat. No. 2528729 (1950). 3870. Roberts A., Ultrasonic Applicator, Radio News, Radio-Electronic Dept., 12, No. 1, 3 (1949). 3871. Roberts A., Ultrasonic Echo-Sounding Equip¬ ment for the Blind, Radio, Telev. News., 12, 6, 28 (1949).
668 Библиография 3872. Robinson P. S.; Erhohung der Leistung von warmeaustauschern durch Schall- oder Uberschall- wellen, Amer. pat. Nr. 2514797 (1950). 3873*. R о с с h i G., Gli ultrasuoni in medicina, Mi nerva medica, 2, 412 (1949). 3874*. Roderick R. L., Truell R., TheMeasu- rement of Ultrasonic Attenuation in Solids by the Pulse Technique and Some Results in Steel, Journ. Appl. Phys., 23, 267 (1952). 3875. Roever W. L., Elastic Wave Propagation, Phys. Rev., 85, 744 (1952). 3876. Rogers T. F., Johnson S. J., Some Magneto-acoustic Effects in Nickel, Journ. Appl. Phys., 21, 1067 (1950). 3877. Rohner F., Zerstorungsfreie Werkstoffprii- fung, Schweiz. Arh. angew. Wiss., 10, 289 (1948). 3879. Roll A., Uber den EinfluB von Ultraschall auf elektrolytische Vorgange, Metallkunde, 41, 339, 413 (1950); 42, 238, 271 (1951). 3880. Roll A., Die Beeinflussung elektrochemischer Vorgange durch Schall und Ultraschall, Metall- oberflache, 4(B), 49, 65, 81 „(1952). 3881. Roll A., Schrag G., Uber den EinfluB von Ultraschall auf elektrolytische Vorgange, III, Zs. Metallkunde, 42, 197 (1951). 3882. Розенберг JI. Д., Звуковой клин и одно¬ родная звуковая линза, ЖТФ, 18, 11 (1948). 3883. Розенберг JI. Д., Вогнутые ультразвуко¬ вые излучатели, Усп. физич. наук, 39, 456 (1949). 3884. Розенберг JI. Д., Развитие работ по фоку¬ сированию звука, Изв. АН СССР, 13, 710 (1949). 3885. Розенберг JI. Д., О фокусировании звуко¬ вых волн параболическим зеркалом, ЖТФ, 20, 385 (1950). 3886. Rosenberg М. D., Gaseous Cavitation in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 454 (1952). 3887. Rosenberg P., Supersonic Training Device, Amer. pat. No. 2518938 (1950). 3888*. Rosenberger H., Uber den Wirkungsme- chanismus der Ultraschalltherapie, insbesondere bei Ischias und Neuralgien, Chirurg, 21, 404 (1950). 3889. Rosenthal A. H., Television Picture Storage. A New Method of Electronic Storage Excitation of Television Receiving Screens, Electronic Eng., 14, 578, 600 (1942). 3890. Rosenthal A. H., Storage in Television Re¬ ception, Electronics, 14, No. 10, 46, 115 (1941). 3891. Rosenthal A. H., Television Receiving Sy¬ stem, Amer. Pat. No. 2270232 (1942). 3892. Rosenthal A. H., Problems of Theater Tele¬ vision Projection Equipment, Journ. Soc. Motion Picture Eng., 45, 218 (1945). 3893. Rosenthal A. H., Machine for Mechanical¬ ly Working-Materials, Amer. pat. No. 2452211 (1948). 3894. Rosenthal A. H., Apparatus for Dispensing Liquid Fuel, Amer. pat. No. 2453595 (1948). 3895. Rosenthal A. H., High Vacuum Pump, Amer. pat. No. 2435548 (1948). 3896. Rosenthal A. H., Light Modulation by Ca- thoderay Orientation of Liquid-Suspended" Par¬ ticles, Amer. pat. No. 2481621 (1949). 3897. Rosenthal A. H., Device for Dispensing Liquid Fuel into Combustion Air of Furnaces, Amer. pat. No. 2481620 (1949). 3898. Rosenthal A. H., Color Television Recei¬ ving Apparatus, Amer. pat. No. 2513520 (1950). 3899. Rosenthal L. A., Peterson T. A., The Measurement of the Series-Resonant Resis¬ tance of a Quartz Crystal, Rev. Sci., Instr., 20, 426 (1949). 3900. Rost H. F., Claes son P. H. E., Sub¬ aqueous Sound Transmission System for Object Detection, Amer. pat. No. 2536771 (1951). 3901. R о t h W., Scattering of Ultrasonic Radiation in Polycrystalline Metals, Journ. Appl. Phys., 19, 901 (1948). 3902. Rothenberg H., Pielemeier W. H., Ultrasonic Absorption in Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 81, (1950). 3903*. R о u у e г М., Prudhomme R. O., G r a- bar P., Action des ultrasons sur les antigenes, Proc. of 4. International Congress for Microbiolo¬ gy, Kopenhagen, 1947, p. 330. 3904. Rowe R. G., Sonic Tests Grade Abrasive Wheels, Steel, 126, 74 (1950). 3904a. Рубан E. JL, Долгополов H. H., О воздействии ультразвуковых колебаний на ран¬ ние фазы развития растений, ДАН СССР, 84, 623 (1952). 3905. R и с с i Е., Dissoziatione delle brucelle da ult¬ rasuoni, Giornale di Bacteriologia e Immunologia, 41, 171 (1949). 3906. Rudiger O., Fortschritte in der zerstorungs- freien Werkstoffpriifung mit Ultraschall, Stahl u. Eisen, 70, 561 (1950). 3907. Rudiger O., Die zerstorungsfreie Werkstoff- priifung durch Ultraschall, der Maschinenscha- ' den 24, 29 (1951). 3908. Rudiger O., Ultraschall-Impulse und ihre Anwendung zur zerstorungsfreien Werkstoff- priifung, Techn. Mitt. Essen, 43, 1 (1950). 3909*. Ruska H., Schwarz W., Elektronenmi- kroskopische Untersuchungen am Ligamentum suspensorium des Rinderauges, Zs. wiss. Mikro- skopie, 60, 181 (1951). 3910. Russel J. V., Application of Ultrasonic Tes¬ ting to Steel Plat Metallurgical Control, Non-Destru¬ ctive Testing, 8, 7 (1949). 3911*. Rust H. H., Einige kritische Betrachtungen zur Ultraschall-Therapie, Deutsche med. Wschr., 74, 1505 (1949). 3912. Rust H. H., Ein neues Verfahren zur Sichtbar- machung des Ultraschalls, Umschau, 50, 431 (1950). 3913. Rust H. H., Die elektroakustische Wandlung mittels Magnetostriktion unter besonderer Be- riicksichtigung der Strahlung von technischen Transformatoren, Zs. angew. Phys., 2, 487. (1950). • 3914. Rust H. H. Uber die Erzeugung von Ultra¬ schall durch Elektrostriktion, Zs. angew. Phys., 2, 293 (1950). 3915*. Rust H. H., Die Schalltherapie luftgefullter Korperhohlen, Deutsche med. Wsc.hr., 75, 1629 (1950). 3916. Rust H. H., Kritische Betrachtungen zur Dielektrometrie von Fliissigkeiten, Angew. Chem., 63, 43 (1951). 3917. Rust H. H., Die elektroakustische Wandlung mittels Magnetostriktion unter besonderer Beriick- sichtigung der Strahlung von technischen Trans¬ formatoren, Zs. angew. Phys., 2, 487 (1950). 3918. Rust H. H., Ultraschall-Erzeugung mittels Vollumenmagnetostriktion, Zs. angew. Phys., 3, 9 (1951).
Библиография 669 3919. Rust Н. Н., Quarz-Ultraschallgeber fur hohe Belastungen, Naturwiss., 38, 235 (1951). 3920. Rust H. H., Untersuchungen zur Klarung eini- ger chemischer Wirkungen des Ultraschalls, Angew. Chem., 64, 162 (1952). -3921. Rust H. H., Die wirtschaftliche Erzeugung von Ultraschall mit elektroakustischen Wandlern fur die Industrie, Elektrotechn. Zs., 73, 261 (1952). 3922. Rust H. H., Ultraschall-Bildumwamdlung mit¬ tels thermisch bewirkten Farbumschlages, Angew. Chem., 64, 308 (1952). 3923. Rust H. H., В ai litis E., Kritische Bet¬ rachtungen iiber die linearmagnetostriktive Ultra- schallerzeugung mittels tonpilzartiger Schwingge- bilde, Akustische Beihefte, 89 (1952). 3924. Rust H. H., Drubba H., Die plastische Sichtbarmachung von Ultrashallfeldern durch Er- niedrigung der Grenzflachenenergie, Kolloid. Zs., 127, 38 (1952). 3925*. Rust H. H.5 Drubba H., Membranveran- derungen durch Ultraschall, Arztl. Wschr., 7, 509 (1952). 3926*. Rust H. H., F e i n d t W., Untersuchungen zur Klarung der Ultraschall Hamolyse, Naturwiss., 38, 248 (1951). 3927*. Rust H. H., F e i n d t W., Einige Ultra- schallwirkungen auf die lebende Zelle und ihre moglichen Folgen fur den Organismus, Ultraschall in der Medizin, 5, 22 (1952). 3928. Rust H., Haul R., Studt H. J., Ver- wendung chemischer Reaktionen zur akustischen Bildwandlung, Naturwiss., 36, 374 (1949). 3929. Rust H. H., Studt H. J., H a u 1 R., Verfahren zur Herstellung schalloptischer Abbil- dungen, DBP, Nr. 842548 (1949). 3930. Rust H. H., P i 1 z P., Die Wirkkomponenten der Ultraschallerzeugung mit Hilfe von ferromag- netischen Sedimenten, Zs. angew. Phys., 3, 379 (1951). 3931. Rutgers A. J., Jacobs G., Supersonic V ibration Potentials in Colloidal Solutions, Col- • loquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p.210. 3932. Rutgers A. J., V i d t s J., Supersonic Vib¬ ration Potentials (Debye Effects) in Colloidal Solutions, Nature, 165, 109 (1950). 3933. Rylander A. E., Inspect with Ultrasonic Waves, The Tool Engineer, January, 29 (1949). 3934. Sack H. S., Aldrich R. W.,‘ Elastic Los¬ ses of Elastomers at Ultrasonic Frequencies, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 11 (1949); Phys. Rev., 75, 1285 (1949). 3935*. Sachs H. W., Wegener G., Tierexperi- mentelle Untersuchungen zur Frage der Schwan- gerschaftsunterbrechung durch Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 55 (1951). 3936. S a к u r a i H., Der EinfluB von Ultraschall auf Fette und Ole. I—III, Journ. Chem. Soc. Japan., 54, 246, 280, 325 (1951). 3937. Salmon V., Suggested Reference Level No¬ menclature, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 707 (1948). 3938. Samuel E. W., S h a n к 1 a n d R. S., The Sound Field of a Straubel X-cut Crystall, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 589 (1950). 3939*. S a n a d a Y., Ober die biologische Wirkung des Ultraschalls, Mitt, japan Radio. Ges., 12, 122 (1934). 3940. SandenK., Zur akustischen Impedanztransfor- mation beim piezoelektrischen Ultraschallgeber, Dissertation, Techn. Hochschule, Hannover, 1949. 3941*. Sanden K-, Schalleistungsmessung in der Therapie und die Grenzen ihrer dosimetrischen Anwendbarkeit, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 45. 3942*. Sanden K., Zur Technik der Ultraschall- Therapiegerate, Rontgenphotographie, 3, 195 (1950). 3943. Sanden K., Zur akustischen Impedanztrans- formationbeim piezoelektrischen Ultrascchallgeber, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 284 (1950). 3944:: .Sanden K., Einige Bemerkungen zum bio- physikalischen Wirkungsmechanismus des Ultra¬ schalls, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 513 (1950). 3945*. Sanguinetti I., Bussi L., Fanuc- c h i F., Effetti dell'energia ultrasonora sul tron- chi nervosi periferici, Biologica Latina, 3, 469 (1950). 3946. Santamari a L., Castellani A., Le¬ vi F. A., Prime Ricerche sulla inattivazione del¬ la jaluronidasi per effetto degli ultrasuoni, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2, 516 (1950). 3947. Santamaria L., Castellani A., Le- v i F. A., Inattivazione della jaluronidasi per effetto degli ultrasuoni, Boll. Soc. Ital. Biologia, Sperimentale, 26, Nr. 7, 924 (1950). 3948*. Santoro R. R., Sommersguter G. F., Estado actual de la ultrasonoterapia, Prens Med. Argent., 37, 2855 (1950). 3949. S a p p a O., Sonda ultrasonora per resame die difetti nei metalli, Assoc. Teen. Auto, 1, 20 (1948). 3950. Sasagawa K-, EinfluB von Ultraschall auf Sprossen, Bliitenstand und Blatterveranderung der Trichterwinde, Zs. japan physiol. Ges., 3, Nr. 6 (1936). 3951*. Sasagawa K., Suzuki М., Ober die Reizbarkeit von Muskelnerven durch Ultraschall, Kokumin Igaku (Japan), 16, Nr. 1 (1939). 3952. S a t a N., Ober das durch Zersetzen von Schwe- felwasserstoffwasser hergestellte disperse System von Schwefel und dessen Reaktion mit disper- sem Quecksilber, Bull. Chem. Soc. Japan, 12, 536 (1937). 3953. Sata N., Harisaki Y., Ober die Wirkung von Ultraschallwellen auf die Emulsionspolyme- risation von Vinylazetat, Kolloid. Zs., 124, 36 (1951). 3954. Sata N., Okuyama H., С h u j о К., Ober die Ultraschall-Depolymerisation von Polyvi- nylalkohol, VIII. Ober die Wirkung von Ultra¬ schallwellen auf die Kolloide, Kolloid. Zs., 121, 46 (1951). 3955*.^S a t о m i М., Die Arbeiten der japanischen Arzte iiber die Ultraschallwellen, Nisshin-Igaku, 29, 649, 829, 953 (1940). 3956. Sautet J., Audouin A., Levavas- seur G., Vuillet J., Action on the Larvae of Mosquitos of a Pure Suspension of DDT Obtained by Ultrasonic Waves, Compt. Rend., 224, 66 (1947). 3957. Sautet J., LevavasseurG., Vuillet J., Action biologique des ultra-sons sur les culicides, Rev. Canad. Biol., 6, 179 (1947). 3958. Savory L. E., Experiments with the Hartmann Acoustic Generator, Engineering, 170, 99, 136 (1950).
670 Библиография 3959. Saxena P. N., Srivastawa A. М., Ultrasonic Velocity in Potassium Chloride Solutions in the Region of Their Negative Viscosities, Nature, 168, 522 (1951). 3960. Schaaffs W., Konzentration des Ultraschalls beim Gasstrom-Schwinggenerator, Frequenz, 3, 333 (1949). 3961. Schaaffs R., Molekular-kinetische Theorie der Schallgeschwindigkeit in Fliissigkeiten, Zs. phys. Chem., 196, 397 (1951). 3962. Schaaffs W., Die Additivitatsgesetze der Schallgeschwindigkeit in Fliissigkeiten, Zs. phys. Chem., 196, 413 (1951). 3963. Schaaffs W., Schallgeschwindigkeit und Mo- lekiilstruktur in Fliissigkeiten, Ergebnisse der exakten Naturwiss., 25, 109 (1951). 3964. Schaaffs W._, Der Ultraschall und die Struk- tur der Fliissigkeiten, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 286 (1950). 3965. Schallamach A., Ultrasonic Dispersion in Organic Liquids, Proc. Phys. Soc. 62, 70 (1949). 3965a. S с h a 1 1 e r F., Ultraschall im Tierreich, Phys. Blatter, 8, 543 (1952). 3966. Schalle r F., Timm C., Schallreaktionen bei Nachtfaltern, Experimentia, 5, 162 (1949). 3967*. Schareck D., Der Phantomschmerz und seine Behandlung mit Ultraschall, Arch. Phys. Therap., 3, 233 (1951). 3968. Schiebold E., Moderne Ultraschall-Technik und ihre Anwendungsmoglichkeiten in der Me- tallurgie und zerstorungsfreien Werkstoffpriifung Metall, 5, 204 (1951). 3969*. W с h i 1 1 i n g F., Die physikalischen Grundla¬ gen der Ultraschall-Therapie, Zs. Haut-u. Ge¬ schlechtskrankheiten, 8, 161 (1949). 3970. Schilling H. K-, R u d n i с к I., A 1- 1 e n С. H., Mack P. R., Sherrill J. C., Sonic Laundering, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 39 (1949). 3970a. Schinn R., Wolff U., Einige Ergeb¬ nisse der Uberschallprtifung schwerer Schmei- destiicke mit dem Echo-Impulsverfahren, Stahl u. Eisen, 72, 695 (1952). 3971. S с h 1 e i d t W., Uberlagerungsverstarker fiir Ultraschall, Radiotechnik (Osterreich), 26, 11 (1950). 3972. S с h 1 e i d t W. М., Reaktionen auf Tone hoher Frequenz bei Nagern, Naturwiss., 39, 69 (1952). 3973. S с h 1 e i d t W. M. Tone hoher Frequenz bei Mausen, Experimentia, 7, 66 (1951). 3974. Schlesman С. H., Gelation Process Invol¬ ving Supersonic Treatment, Amer. pat. No. 2457091 (1948). 3975*. Schliephake E., Anwendung von Ultra¬ schall in der Medizin und Anwendung bei Gelenkrheumatismus, Strahlentherapie, 79, 613 (1949). 3976*. Schliephake E., Die Registrierung der Geschwindigkeit der Blutstromung, Praxis (Bern), 36, 685 (1949). 3977*. Schliephake E., Ultraschall bei Gelen- kerkrankungen, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 255. 3978*. Schliephake E., Die therapeutischen Moglichkeiten der Behandlung mit Schall- und Ultraschallwellen, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 675 (1950). 3979*. Schliephake E., Die Verwendung vom Schall-und Ultraschallschwingungen in der The¬ rapie, Hipporkates, 22, 183 (1951). 3980*. Schlodtmann W., Ultraschall in der Zahnheilkunde, Zahnarztl. Rdsch., 301 (1949). 3981*. Schlodtmann W., Das Ultraschallge- rat und die Gebiete seiner Anwendungsmogli- chkeit in der Zahnheilkunde, Zahnarztl. Rdsch., 14 (1950). 3982. Schmid G., Abbau von Makromolekeln durch. Ultraschall. Der Ultraschall in der Medizin (Kong- refibericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 55. 3983. Schmid G., Physikalisch-chemische Wirkun¬ gen der Ultraschalls, Der Ultraschall in der Medi¬ zin, 2, 10 (1950). 3984. Schmid G., Hi nzelmann U., Die erste Ultraschalltagung in Erlangen vom 2. bis 4. Mai 1949, Naturwiss., 37, 14 (1950). 3985. Schmid G., Jetter A., Herstellung von. Keimungsfliissigkeiten mit Ultraschall, Angew. Chem., 64, 426 (1952). 3986. Schmid G., Knapp H., Ultraschalldurch- gang durch porose Korper in Fliissigkeiten, Nuovo- Cimento, 7, Suppl. 2, 296 (1950). 3987. S с h m i d G., Paret P., P f 1 e i d e r e r H., Die mechanische Natur des Abbaus von Makromo¬ lekulen mit Ultraschall, Kolloid. Zs., 124, 150 (1951). 3988. Schmid G., Poppe W., Die Frequenzunab- hangigkeit des Ultraschall-Abbaus von Makromo¬ lekulen, Zs. f. Elektrochem., 53, 28 (1949). 3989. Schmidt H., Uber einige Messungen an Ba- riumtitanat, Akustische Beihefte, 83, (1952). 3990*. Schmidt H. W., Ultraschallwirkung auf ein Basalzellencarcinom an Hals, Zs. Krebsforsch., 56, 580 (1950). 3991*. Schmidt R. E. E., iiber die Behandlung: von Neuritis nervi ischiadici und Neuritis plexus lumbosacralis mit Ultraschallwellen, Der Nerven- arzt, 20, 321 (1949). 3992*. Schmid t-R i m p 1 e r R., Die Frequenz¬ abhangigkeit der Ultraschallreaktion, beobachtet an Rattenextremitaten und Erbsenkeimlingen; ein Beitrag zum Problem des biologischen Wirkungs mechanismus des Ultraschalls, Dissertation, Erlan¬ gen, 1950. 3993*. Schmittmann B., Uber giinstige Wirkun¬ gen von Ultraschall auf Narbenkontrakturen, Arch, phys. Therap., 1, 111 (1949). 3994*. Schmitz W., Physikalische Grundlagen der Ultrasch.allforschung, Strahlentherapie, 79, 499 (1949). 3995*. Schmitz W., Ultraschall als biologisches Forschiftigsmittel, Strahlentherapie, 83, 654(1950). 3996*. Schmitz W., Der EinfluB von Ultraschall auf den Froschnerven, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger. Ultraschall¬ tagung, 1949), S. 171. 3997*. Schmitz W., Technische Fragen der Dosis- messung in der Ultraschall-Therapie, Strahlenthe¬ rapie, 83, 301 (1950). 3998*. Schmitz W., Dosis und Dosismessung in der Ultraschalltherapie, Der Ultraschall in der Medi¬ zin, 3, 1 (1951). 3999*. S с h m i t z W., Hoffmann D., Experi- mentelle Beitrage zur Frage der Wirkung des Ultraschalles und der Warme auf den Nerven, Acta Neurovegetativa, 4, 99 (1952).
Библиография 671 4000. Schmitz W., WaldickL., Uber Leistungs- messungen an Ultraschallquarzen, Zs. angew. Phys., 3, 281 (1951). 4001. Schnakenbeck W., Ergebnisse der Ver- suche mit dem Echolot zur Feststellung von Fischschwarmen, Fischereiwelt, 2, 9 (1950). 4002. Schnakenbeck W., Das Echolot als Hi If s- mittel zum Aufsuchen von Fischschwarmen, Umschau, 50, 559 (1950). 4003*. S с h n e i d e r G. H., Schneider H., Jr., Erfahrungen mit Ultraschall-Therapie, Strah¬ lentherapie, 78, 477 (1949). 4004* Schneider G. H., Schneider H., Jr., Ultraschall in der physikalischen Therapie, ein Beitrag zur Differentialtherapeutik, Arch. i. Phys. Therap., 3, 168 (1951). 4005*. Schneider W., Ultraschall-Behandlung mit bakteriziden Salben als Kontaktsubstanz, Munch, med. Wschr., 94, 2081 (1952). 4006. Schnei der W., C., Burton Ch., J., Determination of the Elastic Constants of Solids by Ultrasonic Methods, Journ. Appl. Phys., 20, 48 (1949). 4007. Schneider W. G., Ultrasonic Absorption in the Critical Temperature Region, Journ. Chem. Phys. 18, 1300 (1950). 4008. Schneider W. G., Sound Velocity and Sound Absorption in the Critical Temperature Region, Canad. Journ. Chem., 29, 243 (1951). 4009. S с h n e i d e r W. G., Thiessen G. J., The Velocity of Sound in Helium at Temperatures —78° to 200° С and Pressures up to 70 atmospheres, Canad. Journ. Res., A28, 509 (1950). 4010. S с h о с h A., Schallreflexion, Schallbeugung und Schallbrechung, Ergeb. d. exakten Naturwiss., 23, 127 (1950). 4011. Sc hoc h A., Der Durchgang von Ultraschall durch Platten, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 302 (1950). 4012. S с h о с h A., Der Schalldurchgang durch Plat- ten, Acustica, 2, 1 (19'52). 4013. S с h о с h A., Seitliche Versetzung eines total r<sflektierten Strahls bei Ultraschallwellen, Acus¬ tica, 2, 18 (1952). 4014. S с h о с h A., Zur Frage nach dem Impuls einer Schallwelle, Zs. f. Naturforsch., 7a, 273 (1S52). 4014a. Schoch A., Feher K., The Mechanismus of Sound Transmission Through Single Leaf Par¬ titions, Investigated Using Small Scale Models, Acustica, 2, 189 (1952). 4015. Schofer R., Einrichtung zum Uberziehen insbesondere Verzinnen von Drahtenden, DRP Nr. 706593 (1939). 4016. Schofer R., Vorrichtung zur Herstellung von Lotverbindungen durch Eintauchen der zu loten- den Teile in ein fliissiges Lot enthaltendes GefaB, DRP Nr. 728670 (1939). 4017. Schoenhaers F., Contribution a Г etude de Paction des ultrasons sur les hematies, Compt. Rend., 142, 1082 (1948). 4018*. Schoger G. A., Der Ultraschall in der The¬ rapie, Arzt. u. Patient, 62, 193 (1949). 4019*. S c h о 1 t z H. G., Stellt die Ultraschallthera¬ pie eine Bereicherung der physikalischen Therapie dar?, Arch. f. phys., Therap., 1, 12 (1949). 4020*. S с h о 1 t z H. G., Die Beeinflussung des Pneu- mogramms von Asthma-Kranken durch Ultra¬ schallbehandlung des Thorax, Arch. f. phys. Therap., 2, 225 (1950). 4021*. S с h о 1 t z H. G., Zur Frage der Beeinflussung von Lungentuberkulosen durch Ultraschallbehand- lungen am Thorax, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 39 (1951). 4022*. S с h о 1 z H., Z a с h F. St., Ultraschallbehand¬ lung bei chronischen Erkrankungen des Bewe- gungsapparates, Wien. med. Wschr., 101, 343 (1951). 4023*. S с h о 1 z W., Die Ultraschallbehandlung intra- abdomineller Verwachsungen, Therap. d. Gegen- wart. 90, 382 (1949). 4024. Шрайбер Д. С., Определение дефектов !при помощи ультразвука, Заводская лаборатория, 14, 314 (1948). 4025*. Schreiber Н., Zur Biophysik der Ultra¬ schalltherapie, Rontgen- u. Lab. Praxis, 4, 121 (1951). 4026. Schreiber H., D e g n e r W., Sichtbar- machung von Ultraschallwellen, Naturwiss., 37, 358 (1950). 4027. Schreiber H., Degner W., Ein neues Verfahren fiir die akustisch-optische Bildwandlung, Ann. d. Phys. (6), 7, 275 (1950). 4028. Schreiber H., Degner W., Zur Frage der Ultraschall-Diagnostik, Strahlentherapie, 82, 479 (1950). 4029. S с h r e i b e r H., Degner W., Sichtbar- machung von Ultraschallenergie durch Leucht* phosphore, Umschau, 51, 103 (1951). 4030. Schrieck H. G., van den, G о i d s e n- h о v e n G. van, Die Wirkung des Ultraschalls auf einige organische Fliissigkeiten; Untersuchung von Serum, Hamolysin, Agglutininen and Alexin,, Rev. Belgie Pathol. Med. exp., 20, 188 (1950). 4031*. Schroder R., Nebenwirkungen und kli- nische Erfolge bei Ultraschallbehandlung, Arch, f. phys. Therap., 2, 111 (1950). 4032. Schubert K., Einige Bemerkungen iiber- den Gebrauch der Fischortungsgerate, Fischerei-- welt, 2, 119 (1950). 4033. Schubert K-, Der Heringsfang im JuU in der Nordsee, Fischereiwelt, 2, 149 (1950). 4034. Schubert K-, Fischlotungen, Eischereiwelt, 2, 151 (1950). 4035. S с h ii 1 e r F., Ultraschall-reflektierende Schich-- ten im Meer, Umschau, 52, 43 (1952). 4036. Schiiler F., Krefft G., Versuche zur- Beeinflussung von Meeresfischen durch Schall- druckwellen und kiinstliches Licht, Fischereiwelt, 3, 8 (1951). 4037*. Schulte G., Ultraschall in der Medizin Strahlentherapie, 80, 147 (1949). 4038*. Schulz W., Zur Ultraschallbehandlung abdo-. mineller Erkrankungen, Deutsche med. Wschr., 4, 233 (1950). 4039*. Schumacher W., Ultraschallversuche an Schimmelpilzsporen, Deutsche Gesundheitswesen, 6, 1449 (1951). 4040. Schuster K., Ultraschall-optische Abbil- dung nach dem Relief bi 1 d-Verfahren, Jenaer Jahrbuch, 217, 1951. 4041*. Schwab F., Der Ultraschall in der Augen- heilkunde, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 51 (1950). 4042*. Schwab F., Nemetz U. R., W у t L., Klinische und histologische Untersuchungen iiber- die Wirkung des Ultraschalls auf die Kaninchen-. hornhaut, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 5Ш (1950).
672 Библиография 4043*. Schwab F., Wyt L., Nemetz U. R., Uber die Ultraschallwirkung am vorderen Bul- busabschnitt des lebenden Kaninchenauges, Klin. Monatsbl. Augenheilkunde, 116, 367 (1950). 4044. Schwa be W. W., Thornley M. J., Vernalization of Winter Rye by Ultrasonics, Ann. Appl. Biol., 37, 19 (1950). 4045*. Schweers A., Uber die Beeinflussung von Insulin durch Ultraschallwellen, Klin. Wschr., 26, 734 (1948). 4046. Scophony Ltd., London, Improvements in or Relating to Television Receiver, Brit. pat. No. 536290 (1946). 4047. Scophony Ltd, London, Perfectionnements aux moyens pour produire de la limiere de couleur variable utilisable, par exemple, dans les recep- teurs pour la television en couleurs, Fr. pat. No. 915834 (1946). 4048. S e e m a n n H. J., Physikalisch-metallkund- liche Gesichtspunkte bei der Werkstoffprtifung mit Ultraschall, Metall, 5, 531 (1951). 4049. S e i d 1 F., Ultraschall und Rontgenstrahlen in der Materialprtifung, Schrift z. Verbreitung naturwiss. Kenntnis, Wien, 1950, S. 46. 4050. S e i d 1 F., Dispergierende und kolloidchemische, biologische und medizinische Wirkungen des Ultraschalls, Sci. Pharmac., 17, 16 (1949). 4051. S e i d 1 F., Der gegenwartige stand der Messung der Schalleistung und der Schallintensitat, Nuovo Cimento 7, Suppl. 2, 307 (1950). 4052. Seidl F., Schallabsorption in beschallten Transformatorenol, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 57. 4053. Seidl F., Beobachtungen an mit Ultraschall erzeugtem Olsprudel, Acustica, 2, 45 (1952). 4054. Seidl F., Fellner-Feldegg H., Schallabsorption in schwingendem Transformato- rol, Acta phys. Austriaca, 5, 504 (1952). 4055*. Seidl F., К r e j с i F., Untersuchungen iiber die Durchdringbarkeit des Schlafenbeins mit Ultraschall mittels der Schlierenmethode, Practica oto-rhino-laryngolocica, 14, 65 (1952). 4056*. Seiler J., Impulsbeschallung von Kanin- chenknochen als Beitrag zur Klarung der Ultra¬ schallwirkung, Dissertation, Erlangen, 1950. 4057. Sell H., Eine neue kapazitive Methode zur Umwandlung mechanischer Schwingungen in elek- trische und umgekehrt, Zs. techn. Phys., 18, 3 (1937). 4058. S e 1 1 e r i о A., В a r b a г о D., Notizie di esperienze in corso con apparacchi a magneto- strizione, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 314 (1950). 4059. Sel man G. G., Wilkins М. H. F., The Production of High Intensity Ultrasonics at Megacycle Frequencies, Journ. Sci. Instr. Phys. Ind., 26, 229 (1949). 4060. Sette D., Su alcuni effetti ottici degli ultra¬ suoni, Alta Frequenza, 17, 267 (1948). 4061. Sette D., L'absorbimento delle onde ultraso¬ nore nei liquidi, Nuovo Cimento, 6, 1 (1949); Ric. Sci., 19, 52 (1949). 4062. Sette D., Lenti ultrasonore di materie plastiche, Nuovo Cimento, 6, 135 (1949). 4063. Sette D., Sullo stato della formaldeide nelle soluzioni acqua formaldeide, Ric. Sci., 19, 1180 (1949). 4064. Sette D., Ultrasonic Lenses of Plastic Mate¬ rials, Journ. Acoust. Soc. Amer. 21, 375 (1949). 4065. Sette D., Velocita di propagazione degle ultrasuoni nelle mescolanze liquide, Ric. Sci., 19, 1338 (1949). 4066. Sette D., Veloicta di propagazione nei liquidi puri e structura moleculare, Ric. Sci., 20, 102 (1950). 4067. Sette D., On the Structural Absorption of Ultrasonic Waves in Ethyl Alcohol, Phys. Rev., 78, 476 (1950). 4068. Sette D., Contributo sperimentale alle misure del coefficiente di assorbimento delle onde ultra¬ sonore nei liquidi, Nuovo Cimento, 7, 55 (1950). 4069. Sette D., Die Temperaturabhangigkeit des Stofifaktors in einer Formel fiir die Schallgeschwin¬ digkeit in Fliissigkeiten, Zs. Naturforsch., 5a, 170 (1950). 4070. Sette D., Ultrasonic Absorption in Some Mix¬ tures of an Unassociated and an Associated Liquid, Nature, 166, 114 (1950). 4071. Sette D., On the Ultrasonic Absorption in Binary Mixtures of Unassociated Liquids, Journ. Chem. Phys., 18, 1592 (1950). 4072. Sette D., On the Structural Absorption of Ultrasonic Waves in Ethyl Alcohol, Phys. Rev., 78, 476 (1950). 4073. Sette D., Velocita degli ultrasuoni nei liquidi puri e struttura moleculare, Ric. Sci., 20, 102 (1950). 4074. Sette De., Measurements of Ultrasonic Absorp¬ tion in Various Mixtures of Nitrobenzene, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 359 (1951). 4075. Sette D., Risultati sperimentali nella misura del coefficiente di assorbimento degli ultrasuoni in alcune mescolanze liquide, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 318 (1950); Ric. Sci. 21, 1999 (1951). 4076. Sette D., Elastic Relation and Structure of Liquids, I. Ultrasonic Absorption in Some Halo- genated Methylenes, Ethanes and Ethylenes, Journ. Chem. Phys., 19, 1337 (1951). 4077. Sette D., On the Elastic Relaxation in Carbon Disulfide. The Temperature Dependence of the Ultrasonic Absorption Coefficient, Journ. Chem. Phys., 19, 1342 (1951). 4078. Sette D., On the Ultrasonic Absorption in Binary Mixtures of Unassociated Liquids, Ric. Sci., 21, 2167 (1951). 4079. Sette D., Elastic Relaxation* and Structure of Liquids. Ultrasonic Absorption in Some Halo- genated Liquids, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussel, 1951, Коп. VI, Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, S. 153. 4080*. S h a S. N., Biologische Studien der Ultraschall¬ wellen. Die Immunologische Wirkung auf Formosa- Kobragift, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 1373 (1939). 4081*. S h a S. N., Immunologische Studien iiber die Ultraschallwirkung auf Tetanus-Toxin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 1771 (1939). 4082*. S h a S. N., Uber den Einflufl von Ultraschall¬ wellen auf Lyssa-Virus, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 315 (1940). 4083*. S h a S. N., Die Methodik der Prophylaxe der mit Ultraschall behandelten Lyssa-Vaccine, Uber den Effekt der Immunitat bei intraarachnoi-, daler Impfung, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 793 (1940). 4084*. S h a S. N., Immunologische Studien der En¬ cephalitis durch mit Ultraschallwellen behandelte Vaccine, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 807 (1940).
Библиография 673 4085*. S h a S. N.. Immunologische Studien iiber das mit Ultraschall behandelte Diphtherietoxin, Mitt, med. Ges. zu Osaka, 39, 1763 (1940). 4086*. Sha S. N., О g a t a S. J., Uber den EnfluB der Ultraschallwellen auf des Encephalitis-Virus, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 38, 1491 (1939). 4087. Sheehy M. J., .Transmission of High Fre¬ quency Sound Well Beneath the Ocean Surface, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 255 (1946). 4088. Sheehy M. J., Transmission of 24-kc Under¬ water Sound from a Deep Source, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 24 (1950). 4089*. Shinokawa K., EinfluB der Ultraschall¬ wellen auf Kroten-Metamorphose, Zs. Japan, phy¬ siol. Ges., 4, No. 3 (1939). 4090. Shiou-Chuan Sun, Zerstorung von Flota- tionsschaum mit starkem Hochfrequenzschall, Mining Eng., 865 (1951). 4091. Шрайбер Д. С., см. [1884]. 4092. Shropshire R. F., Bacterial Dispersion by Sonic Energy, Journ. Bacteriol., 54, 325 (1947). 4093. Shrosp hi re R. F., Method of Accelerating the Growth of Micro-Organisms, Amer. pat. No. 2578491 (1946). 4094. Жуков И. И., X e н о x М. А., Воздействие ультразвуковых колебаний на высокомолекуляр¬ ные соединения, ДАН СССР, 68, 333 (1949). 4095. Sibaiya L., Narasimhaiya R. L., Ultrasonic Velocities in Solutions, Journ. Mys. Univ., 1, 133 (1941). 4096. Siegel S., Quimby S. L., The Variation of Young’s Modulus with Magnetization and Tem¬ perature in Nickel, Phys. Rev. (2), 49, 663 (1936). 4097. Siegel S., Rosin S., The Variation of Young’s Modulus with Magnetization in Permalloy, Phys. Rev. (2), 49, 863 (1936). 4098. Siemens-Schuckert-Werke, Berlin u. Erlangen, Pfeifenformiges Beschallungsgerat DBP Nr. 823357 (1949). 4099. Siemens-Schuckert-Werke, Berlin u. Erlangen, Altern von Weinen, Spirituosen und dgl., DBP Nr. 826744 (1949). 4100. S i m p s о n F. W., Mason S. G., The Treatment of Cellulose Fibers with Ultrasonic Waves, Pulp Paper Mag. Canada, 51, 70 (1950). 4101*. S i m s с h G., Ultraschall-Therapie bei Pleu- raergiissen, Tuberkulosearzt, 6, 95 (1952). 4102. Sinclair Refining Co., New York, Katalysator- wiedergewinnungdurch Ultraschall, Amer. pat. No. 2517139 (1947). 4103. Skudrzyk E., l3ie Theorie der inneren Rei¬ bung in Gasen und Fliissigkeiten und die Schall¬ absorption, Acta Phys. Austriaca, 2, 148 (1948). 4104. Skudrzyk E., Die innere Reibung und die Materialverluste fester Korper, I. Allgemeine Theorie, Osterreich. Ing.-Arch., 3, 356 (1949). 4105. Skudrzyk E., Die Mechanisch-biologische Wirkung des Ultraschalles auf Grund der Analogie zwischen Schall und Warme, Acta Phys. Austriaca, 3, 56 (1949). 4106. Skudrzyk E., Der Bau von Ultraschallgene- ratoren, Elektrotechn. u. Maschinenbau, 68, 173, 202 (1951). 4107. Skudrzyk E., Die Anwendung des Ultra¬ schalles bei der Materialpriifung, Osterreich. Ing.- Arch., 4, 408 (1950). 4108. Skudrzyk E., Die allgemeine Theorie der Schallsender und Schallempfanger, ihre Anwendung 43 л. Бергман zur Bestimmung der Ersatzschaltbilder eines Magnetostriktionsschwingers und eines Ultraschall- quarzes, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 416 (1950). 4109. S 1 a ws k у Z., de We t t e F. W., de G r o- o t S. R.,' Remarques sur le calcul des temps de relaxation moleculaire, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 328 (1950). 4110. S 1 a у m a k e r F. H., Electroacoustic Trans¬ ducer, Amer. pat. No. 2567407 (1948). 4111. Slaymaker F. H., Ultrasonic Distance- Measuring System Amer. pat. No. 2 5 74 596 (194 8). 4112. Slaymaker F. H., Hawley M. F., Acoustic Impedance Matching by Means of Screens, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20*, 802 (1948). 4113. S 1 у h J. A., В i x b у H. D., Ultraschall in der Keramik, Amer. ceram. Soc. Bull., 29, 345 (1950). 4114. Smack J. C., Ultrasonic Weld Inspection, Welding Eng., 34, May, 17 (1949). 4115. Smekal A., Verfahren zur Messung von Bruch- fortpfanzungsgeschwindigkeiten an Bruchfla- chen, Glastechn. Ber., 23, 57 (1950). 4116. S m i t h-J о h a n n s e n R., Some Experi¬ ments in the Freezing of Water, Science, 108, 652 (1948). 4117. SmithM. C., Barrett R., Beyer T. R., Absorption Measurements in Electrolytic Solutions, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 684 (1950); 23, 71 (1951). 4118. Smith М. C., Beyer R. Т., Ultrasonic Absorption in Water in the Temperature Range 0—80° C, Journ. Acoust. Soc. Amer., 20, 608 (1948). 4119. Smith R. H., Erdmann D. C., Immersed Ultrasonic Inspection, Iron Age, 164, August, 83 (1949). 4120*. Smolarski K., Der EinfluB der Intensi¬ ty und der Zeit auf die Ultraschall-Reaktion, Dissertation, Erlangen, 1951. 4121. Snowden R. W., Sonic Tests Spot Flaws in Heavy Forgings, Iron Age, 165, 77, 88 (1950). 4122*. S n у 1 у k М., Untersuchungen zur Frage der biologischen Wirkung von Ultraschall im stehen¬ den Wellenfeld, Dissertation, Erlangen, 1949. 4123. S о b u e I. H., К a w a i H., Depolymerizati¬ on of Chain High-Molecula Compounds, Chem. High Polymers (Japan), 1, 65 (1944). 4124. S о b u e I. H., К a w a i H., The Decrease in Viscosity by Irradation with Ultrasonic Waves in Dilute Viscose Solutions, Chem. High Polymers (Japan), 2, 272 (1945). 4125. Soc. An. des Manufactures des Glaces et Produits chimiques de Saint-Gobain Chauny & Cirey, Pa¬ ris, Entfernen von an Metallkorpern, besoders an GieBformen haftenden festen Uberziigen, DRP Nr. 827282 (1948). 4126. S о k о 1 1 u A., Ultraschallgeschwindigkeit und Kompressibilitat dreier nicht idealer Gemische, Istanbul Univ. Fen. Fak. Мес., Ser. A16, 162 (1951). 4127. Соколов С. Я-, Поглощение ультразвуко¬ вых колебаний твердыми телами, ДАН СССР, 59, 883 (1948). 4128. Соколов С. Я., Ультраакустический ми¬ кроскоп, ЖТФ, 19, 271 (1949). 4129. Соколов С. Я-, Ультразвуковой микроскоп, ДАН СССР, 64, 333 (1949). 4130. С о к о л о в С. Я-, Применение ультразвука в технике и физике, Заводск. лаб., 56, 114, 118 (1949).
674 Библиография 4153. S p i t z e r F., Piezoelektrische Kristalle, Fern- meldetechn., Zs., 3, 190, 234 (1950). 4154. S p i t z e r F., Neuere synthetische piezoelektri- che Kristalle in der Elektroakustik und Hochfre- quenztechnik, Arch, elektr. Obertrag., 5, 544 (1951). 4155. S p r i n g e r R., Beobachtungen bei Versuchen zur Keimfreimachung mittels Ultraschalls, Angew. Chem., 62, 96 (1950). 4156. S p г о u 1 e D. О., Some Industrial Applications of Ultrasonics, Instrum. Practice, 3, No. 12, 73 (1948). 4157. Sp roule D. О., Some Industrial Applications of Ultrasonics, Symposion of Electronics in Re¬ search and Industry, London, 1949, p. 105. 4158. S r e e, Adiabatic Compressibilities of Oils (De¬ termination from the Ultrasonic Velocities in the Oils), Journ. Mysore Univ., 2, 95 (1942). 4159. S r i v a s t a v a A. М., Ultraschall-Untersu- chungen der elastichen Konstanten von Eisen- Silikat-Gelen, Kolloid. Zs., 119, 146 (1950); Journ. Phys., Coll. Chem., 55, 1446 (1951). 4160. Sri vastava A. М., Ultraschall-Untersu- chungen von Gelen, Zs. f. Physik, 128, 614 (1950); Kolloid. Zs., 119, 73 (1950). 4161. S p i v a s t a v a A. М., Determination of Elas¬ tic Constants of Gels by Ultrasonic Method, Proc. Nat. Acad. Sci. India, 18, 51 (1949). 4162. S r i v a s t a v a A. М., Ultrasonic Studies of Weimarn Gels, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 553 (1951). 4163. Srivastava A. М., Ultrasonic Studies of Gels, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 232 (1951). 4164. Srivastava A. М., Elastic Constants of Gelatinous Substances, Journ. Amer. Chem. Soc., 73, 489 (1951). 4165. Srivastava A. М., Etudes ultrasoniques de gels, Compt.* Rend., 231, 1123 (1950). 4165a. Srivastava M. A.’. Prakash S., M e h r a V., Ultrasonic Studies of Thorium Phosphate Jellies at Different Temperatures, Journ. Phys. Colloid, Chem., 55, 1413 (1951). 4166. Соколов С. Я*, Ультразвук и его приме¬ нение, ЖТФ, 21, 927 (1951). 4167. Stahl Ph. D., Ultrasonics in the Loran Trainer, Audio Eng., 35, 13, 49 (1951). 4168. Stanford E. G., A Contribution on the Velocity of Longitudinal Elastic Vibrations in Cylindrical Rods and on the Relationship Between Young’s Modulus and Temperature for Aluminium, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 332 (1950). 4169. Standford E. G., The Use of Ultrasonics, in the Aluminium Industry, for the Detection of Defects, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 446 (1950). 4170. Stanley H. O., Killing Bacterie With Ultra¬ sonic Waves Explores at Illinois, Amer. Mil. Rev., 11, 42, (1949). 4171. S t e i n k a m p Q. J. R., Untersuchungen iiber die Magnetostriktion bei Frequenzen zwischen 80 und 400 kHz, Dissertation, Т. H. Braunschweig, 1947. 4172. Степанов П. E., Релаксационное погло¬ щение упругих колебаний в В-латуни вблизи точки Кюри, ДАН СССР, 74, 217 (1950). 4173. Stewart Е. S., Stewart J. L., Disper¬ sion in the Ultrasonic Absorption and Reflection Coefficients in Hydrogen and Deuterium, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 683 (1950). 4174. Stewart E. S., Stewart J. L., Rota¬ tional Dispersion in the Velosity, Attenuation 4131. С о к о л о в С. Я., Современные проблемы применения ультразвука, Усп. физич. наук, 40, 3 (1950). 4132. С о к о л о в С. Я-» Поглощение ультразвуко¬ вых волн монокристаллами, ДАН СССР, 64, 503 (1949); ЖЭТФ, 19, 274 (1949). 4133. С о к о л о в В. С., Ультразвуковой дефекто¬ скоп, Электрические станции, 12, 21 (1950); Электротехника, 5, 270 (1951). 4134. Соколове ки.й В. В., Распространение упруго-вязко-пластических волн в стержнях, ДАН СССР, 60, 775 (1948). 4135. Соколовский В. В., Распространение цилиндрических волн сдвига в упруго-вязко- пластической среде, ДАН СССР, 60, 1325 (1948). 4136. С о л о в ь е в Б. М., Быкова О. В., Авторское свидетельаво № 66824 (1946). 4137*. Sonnenschein V., Ein Beitrag zur Frage: «Exakt dosierie oder gezielte Beschallung?», Der Ultraschall in der Medizin, 3, 77 (1951). 4138*. Sonnenschein V., Zinn W., Die Ultraschallbehandlung des intervertebralen Band- scheibenprolapses, Schweiz, med. Wschr., 80, 1283 (1950). 4139*. Sonnenschein V., Zinn W., Die Ultraschallbehandlung des intervertebralen Band- scheibenprolapses, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 679 (1950). 4140. South-Manchurian Railway Co., Halogen Com¬ pounds from Vinylacetylene, Japan, pat. No. 158294 (1943). 4141. S p echt W., Ultraschallreaktionen in Spiri- tuosen, Angew. Chem., 62, 465 (1950). 4142. S p e с h t W., Ultraschallreaktionen in Spiri- tuosen, Mitteilungsblatt der GDCh-Fachgruppe Lebensmittelchemie, 56 (1950). 4143. Specht W., Alterung und Veredlung von Spiri- tuosen durch Ultraschall, Alkohol-Ind., 4, 87(1950). 4144. S p e с h t W., Bitterstoff durch Ultraschall, ein Verfahren zur rationellen Hopfung des Bieres, Brauwelt, 91, 200 (1951). 4145. S p e с h t W., Zur Extraktion von Hopfenbitter- stoffen durch Ultraschall, Ultrakust-Mitteilungen, Nr. 2 (1951); Zs. Lebensmittel-Unters. u. Forsch., 94, 157 (1952). 4146. S p e с h t W., Hopfenausnutzung durch Ultra¬ schall, Brauerei, 5, 239 (1951). 4147. S p e с h t W., Ultraschallreaktionen in Spiri- tuosen (Versuche im technischen Maflstab), Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 435 (1950). 4148. Specht W.,_Riihlicke K., Haggen- miller S., Uber biologisch-chemische Veran- derungen im Blut durch Ultraschall, Grenz- gebiete der Medizin, 2, 391 (1949). 4149*. Specht W., R u h 1 i с k e К., H a g g e n- miller S., Ein Beitrag zur Frage der biolo- gisch-chemischen Veranderungen im Blut durch Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 67 (1951). 4150. Specht W., Ruess F., Ober den Stand der Erkenntnisse und die Probleme bei der Ultraschall- anwendung in der Brau-Industrie, Ultraschall in der Medizin, 5, 8, (1952). 4151. Spence R. D., A note on the Kirchhoff Appro¬ ximation in Diffraction Theory, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 98 (1949). 4152. Speyer K-, Die Bedeutung des Ultraschalls fiir die Emulsionstechnik, Seifen-Ole-Fette-Wachse, 78, 7 (1952); Chem-techn. Ind., 48, 153 (1952).
Библиография 675 and Reflection of Ultrasonic Waves in Hydrogen and Deuterium, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 194 (1952). 4175. Stewart J. L., Stewart E. S., Rota¬ tional Dispersion of Ultrasonics in Deuterium and Hydrogen, Bull. Amer. Phys. Soc., 24, 90 (1949); Phys. Rev., 76, 464 (1949). 4176. Stewart J. L., Stewart E. S., Ultra¬ sonic Interferometry or Low Acoustic Impedance, Phys. Rev., 77, 143 (1950). 4177. Stewart J. L., Stewart E. S., Ultra¬ sonic Interferometry for Highly Dissipative Media, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 683 (1950). 4178. Stewart J. L., Stewart E. S., Re¬ cording Ultrasonic Interferometer and Its Align¬ ment, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 22 (1952). 4179. Stockes C. A., Sonic Agglomeration of Car¬ bon Black Aerosols, Chem. Eng. Progr., 46, 423 (1950). 4180*. S t о 1 z A., Erfahrungen mit der Ultraschall- Therapie, Pro Medico, 18, 261 (1948). 4181*. S t о 1 z A., Erfahrungen bei der Ultraschall¬ behandlung bei Magen- und Zwolffingerdarmge- schwtiren, Strahlentherapie, 79, 641 (1949). 4182*. Stolz A., Seydl G., Blutveranderungen unter Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 186. 4183*. S t r e i b 1 G., Ultraschalltherapie, Eine Zwi- schenbilanz, Deutsche, med. Wschr., 75, 584 (1950). 4184*. S t r e i b 1 F., Zur Dosierungsfrage bei der Ultraschalltherapie, Med. Mschr., 4, 413 (1950). 4185*. S t r e i b 1 Fr., Der heutige Stand der Ultra¬ schalltherapie, Ars Medici, 40, 297 (1950). 4186*. S t r e i b 1 F., Uber die Moglichkeit, Inhala- tionsnebel durch Ultraschall zu erzeugen, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949) S. 103. 4187*. S t r e i b 1 F., Die Er-zeugung von Aerosolen durch Ultraschall und ihre Verwendbarkeit fiir Inhalationstheorie, Zs. phys. Therap., 3, 132 (1950). 4188*. Stuart W. S., An Ultrasonic Wave Gene¬ rator for Biological Research, Proc. Leeds Phil. Lit. Soc., 5, 183 (1948). 4189. S t ii s s i F., Uber die Moglichkeit zerstorungs- freier Werkstoffpriifung mittels Ultraschallabbil- dung, Schweiz. Bauztg, 67, 85 (1949). 4190*. Stuhlfauth K., Schadliche Wirkungen de Ultraschalls auf den Kreislauf, Med. Klinik, 44, 1403 (1949). ’ 4191*. Stuhlfauth K-, Ultraschallwirkungen am menschlichen Plasma-EiweiB, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 189. 4192*. Stuhlfauth K., Wirkungen des Ultra¬ schalls am GefaBsystem, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschall¬ tagung, 1949), S. 317. 4193*. Stuhlfauth K-, Bilirubinbestimmung im Serum nach Ultraschalleinwirkung, Munch, med. Wschr., 92, 115 (1950). 4194*. Stuhlfauth K-, Die Ultraschall-Therapie innerer Erkrankungen, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 45 (1950). 4195*. Stuhlfauth K., Vegetative Wirkungen des Ultraschalls auf innere Organe, Nuovo Cimento, 7, Suppl., 2, 687 (1950). 4196*. Stuhlfauth K., Reflektorische Wirkungen des Ultraschalls auf die Pneumothoraxlunge, Verhdl. Deutsche Ges. innere Medizin 56. Kon¬ greBbericht., 231 (1950); Deutsche med. Wschr., 76, 537 (1951). 4197*. Stuhlfauth K-, W u t t g e К. H., Beitrag zur Klarung des Wirkungsmechanismus des Ultraschalls am menschlichen Gewebe, Klin. Wschr., 27, 662 (1949); 28, 71 (1950). 4198. Sussmann H., E h r 1 i с h S. L., Evalu¬ ation of the Magnetostrictive Properties of Hiperco, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 499 (1950). 4199. Sutra R., Action des ultrasons sur l’amidon, Compt. Rend., 232, 1490 (1951). 4200. Suzuki М., EinfluB von Ultraschallwellen auf Reissprossen, Zs. japan physiol. Ges., 1, No. 6 (1936); 3, No. 9 (1938). 4201. Suzuki М., EinfluB von Ultraschall auf Reissprossen und Entwicklung des Sprossenteils, Kokumin Igaku, .16, 142 (1939). 4202*. Suzuki М., Ober den EinfluB der Ultraschall¬ wellen auf die Bakterien, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 826 (1942); 42, 474, 1468 (1943). 4203*. Suzuki М., Kanazawa S., Uber die Reizbarkeit von Muskelnerven durch Ultraschall, Zs. Japan physiol. Ges., 2, No. 2 (1937). 4204*. Suzuki M. et al., Uber den EinfluB von. Ultraschall auf die Hautflora, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 44, 339 „(1941). 4205*. Suzuki M. et al., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf Tuberkelbazillen, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 1078 (1941). 4206*.. Suzuki M. et al., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf die intrakutane Sterilisa¬ tion, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 40, 1352 (1941). 4207*. Suzuki М., N a m i к a w a K., Unter- suchung des Blutes einer mit Ultraschall behandel- ten Ratte , Zs. Japan physiol. Ges. 1, No. 6 (1936). 4208. S w a n s о n G. W., Jr., T h о m s о n W. Т., The Design of Resonant Quartz-Crystal Ultraso¬ nic Transducers for Research Purposes, Journ. Appl. Mechn., 17, 427 (1950). 4209. Swift J. H., Richardson J. R., In¬ ternal Fraction of Zinc Single Crystals, Journ. Appl. Phys., 18, 417 (1947). . 4210. T a d d e i М., A Method of Ultrasonic Explora¬ tion, Ann. Inst. Univ. Nav., 14/15, 133 (1947). 4211*. Tahara, Yamamoto Y., Ober der EinfluB der intrasubarachnoidealen Injektion des mit Ultraschall behandelten Vaccins des Encephalitis auf Endothelzellen der Pia mater, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 107 (1943). 4212*. T a к a g i K., Beitrag zur Kenntnis des Diph- theriotoxins, Ober den EinfluB des Ultraschalls auf Diphtherie-Antitoxinserum, Mitt. Med. Ges. zu Osaka, 36, 487 (1937). 4214*. T a к a s h i m a R., F u j i i Y., I f u к u S., Ober den EinfluB von Ultraschall auf die auBer- lichen Entwicklungen von Krotenlarven, Mitt, med. Ges. zu Osaka, 42, 1069 (1943). 4215*. T a к a s u A., S h a S. N., Ober den EinfluB der subarachnoidealen Injektion des mit Ultra¬ schall behandelten Lyssa-Vaccin auf Liquor cerebro- spinalis und die Endothelien der weichen Hirnhaut des Kaninchens, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 1407 (1940). 4216*. T а к e n a к a S., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf das Tetanus-Toxin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 1831 (1943).
676 Библиография 4217. Т а к е п а к a S., Ober den EinfluB des Ultra¬ schalls auf das Habu-Schlangengift, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 43, 144 (1944). 4218. T а к e n a к a S., T a h a r a, Ober den Ein¬ fluB der subarachnoidealen Injektion des mit Ultraschall behandelten Polyomelitis-Vaccins au die Endothelien der weichen Hirnhaut, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 1185 (1942). 4219. T a к e s a d a Y., A Magnetostriction Vibrator of Al-Fe Alloy, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 290 (1950). 4220. T a к e s a d a Y., On the Magnetostriction Vi¬ brator as a Source of Supersonics, Journ. Phys. Soc. Japan, 5, 197 (1950). 4221. Takesada Y., On the Absorption of High Power Sound Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 515 (1950). 4222. Takeuchi R., The Directional Characteri¬ stics of Conical Reflectors, Mem. Res. Inst. Acoust. Soc. Osaka, 1, 33 (1950). 4223. Tamarkin P., Scattering of Ultrasonic Waves in Water by Cylindrical Liquid Filled Obstacles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 465 (1949). 4224. Tamarkin P., Scattering of an Underwater Ultrasonic Beam from Liquid Cylindrical Obstac¬ les, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 612 (1949). 4225. Tamarkin P., Boyer G. L., Beyer R. Т., Experimental Determination of Acoustic Wave Fronts, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 686 (1950); 23, 7 (1951). 4226. T a m m K., Schallabsorptionsmessungen in Wasser und wasserigen Salzlosungen im Frequenz bereich um 100 kHz mit Hilfe eines Nachhallver- fahrens, Angew. Chem., 62, 582 (1950). 4227. T a m m K-, Measurements of Ultrasonic Absorp¬ tion in Water and Aqueous Solutions of Electro¬ lytes, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brussell, 1951, Коп. VI, Acad. Weter. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, S. 214. 4227a. T a m m K-, Schallabsorptionsmessungen in Wasser und wasserigen Elektrolytlosungen im Frequenzbereich 5 kHz bis 1 MHz, Nachr. Gottin- ger Akad. Wiss. Math. Phvs. Kl. Abt. Ila, 81 (1952). 4228. Та mm K., Kurtze G., Absorption of Sound in Aqueous Solutions of Electrolytes, Nature, 168, 346 (1951). 4229. Tanaka S., Measurement of the Thickness of Metal Plate by Ultrasonic Harmonic Method, I. On the Condition of the Thickness Resonance, Sci. Rep. Res. Inst. Tokio Univ. (A), 2, 917 (1950). 4230. Tanaka S., Measurement of the Thickness of Metal Plate by Ultrasonic Harmonic Method, II. Electronic Operation and Results of a Field In¬ spection, Sci. Rep. Res. Inst. Tokio Univ. (A). 3, 201 (1951). 4231. Тартаковский Б. Д., Сферическая абер¬ рации звуковых линз, ДАН СССР, 69, 29 (1949). 4232. Т а р т а к о в с к и ii Б. Д., Эксперименталь¬ ное исследование в фокусе звуковых линз, ДАН СССР, 78, 1119 (1951). 4233*. Tarumi М., Studien iiber den EinfluB der Ultraschallwellen auf den feineren Bau der Bakte- rien (Mikrokorperchen, BakteriengeiBel und Bakte- rienkapsel), Mitt. med. Ges. zu Osaka, 36, 1453, 1457, 1461 (1937). 4234*. Tatsumi М., Kambayashi H.,Oga¬ ta S. J., Y о s h i d а К.* Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Impfsarkom der Ratte, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 36, No. 11 (1937). 4235*. Tatsumi М., Konishi K-, Ober den EinfluB des Ultraschalls auf Milchkiigelchen, Zs. Kinderheilkunde (Japan), 43, 2301 (1937). 4236*. Tatsumi М., О g a t a S. J., Kambaya¬ shi H., MatsuzakiJ., Yoshida K., Ober den EinfluB des Ultraschalls auf das Hy- pophysenvorderiappenhormon in dem' Schwan- gerschaftsharn, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 37, 2301 (1938). 4237*. Tatsumi М., Ogata S. J., Matsu- zaki J., Yoshida K-, Kambaya¬ shi H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf Formosa-Kobragift, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 37, 1361 (1938). 4238. Tatsumi М., Ogata S. J., Yoshida K-, Kambayashi H., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Vaccine-Virus. Mitt, med. Ges. zu Osaka, 36, 1607 (1937). 4239*. Tatsumi М., Y о s h i da K-, Kambaya¬ shi H., Ogata S., Ober den EinfluB der Ultraschallwellen auf das Poliomyelitis-Virus, Zs. Kinderheilkunde (Japan), 44, 1199 (1938). 4240*. Tatsumi М., Yoshida K-, Ogata 5. J., Kambayashi H., Uber den EinfluB von Ultraschallwellen auf Keuchhustenbazillen und Keuchhustentoxin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 44, 719 (1945). 4241. Teichner St., Pernoux E., Fractionne- ment aux ultrasons d’un Kieselguhr Servant de support des catalyseurs Fischer, Compt. Rend., 230, 1063 (1950). ‘ 4242. Телеснин H. JL, Красильников В. А., Ультразвуковой интерферометр с бегу¬ щей волной, ДАН СССР, 72, 1037 (1950). 4243. Т е m р е г 1 е у Н. N. V., Velocity of Propa¬ gation of Second Sound at Very Low Temperatures, Colloquium over Ultrasonore Trillingen, Brus¬ sel, 1951, Коп. VI. Acad. Weten. Let. Sch. Kunst. Belgie, 1951, S. 264. 4244. Tetzner K., Elektronik an Bord und an der Kuste, Die Fischlupe der Elac Kiel, Funktechnik, 6, 60 (1951). 4245. Thaler W. J., Ultrasonic Relaxation Pheno¬ mena in Oxygen in the Range from One to One Hundred Megacycles per Atmosphere, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1951). 4246. Thaler W. J., Absorption and Dispersion of Sound in Oxygen as a Function of the Frequency- pressure Ratio, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 15 (1952). 4247. Thaler J., FitzpatrickJ. A.,Chang L., Velocity of Sound at Ultrasonic Frequencies by Soark Photography, Amer. Journ. Phys., 18, 393 (1950). 4248*. T h e i 1 e r L., Ober den EinfluB der Frequenz und die Temperatur auf die biologische Wirkung des Ultraschalls, Dissertation, Erlangen, 1952. 4249*. Theismann H., Beitrag zur Frage der biologischen Wirkung des Ultraschalls, Strahlen¬ therapie, 79, 559 (1949). 4250*. Theismann H., Der Ultraschall und seine Anwendung, Zs. f. Hautkrankheiten, 8, 91 (1950). 4251*. Theismann H., Zur Ultraschalltherapie, Hautarzt, 12, 529 (1950). 4252*. Theismann H., Pfander F., Ober die Durchlassigkeit des Knochens fur Ultraschall, Strahlentherapie, 80, 607 (1949).
Библиография 677 4253*. Theismann Н., Wallhauser К. Н., Elektronenmikroskopische Untersuchungen an be- schallten Bakterien, Naturwiss., 37, 185 (1950). 4254. T h i e d e H., Ultraschallgerate fiir therapeuti- sche Anwendungen, Elektrotechnik, 4, 219 (1950). 4255. T h i e d e H., Ober die Biindelung von Ultra- schallstrahlern fiir therapeutische Zwecke, Strah¬ lentherapie, 82, 301 (1950). 4256*. T h i e d e H., Ultraschall-Therapiegerate «Super¬ sonic» und «Supersonic II», Med. Techn., 4, 22 (1950). 4257. T h i e d e H., Magnetostriktive Ultraschall- Gerate, Funk u. Ton., 5, 32 (1951). 4258. T h i e d e H., Ultraschall und seine Anwendun¬ gen in der Technik, Erzmetall, 4, 212 (1951). 4259*. T h i e d e H., Das Schallfeld eines medizini- schen 175 kHz-Ultraschallschwingers im Wasser, Ultraschall in der Medizin, 5, 29 (1952). 4260*. Thiele W. H., Uber die Einwirkung der Ultraschallwellen auf die Funktion der Ovarien, Zs. f. Geburtshilfe u. Frauenheilkunde, 9, 691 (1949). 4261*. Thiele W. H., Fertilitatsstorungen nach Ultraschallwelleneinwirkung auf das weibliche Genitale (Tierversuche), Strahlentherapie, 83, 531 (1951). 4262*. Thiele W. H., Uber die Beeinflussung weib- licher Genitalfunktionen durch Ultraschallwellen, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 49 (1951). 4263*. Thiele W. H., Ultraschallwellen und Schwan- gerschaft, Geburtshilfe u. Frauenheilkunde, 11, 449 (1951). 4264*. Thiermann E., Zur Ultraschallbehandlung der chronischen unspezifischen Prostatitis, Deutsch. med. Wschr., 74, 1180 (1949). 4265. T h i e s s e n G. J., Leslie J. R., Simp¬ son F. W., Absorption Measurements of Sound in Sea Water, Canad. Journ. Res. (A)26, 306 (1948). 4266*. Thoenies H., Erfahrungen mit der Ultra¬ schalltherapie, Deutsch. Gesundheitswesen, 6, 515 (1951). 4267. Thomas F. W., Simon E., Soldering Aluminium Alloys, Electronics, 21, No. 6, 90 (1948). 4268. Thompson D., Ultrasonics. A New Che¬ mical Engineering Tool, Chem. Eng. Prog., 46, 3 (1950). 4269. Thompson D., Ultrasonic Coagulation of Phosphate Taillings, Bull. Virginia Polytechn. Inst. Eng. Exp. Station. Ser. No. 75, 77 (1950). 4270*. Thompson E. J., Electronics in Medicine, XI. Ultrasonic Waves Destroy Bacteria and Help Cancer Suffers, Radio Electonics, 20, 28 (1949). 4271. Thompson W. Т., Transmission of Elastic Waves Through a Stratified Solid Medium, Journ. Appl. Phys., 21, 89, (1950). 4272. Thomson W. Т., The Equivalent Circuit for the Transmission of Plane Elastic Waves Through a Plate at Oblique Incidence, Journ. Appl. Phys., 21, 1215 (1950). 4273. Timm C., Aus der Sinneswelt der Fledermause, Umschau, 50, 204 (1950). 4274. Timm C., Kann auch der Mensch Ultraschall- horen? Umschau, 51, 437 (1951). 4275. Timm C., Schaller F. Uber das Hor- vermogen der Nachtschmetterlinge, Der Ultra¬ schall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 86. 4276. Titz J., Ergebnisse der Ultraschallbehandlung, Med. Klinik, 44, 1021 (1949). 4277. T о 1 a ns к у S., The Oscillations of Quartz Crystals as Revealed by Multiple-Beam Interfe¬ rometry, Journ. de phys. et rad., 11, 438 (1950). 4278. Tolansky S., Bardsley W., Appli¬ cation of Multiple-Beam Interferometry to the Study of Oscillating Quartz Plates, Nature, 161, 925 (1948); Proc. Phys. Soc. B€4, 224, 375 (1951). 4279. Tomberg V., A propos de Putilisation prac- tique des ultrasons, Acta Physiother. et Rheuma¬ tol. Belgica, 5, 120 (1950). 4280. Tomberg V., Influence des agents physiques (rayons ultraviolets, ondes courtes et ultrasons) sur la germination et la croissance radiculaire du cresson alenois, Arch. Internat. Physiol., 58, 205 (1950). 4281. Tomberg V., A propos de la dosimetrie des champs ultra-sonores, Journ. Radiol, et Electrol. 32, 362 (1951). 4282*. Tomberg V., Les problernes physiques sou- leves par Tapplication therapeutique des ultra- sons, Journ. Radiol, et Electrol., 32, 358 (1951). 4283. Tomberg V., Effects of Ultrasonic Irradia¬ tion on the Coagulation of Cellulose Solutions (Viscose), Nature, 168, 292 (1951). 4284. Torisglieri W., SulTimpiego degli ultra¬ suoni in ginecologia, Quaderni Clin. Ost. Ginec., 5, 279 (1950). 4285. Tournier М., Piezoelectro crystals, Fr. pat. No. 935743 (1948). 4286*. T r i v e 1 1 i L., L'ultrasonoterapia nelle ar- trosi, Arch. Ortopedia, 63, 164 (1950). 4287. T г o g e r G., Anwendung von Ultraschall auf dem Lackgebiet, Fette u. Seifen, 52, 115 (1950). 4288. Troescher, Entemmaillierung von GefaBen, Werkstatt u. Betrieb, 82, 400 (1949). 4289. T г о s t A., Detecting Flaws with Supersonic Waves, Sheet Metal Industr., 225 (1944). 4290. Trott W. J., D a r n e r C. L., The Measure¬ ment of the Acoustic Properties of Sound Absor¬ bent Panels at High Hydrostatic Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 681 (1950). 4291. Trout G. C., Lee A. J., Richardson I. D., Harden Jones F. R., Recent Echo Sounder Studies, Nature, 170, 71 (1952). 4292. Truesdell C., Nonlinear Absorption and Dispersion of Plane Ultrasonic Waves in Pure Li¬ quids, Journ. Wash. Acad. Sci., 42, 33 (1952). 4293*. Tschannen F., Sonnenschein V., Die Ultraschallbehandlung der Artrosen und die- sen verwandte Zustande in neuralpathologischer Betrachtung, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 696 (1950); Schweiz, med Rdsch., 34, 743 (1950). 4294. Tscher ni a M. P., Observations d'oceano- graphie biologiques faites par Г avis Commandant Charcot pendant la campagne 1948/49 Etudes de la <deep scattering layer», Bull, d'information du Comite Central d'oceanographie, Nr. 1 (1949); Nr. 1, 2 (1951). 4295. Tsien H., Schamberg R., Propagation of Plane Sound Waves in Parefied Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 18, 334 (1946). 4296. Цветков В. H., Эскин В. Е., Акусти¬ ческое двойное лучепреломление и время релак¬ сации жидкостей, >ЬЭТФ, 18, 614 (1948). 4297. Цветков В., Маринин В., Компенсаци¬ онный метод измерения акустического лучепре¬ ломления жидкостей, ДАН СССР, 63, 653 (1948).
678 Библиография ,4298. Цветков В. Н., Маринин В., Об од¬ ном оптическом методе измерения скорости уль¬ тразвука, ДАН СССР, 68, 49 (1949). 4299. Т и г п е г С. F., Galkowski Т. Т., Radle W. F., Vanhoek A., Kornbil- dung durch Ultrabeschallung, Int. Sugar Journ., 52, 298 (1950). 4300. T u r n e r C. F., van Hook A., The Effect of Ultrasonic Irradiation on the Formation of Colloidal Sulphur and Ice, Journ. Colloid. Sci., 5, 315 (1950). 4301*. Turnherr A., Die Ultraschallbehandlung der Arthrosen, Munch, med. Wschr., 93, 102 (1950). 4302. T w e r s k у V., Sound Flashlight for the Blind, Electronics, 21, No. 11, 156 (1948). 4303. U h 1 W. C., Application of Ultrasonic Energy Feasible in Chemical Processing, Petroleum, Pro¬ cessing, 5, 39 (1950). 4304. Ulrich G., Behandlung von cellulosehaltigen Stoffen mit Ultraschall besonders fiir die Her- stellung von Papiermassen, Schwed. Pat. Nr. 127657 (1949). 4305. Ulrich G., Behandlung von cellulosehaltigen Stoffen, wie Papierstoff, mit Ultraschall, DBP Nr. 815602 (1950). 4306. Ultrakust-Geratebau, Ruhmannsfelden, Vorrich- tung zur Beschallung von Objekten unter gleich- zeitiger Mikrobeobachtung, DBP Nr. 827416 (1952). 4307. Ultrakust-Geratebau, Ruhmannsfelden (Erf. E. Breuning), Veredeln von Tabak, DBP Nr. 825229 (1951). 4308. Ultrakust-Geratebau, Ruhmannsfelden (Erf. E. Breuning und H. MuB), Reinigen der Oberflachen von verschmutzten Teilen mit Hilfe von Ultra- schall-Wellen, DBP Nr. 816936 (1949). 4309. Ultrakust-Geratebau, Ruhmannsfelden (Erf. H. MuB), Erzeugen von Zinktiberztigen, DBP Nr. 827281 (1949). 4310. Ultrakust-Geratebau, Dr. Ing. O. Raudszus, Ruh¬ mannsfelden (Erf. E. Breuning, H. MuB), Verhinderung der Korrosion von Metallschichten im Schall- und Ultraschallfeld, DBP Nr. 830869 (1949). 4311. Ultrakust-Geratebau, Ruhmannsfelden (Erf. E. Breuning), Extraktion von organischen Stoffen, DBP Nr. 837991 (1949). 4312. Underwood N., Characteristics of an Acou¬ stic Interferometer, Phys. Rev., 74, 124 (1948). 4313*. Ungeheuer E., ' Unsere Erfahrungen mit Ultraschall, Strahlentherap., 79, 619 (1949). 4314*. Ungeheuer E., Therapie mit Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 342. ‘ 4315*. Ungeheuer E., Ergebnisse der Ultraschall¬ therapie in der Chirurgie, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 703 (1950). 4316*. Ungeheur E., Ergebnisse der Ultraschall¬ therapie in der Chirurgie, Arch. f. phys. Therap., 3, 86 (1951). 4317*. U p m e i e r H., Dosierungsfragen in der Ul- traschallpraxis, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 81 (1951). 4318. Urick R. J., Recent Methods for the Measure¬ ment of Sound Transmission in the Ocean, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 87 (1950). 4319. Urick R. J., Ament W. S., The Propa¬ gation of Sound in Composite Media, Journ. Acoust. LSoc. Amer., 21, 62, 115 (1949). 4320. Utter N., Kling R., Sur la vitesse du son dans certains melanges d'hydrocarbures, Compt. Rend., 227, 41 (1948).* 4321. Valkenburg H. E. van, The Theory of Ultrasonic Material Testing, Mech. Eng., 71, 817 (1949). 4322. Vang A., Apparatus and Method for Generating Sound, Amer. pat. No. 2432218 (1947).- 4323. V a u p e 1 O., Zerstorungsfreie Priifung von SchweiBverbindungen, Schweissen, u. Schneiden, 2, 147 (1950). 4324. V e d a m K., Elastic and Photoelastic Constants of Fused Quartz and Some Optical Glasses, Phys Rev., 78, 472 (1950); Proc. Indian. Acad. Sci., A31, 450 (1950). 4325. V e d a m K-, A New Method of Measuring the Elastic Constants of Solids, Current Sci., 19, 205 (1950). 4326. Вейнгеров M. JI., Оптико-акустический анализ газов и паров, основанный на нулевом методе, ДАН СССР, 51, 191 (1946); Оптико¬ акустический анализ газов и паров, Заводская лаборатория, 13, 426 (1947). 4327. Вейнгеров М. Л., Оптико-акустический анализ газов и паров, основанный на нулевом методе, ДАН СССР, 51, 195 (1946). 4328. Величкина Т. С., Фабелинский И. Л., Метод измерения скорости распростра¬ нения ультразвуковых волн в жидкости, ДАН СССР 75, 177 (1950). 4329*. Veltmann G. , W о е b е г К. Н., Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf Tuberkel- bazillen in virto und im Gewebe, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung (1949), S. 233. 4330*. V e 1 1 m a n n G., Bakterizide und immunbio- logische Wirkungen des Ultraschalls, Ultraschall in der Medizin, 2, 22 (1950) 4331*. Velmann G., Woeber Kh., Unter¬ suchungen iiber die biologische Dosierung des Ultraschalls and Bakterien, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 527 (1950). 4332*. Velmann G., Methodik und Ergebnisse quantitativer Untersuchungen an Mikroorganismen als Beitrag zur Virkungsweise des Ultraschalls in vitro und in vivo, Arch. f. phys. Therap., 3, 79 (1951). 4333*. Veltmann G., Woeber Kh., Beitrag zur bakteriziden Wirkung des Ultraschalls, Strah¬ lentherapie, 79, 587 (1949). 4334*. Veltman G., Woeber Kh., Unter¬ suchungen iiber die biologische Dosierung des Ultraschalls an Bakterien, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 525 (1950). 4335. Verm a G. S., Ultrasonic Classification of Organic Liquids, Journ. Chem. Phys., 18, 1352 (1950). 4336. V e r m a G. S., Effects of Humidity on Ultra¬ sonic Absorption in Air at 1,46 Megacycles, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 861 (1950) 4337. V e r m a G. S., Ultrasonic Absorption in Orga¬ nic Liquids, Proc. Nat. Acad. Sci. India, A19, 34 (1950). 4338. Vick F. A., Ultrasonic, Sci. Prog. G. B., 36, 650 (1949). 4339. V i d t s J. Ultrasonore vibratie-potentialen, Meded. Kon. Vlaamsche Acad. Wetensch. Let- teren Schone Kunsten Belgie, Kl. Wetenschr., No. 3, 12 (1945).
Библиография 679 4340*. Villa L., Fanucchi F., Gli ultrasuoni in terapia, Minerva Medica, 2, 76 (1950). 4341. Virtanen I., Ellfolk N., Oxidative Nitrogen Fixation in Ultrasonic Field, Acta Chem. Scand., 4, 93 (1950); Journ. Amer. Chem. Soc. 72, 1046 (1950). 4342*. Voegtlin R., Durrenberger, Bloch S., Les utlra-sons. Bases anatomo- physiologiques de leur activite, Strasbourg Medi¬ cal, 2, 120 (1950). 4343*. Vogel F., Erfahrungen mit der Ultraschall- behandlung in unserer KHnik, Zs. f. Orthopadie u. Grenzgebiete, 80, 390 (1951). 4344. Voinovutch P. G. I., Prudhomme R. O., Action des ultrasons sur une oxydase, Biochimica e biophysica Acta, 3, 412 (1949). 4345*. Vy s 1 о nz i 1 E., Erfahrungen iiber die Be¬ handlung von Ohrenleiden durch Ultraschall, Arch. f. phys. Therap., 2, 173 (1950). 4346*. Vyslonzil E., Ober die Beeinflussung des Vestibularapparates durch Ultraschall, Wien, Klin. Wschr., 61, 468 (1949). 4347*. Wachsmann F., Applikationstechnik und Dosierung bei therapeutischen Ultraschallbehand- lungen, Strahlentherapie, 79, 529 (1949). 4348*. Wachsmann F., Untersuchungen im ste¬ henden Wellenfeld zur Klarung des Wirkungsmecha- nismus, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefi- bericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 154. 4349*. Wachsmann F., Impulsversuche mit Ul¬ traschall an verschiedenen biologischen Objekten, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 534 (1950). 4350*. Wachsmann F., Schadigungsmoglichkei- ten durch Ultraschall vom Standpunkt der phy- sikalischen Vorgange im Gewebe und der Aplikati- onstechnik aus gesehen, Der Ultraschall in der Medizin, 4, 42 (1951). 4351*. Wachsmuth W., Ultraschall bei sudeck- scher Krankheit, Der Ultraschall in der Medizin (Kongrefibericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 245. 4352. W a d a E., Intensity Measurement of Ultrasonic Waves in Liquids, Journ. Sci. Res. Inst. (Tokyo), 44, 127 (1950). 4353. Wada E., Nakane H., Effect of Ultraso¬ nic Waves on High Polymeric Substance. Journ. Sci. Res. Inst. (Tokyo),-45, 1 (1^51). 4354. Wada Y., On the Relation Between Compres¬ sibility an Molal Volume or Organic Liquid, Journ. Phys. Soc. Japan, 4, 280 (1949). 4355. Wada Y., Shimbo S., Correlation Between Ultrasonic and Infrared Absorption in Liquids, Journ. Phys. Soc. Japan, 6, 535 (1951).f 4356. Wada Y., Shimbo S., Experimental Investigations on the Origin of the Anomalous Absorption of Ultrasonic Waves in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 199 (1952). 4357. Wada Y., Shimbo S., О da М., Dis¬ persion of Ultrasonic Velocity in the Liquid Higher Fatty Acids, Journ. Phys. Soc. Japan, 5, 345 (1950); Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 880 (1950). 4558. Wada Y., Shimbo S., О da М., Measu¬ rement of Compressibility of Solutions by Ultra¬ sonic Waveband Study of Solvation, Journ. Appl. Phys. (Japan), 17, 257 (1948). 4359. Wada Y, Shimbo S., О d a М., Ultra¬ sonic Measurement of Solvation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 880 (1950). 4360*. Wadulla H., Symmetrische Urticaria der unteren Extremitaten nach Ultraschallwellenbe- handlung einer rechtsseitigen Ischias, Med. Klinik, 44, 543 (1949). 4361. Wagner G., Chemische Reaktionen im Ultra- schallfeld, Mitt. chem. Forsch. Inst. Ind. Osterr., 3, 63 (1949). 4361a. Wall P. D., Fry W. J., Stepens R., T ucker D., LettvinJ. Y., Changes Produced in the Central Vervous System by Ultrasound, Science, 114, 686 (1951). 4362. Wallace R. H., The Production of Variations in Plants and Animals by Acoustic Vibrations, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 683 (1950). 4363. Wallace R. H., Bushnell R. J., Pro¬ duction of Phenotypic and Genotypic Variations in Seedlings by Ultrasonic Vibrations, Amer. Journ. Bot., 35, 813 (1949). 4364. Walker E. A., An electroacustical System, Trans. Amer. Inst. Electr. Eng., 67, 35 (1948). 4365*. Warnecke B., Blutveranderung durch Ultraschall, Zs. klin. Med., 147, 351 (1950). 4366*. Watanabe Y., Miyagawa F., Aoki Т., Studien iiber das mit Ultraschall behandelte Typhus-Vaccin, Zs. Japan Mikrob. Pathol., 33, 1155 (1939). 4367.* Watanabe Y., О z a к i М., et al., Immuno- logische Studien iiber das mit Ultraschall behan¬ delte Typhus-Vaccin, Tokyi-Iji-Shinschi, 3100, 2408 (1938). 4368*. Watanabe Y., Ozaki M. et al., Immu- nologische Studien des mit Ultraschall behandel¬ ten Cholera-Antigen, Zs. Japan Mikrob. Pathol., 32, 1078 (1938). 4309. Waterfall F. D., Loten mit Ultraschall, Metal Ind. (London,) 76, 9 (1950). 4370*. Webb J., Preliminary Investigations Into the Use of Ultrasonics in physiotherapy. Physiotherapy (London), 37, 29 (.1951). 4371 \ We bei H., Ober histaminentfesselnde Wir¬ kung des Ultraschalls, Klin. Wschr., 29, 357 (1951). 4372*. W e g n e r A. Der Ultraschall in der Dermato- logie, Der Ultraschall in der Medizin, 3, 54 (1951). 4373. Weinstein M. S., On the Failure of Plane Wave Theory to Predict the Reflection of a Nar- |row Ultrasonic Beam from Plane Surface, Journ. fAcoust. Soc. Amer., 24, 118, 284 (1952). 4374/W i e n s t e i n M. S., Wine land W. C., Transmission and Reflection of Ultrasonic Waves from Solid Plate in Water, Phys. Rev., 79, 416 (1950). 4375*. W e i s s A., Ober den Verlustwinkel von Mangan- ferritkernen, Elektrotechnik, 5, 213 (1951). 4376. W e i s s 1 e r A., Ultrasonic Velocity in Liquid Halides, Phys. Rev., 74, 1228 (1948). 4377. W e i s s 1 e r A., Ultrasonic Investigation of Molecular Properties of Liquids, II. Linear Poly- methylsiloxanes, Journ. Amer. Chem., 71, 93 (1949). 4378. Wei ssl er A., Ultrasonic Investigation of Molecular Properties of Liquids, IV. Cyclic Com¬ pounds, Journ. Amer. Chem. Soc., 71, 419 (1949). 4379. W e i s s 1 e r A., Ultrasonic Investigation of Molecular Properties of Liquids Anorganic Hali¬ des, Journ. Amer. Chem. Soc., 71, 1272 (1949). 4380. W e i s s 1 e r A., Depolymerization by Ultraso¬ nic Irradiation. The Role of Cavitation, Bull.
680 Библиография Amer. Phys. Soc., 24, 44 (1949); Phys. Rev., 75, 1313 (1949); Journ. Appl. Phys., 21, 171 (1950). 4381. W e i s s 1 e r A., Cavitation in Ultrasonic Depo¬ lymerization, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 370 (1951). 4382. Weissler A., Chemical Effects of Intense Ultrasonic Waves in Liquids, Naval Res. Lab. Rep., S. 3483, 20 (1949). 4383. Weissler A., Cooper H. W., Chemical Effects of Ultrasonic Irradiation, Manufactory Chemist, 19, 505 (1948). 4384. Weissler A., Cooper H. W., Snyder S t., The Chemical Effects of Ultrasonic Irradia¬ tion. Reaction Between Carbon Tetrachloride and Water, Journ. Amer. Chem. Soc., 72, 1769 (1950). 4385. Weissler A., Del Grosso A. A., The Velocity of Sound in Sea Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 684 (1950); 23, 219 (1951). 4386. Weissler A., Del Grosso V. A., Ultrasonic Investigation of Liquids, VI. Acety¬ lene Derivates, Journ. Amer. Chem. Soc., 72, 4209 (1950). 4387. W e i s s 1 e r A., Dei Grosso V. A., Liquid With Unusually High Sound Velocity, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 629 (1951). 4388. Wellhoener H. J,, Anwendungsmoglich- keiten des Ultraschalls in der Brauerei, Braue- reitechniker, Nr. 8 (1952). 4389. W e n к P., Der Ultraschall und seine Anwendung in der Industrie, Feinwerktechnik, 53, 153 (1949). 4390. Wen к P., Aluminiumloten mit Ultraschall, Metall, 5, 447 (1951); Siemens Zs., 26, 145 (1952). 4390a. Wenk P.. В о 1 j a h n H., Verzinnung von Aluminium mit Hilfe von Ultraschall, Metall¬ kunde, 43, 323 (1952). 4391. Wenk P., Niindel U., Ein Ultraschall- Lotge.at fiir Aluminium, Siemens Zs., 25, 91 (1951). 4392. Went J. J., Linear Magnetostriction of Homo¬ genous Nickel Alloys, Physica, 17, 98 (1951). 4393. Denzel Kl., Uber die Moglichkeiten einer Betonuntersuchung mittels Ultraschall, Disser¬ tation, Techn. Hochschule, Braunschweig, 1950. 4394. Wert Ch. A., The Internal Friction of Zinc Single Crystals, Journ. Appl. Phys., 20, 29 (1949). 4395. Wert С. A., T у n d a 1 1 P. Т., Elasticity of Zinc Crystals, Journ. Appl. Phys., 20, 587 (1949). 4396. W e r t h G. C., Propagation of Sound in Carbon Dioxide at High Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 715 (1951). 4397. W e r t h e i m R. A. P., Ultrasonics. The Prin¬ ciples, Generation and Effects of Ultrasonic Ra¬ diation, The British Food Manufacturing Indu¬ stries Research Association, Scientific and Techni¬ cal Surveys, No. 7, 32 (1948). 4398. West W., The Accuracy of Measurements by Rayleigh Disc, Proc. Phys. Soc., B62, 437 (1949). 4399. Westervelt P. J., Absorption of Sound by Gas Bubbles at a Water-Metal Interface. Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 369 (1951). 4400. Weston D. E., The Use of a Hight-Stability Magnetostriction oscillator to Investigate the Amplitude Absoprtion of Plane Sound Waves in Narrow Glass and Metal Tubes, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 341 (1950). 4401. Wet te F. W., de, Remark on the Calculation of Molecular Relaxation Times, Colloquium Over Ultarsonore Trillingen, Briissel., 1951, Коп. VI, Acad. Weten.-et. Sch. Kunst. Belgie, 1951, p. 82. 4402. Wetzel W., Ultraschall-Aufbereitung von Ges- teinsproben, Erdol u. Kohle, 3, 212 (1950). 4403. White S. Y., Experimental Ultrasonics, I. Design, Construction and Operation of the Hart¬ mann Whistle, Audio Eng., 33, 20, 44 (1949). 4404. White S. Y., Experimental Ultrasonics, II, Audio Eng., 33, 24, 38 (1949). 4405. White S. Y., Inaudible Sound. A New Tool air Cleaning, Heating and Ventilating, 45, No. 9, 59 (1948). 4406. White J. E., X-Ray Diffraction by Elastically Deformed Crystals, Journ. Appl. Phys., 21, 855 (1950). 4407. White J. E., Some Effects of Vibration on X-Diffraction by Crystals, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 16 (1951). 4408*. Wiegmann J., Heilerfolge mit Ultraschall¬ wellen, Ultrakust-Mitteil., 1, Nr. 2, 1 (1948). 4409*. Wiethe C., Klinische Erfahrungen mit Ultra¬ schall, Wien. klin. Wschr., 61, 17 (1948). 4410*. Wiethe C., Die Behandlung des Maniere mit Ultraschall, Wien. klin. Wschr., 61, 466 (1949). 4411*. Wiethe C., Wyt L., Visloncyl E., The Therapeutic Use of Supersonic Waves, Acta otolaryng., 78, III (1949). 4412*. Wild J. J., The Use of Ultrasonic Pulses for the Measurement of Biologic Tissues and the Detection of Tissue Density Changes, Surgery, 27, 183 (1950). 4413*. Wild J., N e a 1 D., Use of High Frequency Ultrasonic Waves for Detecting Changes of Tex¬ ture in Living Tissues, Lancet, 1, 655 (1951). 4414. W i 1 d h а с к W. A., Metroscope, Rev. Sci. Instr., 19, 535 (1948). 4415. Wilkes М. V., R e n w i с к W., An Ultra¬ sonic Memory Unit for the EDSAC, Electronic Eng., 20, 208 (1948). 4416. Wilkes М. V., R e n w i с к W., D ie ADAC- elektronische Rechenmaschine, Journ. Sci. Instr., 26, 385 (1949). 44-17. Willard G. W., Light Modulating Apparatus, Amer. pat. No. 2287587 (1942). 4418. Willard G. W., Criteria for Normal and Abnormal Ultrasonic Light Diffraction Effects. Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 101 (1949). 4419. Willard G. W., Focusing Ultrasonic Radia¬ tors, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 360 (1949). 4-420. Willard G. W., New Methods for Measuring Ultrasonic Velocity in Solids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 684 (1950). 4421. Willard G. W., Improved Methods for Mea¬ suring Ultrasonic Velocity, Journ. Acoust. Soc. Amer., '23, 83 (1951). 4422. Willard G. W., Focusing Ultrasonic Radia¬ tor, Amer. pat. No. 2549872 (1951). 4423. Willard G. W., Ultrasonicallv Induced Cavi¬ tation in Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 454 (1952). 4424*. W i 1 1 e r t D., Die Ultraschallbehandlung auf dem Gebiete der Zahnheilkunde, Osterr. Zs. Sto- mat., 48, 383 (1951). 4425. Williams A. E.. Non Destructive Testing of Metals, Canad. Machinery, 60, 87 (1949). 4426. Williams A. O., Jr., The Piston Source at High Frequencies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 1 (1951). 4427. Williams A. O., Jr., On the Absorption of High Power Sound Waves in Water, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 369 (1951).
Библиография 681, 4428. Williams А. О., Jr., Keck W., Effects of Reflected Signals and Electric Pick-up at an Ultrasonic Microphone, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 173 (1951). 4429. Williams A. O., Jr., Keck W., Smith М. C., Distorsion of Acoustic Beam Patterns by Echoes and Electric Pick-up, Journ. Acoust. Soc. Amer., 21, 469 (1949). 4430. W i 1 1 i a m s H. J., Bozorth R. М., Christensen H., The Magnetostriction, Youngs Modulus and Damping of 68 Permalloy a Dependent on Magnetization and Heat Treat¬ ment, Phys. Rev., 59, 1005 (1941). 4431. Williams М., An Electrokinetic Transducer, Rev. Sci. Instr., 19, 640 (1948). 4432. W i 1 1 r i с h H. O., Bericht iiber deutsche Arbei- ten mit Ultraschall bei Lichtbogen und Wider- standsschweiBung, Welding, 18, 61 (1950). 4433. Wilson О. B., Jr., The Attenuation of Ultra¬ sonic Waves in Electrolytic Solutions, Phys. Rev., 81, 657 (1951). 4434. Wilson О. B., Jr., Leonard R. W., Sound Absorption in Aqueous Solutions of Magne¬ sium Sulfate and in Sea Water, Journ. Acoust. Soc Amer., 23, 624 (1951). 4435*. Winkler G., Die Frequenzabhangigkeit der Ultraschall-Hamolyse, Dissertation, Erlangen, 1950. 4436*. Winkler K-, Uber chronische Pyodermien, Zs. f. Haut- u. Geschlechtskrankheiten, 9, 57 (1950). 4437*. Winter H. М., Ultraschalltherapie, Deutsch. Gesundheitswesen, 4, 1107 (1949). 4438*. Winter H. М., Ultraschall-Heilgerat, Med. Techn., 3, 203 (1949). 4438a. Wise B., Ensminger D., Putting Ultra¬ sonics to Work, Prod. Eng., 23, Aug., 180 (1952). 4439. Witte R. S., Mr owe B. A., Guth E., Velocity and Attentuation of Sound in Butyl and Gr-S-Rubbers, Phys. Rev., 75, 1284 (1949). 4440*. Wo b b e с к e H. D., Ein Beitrag zum Wir¬ kungsmechanismus des Ultraschalls, Strahlenthe¬ rapie, 82, 615 (1950). 4441*. Woeber Kh., Untersuchungen iiber die Wir¬ kung des Ultraschalls auf Mause- und Rattentu- moren, Strahlentherapie, 79, 563 (1949). 4442*. Woeber Kh., Vorlaufige Erfahrungen mit Ultraschalltherapie bei Dermatosen, Strahlenthe¬ rapie, 79, 599 (1949). 4443*. Woeber Kh., Das Auftreten von Schadi- gungen am Zentralnervensystem der Ratte durch Ultraschallwellen, Strahlentherapie, 79, 643 (1949). 4444*. Woeber Kh., Uber die Wirkung des Ultra¬ schalls auf oberflachliche Tumore, Arch. Derma- tologie und Syphilis, 191, 400 (1949). 4445*. Woeber Kh., Ober unsere Ergebnisse experi- mentell-biologischer Untersuchungen und klinisch- therapeutischer Erfahrungen mit Ultraschall, Der Hautarzt, 1, 154 (1950). 4446*. Woeber Kh., Uber tierexperimentelle und klinische Erfahrungen rrit Ultraschall an Tumo- ren, Archivf. Dermatologie und Syphilis, 188, 656 (1950). 4447*. Woeber Kh., Uber Ultraschall in der Medizin, Strahlentherapie, 81, 157 (1950). 4448*. Woeber Kh., Die Wirkung des Ultraschalls auf embryonales und carcinomatoses Gewebe, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 29 (1950). 4449*. Woeber Kh., Die Wirkung des Ultraschalls auf des Blutserum und die serologischen Reaktio- nen, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 15 (1950). 4450*. Woeber Kh., Der Ultraschall in der Medizin, 2, Bericht der Ergebnisse des internationalen Ultraschall-Kongresses 1950 in Rom, Stuttgart, 1950. 4451*. Woeber Kh., Histologische Untersuchungen iiber die Sofortreaktion des Zellkerns beim Walker- Karzinom der Ratte nach Ultraschalleinwirkung, Strahlentherapie, 85, 207 (1951). 4452*. Woeber Kh., As с h e G., Uber den EinfluB des Ultraschalls auf die Friihentwicklung embryo- nalen Gewebes in Abhangigkeit von der Schallin- tensitat, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 537 (1950). 4453*. Woeber Kh., SybertzW., Untersuchun¬ gen iiber den EinfluB des Ultraschalls auf die sero¬ logischen Blutreaktionen und die SerumeiweiBkor- per mit Hilfe der Ultrazentrifuge, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 543 (1950). 4454. Woeber Kh., Veltmann G.^Uber quan¬ titative Untersuchungen an Einzellern und an Keimgewebe mit Ultraschall, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultra¬ schalltagung, 1949), S. 238. 4455*. Woeber Kh., Z i n к W., Der EinfluB kom- binierter Rontgen- und Ultraschallbehandlung auf den experimentellen Tierkrebs, Nuovo Ci¬ mento, 7, Suppl. 2, 710 (1950). 4456*. Wolf F., Bestimmung der Lethalitatsdosis mit Ultraschallwellen bei verschiedenen Organis- men, Dissertation, Erlangen, 1948. 4457. Wolff I., Reinigen von Fliissigkeiten durch Vernichten der Bakterien, Amer. pat. Nr. 2417722 (1941). 4458*. W о 1 p e r s С. H., Die Quersterifung der kolla- genen Bindegewebsfibrille, Virchows Arch., 312, 292 (1944). 4459*. W о 1 p e r s С. H., Die Fibrinquerstreifung, Klin. Wshcr., 24, 424 (1947). 4460*. Wolpers С. H., Das Sarkolemm, Klin. Wschr., 26, 724 (1948). 4461*. Wolpers С. H., Kollagenquerstreifung und Hitzeschrumpfung, Biochem. Zs.-, 318, 373 (1948). 4462. Woodburn J., Experimental Determination of Velocity of Sound in Superheated Steam by Ultrasonics, Journ. Trans. Amer. Soc. Mech. Eng. 71, 65 (1949). 4463. Woodburn J., Construction of Apparatus for Measuring the Velocity of Sound in Gas mixtures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 456 (1952). 4464*. W u 1 f f D., Behandlungsmoglichkeiten mit Ultraschallimpulsen, Arztl. Praxis, 2, 1 (1951). 4465*. W u I f f D., Reduktion der Ultraschall-Gesamt- dosis durch Anwendung des Impulsverfahrens, Der Ultraschall in der Madizin, 3, 70 (1951). 4466*. W u t t g e К. H., Uber die Wirkung des Ultra¬ schalles auf biologisches Gewebe und iiber Wirkungs- moglichkeiten unter therapeutisch ublichen Bedin- gungen, Munch, med. Wschr., 92, 859 (1950). 4467*. W u t t ge К. H., Zur Frage der Eintreibwirkung des Ultraschalls, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 142. 4468. W u t t g e К. H., Dickel G., Stofftrennung in fliissiger Phase, DBP Nr. 836640 (1950). 4469*. W у t L., Die Ultraschallbehandlung von Ohrge- rauschen, Wien. med. Wschr., 98, 405 (1948).
682 Библиография 4470*. W у t L., Die Indikationsgebiete der Ultraschall¬ therapie, Wien. klin. Wschr., 61, 389 (1949). 4471*. W у t L., Der Ultraschall in der Ohrenheilkunde, Der Ultraschall in der Medizin, 2, 54 (1950). 4472*. Y a g i N., Vertilgung von Seidenparasiten durch Ultraschall, Zs. d. Japan Seidenfaden, 6, Nr. 3 (1935). 4473*. Y a g i N., Uber die Moglichkeit der konstlichen Ausbrutung der Seidenraupeneier durch Ultraschall Kagaku (Japan), 5, Nr. 8 (1935). 4473a. Yamaguchi S h., Metallic Corrosion Influen¬ ced bv Ultrasonic Waves, Journ. Appl. Phys., 23, 1057 ‘(1952). 4474. Yamamoto Y.,K on S.,Hay akawa М., N i s h i С., Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf die Plasmodien der Huhnermalaria, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 447 (1943). 4475*. Yamanaka М., Uber die Ansammlung der Tuberkelbazillen im Sputum nach Ultraschallbe- handlung, Mitt. med. Hochschule zu Osaka, 6, 154 (1937). 4476*. Yamanaka М., Uber den EinfluB von Ultra¬ schall auf die Offenbarungssubstanz des Schwarts- mannschen Phenomen, Mitt. med. Hochschule zu Osaka, 5, 3 (1938). 4477*. Y amanaka М., Uber den EinfluB von Ultra¬ schallwellen auf Antigenantikorper und Komple- ment, Mitt. med. Hochschule zu Osaka, 5, 154 (1938). 4478*. Yamanaka M.,Fujimoto, Hayashi S., Okyo, Ogata S., Maeyama, Uber den EinfluB der Ultraschallwellen auf saurefeste Bazillen, Mitt. med. Hochschule zu Osaka, 6, 130 (1939). 4479*. Yamanaka М., Matsuo S., Oshima, Suzuki М., Uber den EinfluB der Ultraschall¬ wellen auf Mikroorganismen, Mitt. med. Hoch¬ schule zu Osaka, 4, 106 (1937). 4480*. Y amanaka М., M i h a s h i K., Masu- d а М., H i d a R., Die Wirkung der Ultraschall¬ wellen auf Pepton verschiedener Art. 2. EinfluB der Ultraschallwirkung auf das Indolbildungsver- mogen der Bakterien, Mitt. med. Hochschule zu Osaka, 6, 248 (1939). 4481 Y amanakaM.,SatomiM., Studien iiber den EinfluB von Ultraschall auf Parasiteneier und Lar- ven, Mitt. med. Hochschule zu Osaka, 6, 65 (1938). 4482*. Yamanaka M.,Tamada М.,Ogata S., Die Wirkung der Ultraschallwellen auf Pepton verschiedener Art. 1. Einwirkung des Ultraschalls auf die Beschleunigung der Hefegarung. Mitt, med. Hochschule zu Osaka, 6, 237 (1939). 4483*. Yamashina, Kasahara М., Oyama H., Ogata S. J., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf Seidenpyorrhoea-Virus, Med. u. Biol. (Japan), 1, 154 (1942). 4484*. Y a о i H., Ober den EinfluB der Ultraschallwel¬ len auf lebende Wesen, Japan Journ. Exp. Med., 18, Nr. 7 (1934). 4485*. Y a о i H., A г a к a w a S., К a j i h a r a H., Ober die Immunitat des mit Ultraschallwellen behandelten Vaccine-Virus, Japan Journ. Exp. Med., 24, 1265 (1940). 4486*. Y a о i H., A г a к a w a S., К a j i h a r a H., Ober die Immunitat des mit Ultraschall inakti- vierten Virus der verschiedenen Arten wie epide- mische und japanische Encephalitis, Lyssa, Papa- geienfieber, Lymphogranulomatosis inguinalis und Influenza, Japan Journ. Exp. Med., 24, 1281 (1940). 4487. Yeager E., Bugosh J., Dietrick H., Hovorka FM The Effect of Ultrasonic Waves on the Hydrogen Electrode, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 686 (1950). 4488. Yeager E., Bugosh J., Hovorka F., The Measurement of Ultrasonic Vibration Poten¬ tials (Debye-Effect) with Pulse Techniques, Proc. Phys. Soc. (B), 64, 38 (1951). 4489. Yeager A., Bugosh E. J., Hovorka F., McCarthy, The Application of Ultrasonic Waves to the Study of Electrolytic Solutions, II. The Detection of the Debye Effect, Journ. Chem. Phys., 17, 411 (1949). 4490. Yeager E., Chessin H., Bugosh J., Hovorka F., Apparatus for Acoustical Mea¬ surements with Pulse-Modulated Ultrasonic Waves, Phys. Rev. 76, 1890 (1949). 4491. Yeager E., Dietrick H., Bugosh J., Hovorka F., The Measurement of Ionic Vibration Potentials (Debye-Effect) with Pulse Modulated Ultrasonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 627 (1951). 4492. Yeager E., Dietrick H., Bugosh J., Hovorka F., An Electrokinetic Probe for Detection of Ultrasonic Waves, Techn. Rep. No. 5, (1951). Ultrasonic Res. Laboratory, Western Re¬ serve University, Cleveland, Ohio. 4493. Yeager E., Dietrick H., Saunders F., Hovorka F., Measurement of Colloidal Vibration Potentials with Pulse-Modulated Ultrasonic Wa¬ ves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 117 (1952). 4494. Yeager E., Hovorka F., The Applica¬ tion of Ultrasonics to the Study of Electrolytic Solutions, II. The Effect of Acoustical Waves on the Hydrogen Electrode, Journ. Chem. Phys., 17, 416 (1949). 4495. Yeager E., Hovorka F., The Effect of Acoustical Radiations on the Hydrogen Electrode, Journ. Electrochem. Soc., 98, 14 (1951). 4496. Y el lot J. I., Savory L. E., Acoustic Generator, Amer. pat. No. 2519619 (1950). 4497*. Yokonawa Т., Ober den EinfluB von Ultra¬ schall auf das Pflanzengift Ritin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 41, 1672 (1942). 4498*. Yokonawa Т., Uber den EinfluB des Ultra¬ schalls auf die Oberflachenspannung des Serums, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 594 (1943). 4499*. Yokonawa Т., Ober die Wirkung der Ultra¬ schallwellen auf Influenza-Virus, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 1007 (1943). 4500*. Yokonawa Т., Beitrag zur Kenntnis der Ultraschallwirkung auf Erythrozyten, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 229 (1943). 4501*. Yokonawa Т., Beitrage zum Mechanismus der Hamolyse durch Ultraschall, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 328 (1943). 4502*. Yokonawa Т., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf das Virus des Kaninchen-Myxoms, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 517 (1943). 4503*. Yokonawa Т., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf die Resistenz der Leukozyten, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42, 591 (1943). 4504*. Yokonawa Т., Immunologische Untersuchungen des mit Ultraschall behandelten Pflanzengiftes Ritin, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 42,1010 (1943). 4505. Yokonawa Т., Furumi R., Kato Т.. Hayashi S., Iso Т., Ober den EinfluB von Ultraschall auf BCG, Mitt. med. Ges. zu Osaka, 39, 2094 (1940).
Библиография 683 4506. Yokonawa Т., Tom it a~C., Nagasawa S., Furukawa G., Uber die Wirkung von Ultraschall auf Erythrozyten, Mitt, med Ges. zu Osaka, 39, 2129 (1940). 4507*. Yoshida К., О g a t a S. J., N a r u s e Т., Sakiyama Т., Ober den EinfluB der Ultra¬ schallwellen auf Vaccine-Virus (1), Mitt. d. med. Ges. zu Osaka, 36, 185 (1937). 4508. Yoshida Д., T a к e n a g a S., Yama¬ moto J., Ober den EinfluB der Ultraschallwel¬ len auf das Vitamin K. Mitt. med. Ges. zu Osaka, 43 (1944). 4509. Y о usef Y. L., Sultan F., Vibration Detec¬ tion by a Quartz Oscillator, Rev. Sci. Instr., 20, 533 (1949). 4510*. Zach St. F., Zur Frage der Behandlung akuter Arthritlden und Neuralgien mit Ultraschall, Wien, klin. Wschr., 63, 874 (1951). 4511*. Zach St. F., Ober die Behandlung von Arthro- sen mit Ultraschall-Impulsen, Wien. med. Wschr., 101, 608 (1951). 4512*. Z a m b e 1 1 i E., Tentativi di ultrasonoterapia nella otosclerosi, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2., 714 (1950). 4513*. Z a m b e 1 1 i E., Angela E., С a m p i L., Sulle proprieta immunbiologische di alcune sospensioni batteriche dopo trattamento ult- rasonico, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 717 (1950). 4514*. Z a m b e 1 1 i E., Tri ncher i P., Ricerche- sull’azione degli ultrasuoni nei germi della pelle, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 720 (1950). 4515*. Zangemeister H. E., Horvermogen fiir Ultraschall und Moglichkeiten seiner diagnosti- schen Verwertung, Acta Otolar. Stockholm, 39, 263 (1951); HNO 2, 367 (1951). 4516. Zartmann I. F., Ultra-sons de 75 kc dans l’air. Reflexion et diffusion par cylindres et par surfaces poly-cylindriques, Centres des Recherches Scientifiques industrielles et maritimes de Mar¬ seille, Note 172, Mai, 1948. 4517. Zartmann I. F., Ultrasonic Velocities and Absorption in Gases at Low Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer, 21, 171 (1949). 4518*. Zaubitzer H., Uber die Moglichkeit des Einschallens von Arzneimitteln, Med. Klinik, 45, 196 (1950). 4519*. Zeilhofer R., Letalitatsdosen und biologi¬ sche Wirkund des Ultraschalls in Abhangig- keit von der Frequenz, Dissertation, Erlangen, 1951. 4520. Жуков И И., X e н о x М. А. (см. J40941). 4521. Ziegler W. A., Fabrication of Piezoelec¬ tric Crystal Units, Amer. pat. No. 2531660 (1950). 4522*. Zille L. P., Wagtendonk W. J. van, The Influence of Ultrasonic Vibrations Upon the Activity of Paramecin, Biochem. and Biophys. Acta, 6, 524 (1951). 4523. Зимаков P. В., О поведении некоторых вод¬ ных растворов в электромагнитном поле большой частоты, ДАН СССР, 3, 452 (1934). 4524*. Zinn W.,Sonnenschein V., Ergebnisse der Ultraschalltherapie rheumatischer und degene- rativer Gelefikerkrankungen, Deutsche med. Wschr. 75, 827 (1950). 4525*. Zinn R., Sonnenschein V., Die radi- culare Beschallung, Nuovo Cimento, 7, Suppl. 2, 723 (1950). 4526*. Zinzius J., Ober den EinfluB der physika¬ lischen Energien, insbesondere des Ultraschalls auf den Ausfall der serologischen Reaktionen, Wien. med. Wschr., 101, 402 (1951). 4527*. Zinzius J., Woeber Kh., Vorlaufige Mitteilung iiber die Wirkung des Ultraschalls auf die serologischen Blutreaktionen, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultra¬ schalltagung, 1949), S. 211. 4528*. Zinzius J., Woeber Kh., Ober den EinfluB des Ultraschalls auf die serologischen Reaktionen, Arch. Dermatologie u. Syphilis, 191, 404 (1949). 4529. Z m u d a A. J., Dispersion of Velocity and Ano¬ malous Absorption of Ultrasonics in Nitrogen, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 472 (1951). 4530. Zo bei A., Beitrag zu Physik und Technik der Ultraschallquarze, Der Ultraschall in der Medizin (KongreBbericht der Erlanger Ultraschalltagung, 1949), S. 29. 4531*. Zollinger H. U., Bejnerkungen zur Arbeit Herbert Brettschneider «Ober die biologische Wirkung des Ultraschalls auf die lebende Zelle (II)», Strahlentherapie, 83, 530 (1951). 4532*. Zur K., Die Wirkung des Ultraschalls auf das Prothrombinpotential, Dissertation, Universitat Freiburg, 1950. с. Краткие сообщения без указания автора 4533. Detecting Gallstones with Ultrasonic Echoes, Elect¬ ronics, 23, No. 2, 172, 174, 176 (1950). 4534. Einsatz von Ultraschall beim Farben von indan- threnfarbstoffen, Melliand Textilber., 32, 214 (1951). 4535. Entzundern und Entfetten mit Ultraschall, Fac¬ tory Management and Maintennace, 107, 130 (1949). 4536. High-Energy Ultrasonic Opens Process Prospects, Chem. Ind., 65, 885 (1949). 4537. Lab-Size Ultrasonic Tools, Business Week, Nov. 19 (1949). 4538. Loten von Aluminium, Engineering, 168, 616 (1949). 4539. Maschine ultrasonique a laver le linge, Nature (Paris), 142 (1950). 4540. Messung hoher Temperaturen durch Ultraschall, Wireless World, 56, Suppl. 9 (1950). 4541. Metallentfettung durch Ultraschall, Feinverktech- nik, 54, 115 (1950). 4542. One-Kilowatt Ultrasonic Generator, Electronics, 23, No. 4, 148, 152, 156 (1950). 4543. Present Status of Use of Ultrasonic Energy in Physical Medicine, Journ. Amer. Med. Assoc., 148, 646 (1952). 4544. Priifung von Beton mit Ultraschall, Civil Eng. Res., 44, 520 (1949). Aus einem Bericht iiber eine Veroffentlichung des Road Research Board, 1946/47. 4545. Priifung von Gummireifen mit Ultraschall, Engi¬ neer, 192, 565 (1951). 4546. Reifenpriifung, eine interessante Entwicklung der Ultraschall-Technik, Electrician, 147, 1377 (1951). 4547. Supersonic Examination of Boiler Plate and Welded Seams, Engineering, 171, 29 (1951). 4548. Ultraschall- Reifenpriifung, El. Rev., 149, 893, (1951). 4549. Ultraschallwellen fiir ungewohnliche Reinigungs- prozesse, Elektrizitatsverwertung, 182 (1951/52). 4550. Ultraschallpriifungen von SchweiBungen, Engi¬ neering, 169, 264 (1950).
684 Библиография 4551. Ultraschall in der Textilfabrikation, Wool. Rech. Text. Wld., 78, 115 (1950). 4552. Ultraschallbehandlung von Anstrichfarben, Paint Manufacture, 19, 447 (1949). 4553. Ultraschaligenerator, Chem. Eng., 56, 138 (1949). 4555. l/ltraschall-Mahlverfahren. Chemikerztg, 74, 86 (1950). 4556. Ultraschallverwendung in der Industrie, Chem. Age, 62, 23 (1950). 4557. Ultraschallwellen als Orientierungsmittel, Elect¬ ronic Eng., 21, 464 (1949). 4558. Ultrasonic Noise Harmless, Sci. News Letter, 58, 275 (1950). 4559. Ultrasonic Shear Waves Detect Flaws in Pipes, Heat., Piping Air Condit., 22, 208 (1950). 4560. Ultraspnic Soldering Iron, Journ. Sci. Instr., 27, 29 (1950); Electronics, 24, August, 154 (1951). 4561. Ultrasonic Testing of Gas Turbine Disks, Metal Progress, 57, 468 (1950). 4562. Ultrasonics has Wide Industrial Applications, Product Eng., 20, 153 (1949). 4563. Ultrasonics Used in Seed Treatment, Electronics, 23, No. 10, 238 (1950). 4564. Ultrasonic Vibration Accelerates Polymerization, Electronics, 23, No. 9, 206 (1950). 4565. Ultrasound, Unheard, Hits Nervous Tissues, Sci. News Letter, 58, 185 (1950). 4566. Verhiitnng von Kesselstein durch Ultraschall, Schweiz. Techn., 55 (1950). 4567. Verzinnung von Aluminium mittels Ultraschall, Electronics, 2 1, No. 8 (1948). 4-568. Verzinnung von Aluminium mit Ultraschall, Me- talloberflaclie, A3, 214 (1949). 4569. Warmefreie Ultraschallbehandlung mit Impuls- betrieb, Umschau, 50, 227 (1950). 4570. Wall-thikness of Pulp Digesters «Read» 200 Times at Same Cost as Drilling 4 Test Holes, Chem. Proc. Rev., Oktober (1949). И. РАБОТЫ, ПОЯВИВШИЕСЯ ВО ВРЕМЯ ПОДГОТОВКИ К ПЕЧАТИ ШЕСТОГО ИЗДАНИЯ КНИГИ 4571. Abbey L., The Velocity of Sound in Gases at Low Pressures, Anst., Journ. Sci. Res., A5,223 (1952). 4572. Abruzzini E., Gli ultrasuoni nei campo medico, Basi fisiche delle applicazioni ed appa- recchi, Archivio de Radiologia, 26, 385 (1950). 4573. Aggarwal R. R., ParthasarathyS., Diffraction of Light Due to Several Ultrasonic Waves, Journ. Sci. and Ind. Res., 12B, 459 (1953). 4574. Aktienges, fiir Unternehmungen der Eisen- u. Stahlindustrie, Essen, Kondensierung von Acetal- dehyd zu Aldol, DBP Nr. 867388 (1938). 4575. Aides J. H., Jades on W. J., The Use of Ultrasonic Therapy in Geriatrics, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 107 (1952). 4576. Alexander P., Meek G. A., Anwendung von Ultraschallwellen zum Farben, Melliand Tex- tilberichte, 24, 57, 133, 214 (1953). 4577. Allard H., Ots I., Acceleration de la germi¬ nation de graines par ultrasonoration, Communi¬ cation presentee au II, Congres Intern, de Bio- chemie a Paris, Juillet, 1952. 4578. Altenburg K-, Die Temperaturabhangigkeit der Ultraschallgeschwindigkeit und der Oberflachen¬ spannung des Athvlenglykols, Zs. phys. Chem., 201, 91 (1952). 4579. Altenburg K-, Zur Frage des Einflusses von Ultraschall auf Platzwechselvorgange in Fltis- sigkeiten, Naturwiss., 40, 289 (1953). 4580. Altenburg K-, Die Schallgeschwindigkeit in Hochpolvmeren, Zs. phys. Chem., 202, 14 (1953). 4581. А л ь т ш у л e p С. А., Резонансное поглощение зрука ii парамагнетиках, ДАН СССР, 85, 1235 (1952). 4582*. Anstett P., Gil ultrasuoni in terapia, Monde Medical, 60, 125 (1951). 4583*. A r r i g о n i G., L о v a t i G., Gli ultrasuoni in urologia, Arch. Ital. Urologia, 24, 377 (1950). 4584*. Asche G., Kernaberrationen durch Ultraschall, Strahlentherapie, 85, 215 (1951). 4585. Atlas-Werke, Bremen, Verfahren zur Ausnutzung des Dopplereffektes bei der Echomethode, insbes. zur Bestimmung von Fahrtgeschwindigkeit, DBP Nr. 873223 (1951). 4586. Auerbach R., Schallgeschwindigkeit und Kapillaritat, Kolloid. Zs.. 113, 97 (1949). 4587. В a k e r G. S., S 1 i f k i n L. М., M a r x J. W., Germanium Under Ultrasonic Stress, I, Anelastic Effects, II, Dynamic Yield Point, Journ. Appl. Phys., 24, 1331 (1953). 4588. Balakrishna S., Sound Velocities in Some Indian Rock Specimens, Proc. Indian Acad. Sci., 36, 377 (1952): Current Sci., 21, 241 (1952). 4589. В a 1 a m u t h L., Method and Means for Remo¬ ving Material From a Solid Body, Amer. pat. No. 2580716 (1951). 4590. В a 1 1 a n t i n e H. Т., Bolt R. H., Hue- ter T. F., Cavalieri A., Dyer I., D о z о i s E., The Detection of Intracranial Tumors by Use of Ultrasound, Acoustics Labora¬ tory М. I. Т., Quart. Progr. Rep., January—March, 23 (1951). 4591. Barbera G., Gil ultrasuoni nei processo di guarigione delle ferite, Policlinico Sez. chir., 59, 53 (1952). 4592. Barone A. Considerazioni e suggerimenti sopra i concentrator! de energia ultrasonora, Ric. Sci., 22, 679 (1952). 4593. В a s t i e n P., Quelques causes d’erreur dans le sondage par ultra-sons des pieces metalliques, Me- taux Corros. Ind., 26, 135 (1951). 4594. В a u 1 e H., Iaufzeitmessungen an Bohrkernen und Gesteinsproben mit elektronischen Mitteln, Geophysical Prospecting, 1, 111 (1953). 3595. Baum'eister G. P., Ultrasonic Testing of Cast Iron Pipe, Nondestructive Testing, 11, 28 (1953). 4596*. Baumgartl F., G 1 e i В J-, Uber Veran- derungen der Serumproteine durch Ultraschall, Arztl. Wschr., 7, 574 (1952). 4597. Bell J. W. F., A Fixed Path Ultrasonic Inter¬ ferometer for Absoprtion Measurements on Gases, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 96 (1953). 4598. Ben ham T. A., Ultrasonic Wave Analyzer, Radio-Electr. Eng., 46, 12 (1951). 4599*. В ere у A., De Г action lethale des ultrasons sur les tissus vivants, Acta Physiotherapica et Rheumatologica, 6, 168 (1951). 4600. Beyer R. Т., Acoustic Relaxation in a van der Waals Gas., Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 714 (1952).
Библиография 685 4601*. Bleier W., Siegert A., Zur Frage der Ultraschallbehandlung das Ulcus cruris varicosum, Med. Klinik, 47, 114 (1942). 4602*. В о n e 1 1 i L., Aerosoli per sintillazione ed aerosoli generati con ultrasuoni, Minerva Medica, 43, 204 (1952). 4603. В о n e t t i A., Velocita degli ultrasuoni in campo elettrico e influenza della temperatura, Ricerca Scientifica, 18, 777 (1948). 4604. В о r d о n i P. G., Dipendenza delle autofre- quenze di un solido dalla temperatura e dal volume, secondo la meccanica statistica, Nouvo Cimento, 10, 268 (1953). 4605. В о r g n i s F. E., On the Forces due to Acoustic Wave Motion in a Viscous Medium and Their Use in the Measurement of Acoustic Intensity, Journ. Acoust. Soc Amer., 25, 546 (1953). 4606. В os со G., Gli ultrasuoni in microbiologia. Recenti Progr. Medic., 12, 58 (1952). 4607. Boyer R. A., Translational Dispersion in Monatomic Gases, Journ. Acoust Soc. Amer., 24, 716 (1952). 4608. Boyes E. G., Birds and Ultrasonics, Radio Electronics, 23, 52 (1951). 4609. В о z о r t h R. М., Mason W. P., M c- S к i m i n H. J., Frequency Dependence of Elastic Constants and Losses in Nickel, Beil. Syst. Techn. Journ., 30, 970 (1951). 4610. Bozorth R. М., Mason W. P., M с S к i- m i n H. J., W a 1 к e r J. G., Elastic Constants and Internal Loss of Single Nickel Crvstals, Phys. Rev., 75, 1954 (1949). 4611. В r a d f i e 1 d G., Ultrasonics in Solids, Research, 6, 88 (1953). 4612. Branson N. G., Ultra High-Frequency Sound Waves Measure Thicknes of Metal From One Side, Oil and Gas Journ., 46, January, 66, 69, 71 (1948). 4613. Braujard L., A Process Permitting the Eli¬ mination of Parasite Waves in Ultrasonic Testing of Metallic Specimens, Compt. Rend., 235, 804 (1952). 4614*. Brettschneider H., Die Wirkung des Ultraschalles auf die Entwicklung des Hiihnchen- und des Froscheies, Strahlentherapie, 87, 517 (1952). 4615. Bronzo J. A., Anderson J. М., The Effectiveness of Plastic Focusing Lenses with High Intensity Ultrasonic Radiation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 24, 718 (1952). 4616. Brown R., Flockennachweis mit Ultraschall, Canad. Metals, 13, Dezember, 24 (1950). 4617. Briickmann K-, Ultraschall-Generator fur gasformige Medien, Chem.-Ing.-Techn., 25, 492 (1953). 4618. Brunn W. B., Mitchell W. J., Ultra¬ sonics Brings 100% Inspection to Power Piping, Power, 94, 102 (1950). 4619*. Buchtala V., Fuchs K-H., Ergebnisse der Ultraschallbehandlung und experimentellen Untersuchung, Dermatol. Wschr., 74, 277 (1949). 4620*. Bunse W., Fr i ngs J., J a h n H., Einwir¬ kung des Ultraschalls auf das Kaninchenherz, Strahlentherapie, 87, 617 (1952). 4621. Buonsanto М., Influence of Ultrasonic Waves on the Velocity of Mutarotation of D-Glu- cose, Boll. Soc. Ital. Biol. Sper., 25, 878 (1949). 4622. Bu r 1 a n d о F., Esame Mediante ultrasuoni della struttura dei meteriali, Elettrotecnica, 39, 18 (1952). 4623. Burmeister H., Der EinfluB von Ultra¬ schall auf die Reifung von Spirituosen, Ather, Ole Riechstoffe usw., 2, 60 (1952). 4624. Burstein М., Lewi S., Action des uitra- sons sur le caillot plasmatique, Compt. Rend. Soc Biol., 145, 1599 (1951). 4625*. Busnel R. G., Gligorijevic J., Chauchard P., Mazoue H., Contribu¬ tion a 1’etude des effects et des mecanismes d’action des ultrasons sur le systeme neuromusculaire, Der Ultraschall in der Medizin, 6, 1 (1953). 4626. Busnel R. G., Picard D., Remarques sur les causes d’erreurs et les divergences de resultats dans l’oxydationi de ПК par les ultrasons, Journ. chim. phys., 50, 102 (1953). 4627. Busnel R. G., Picard D., Rapports entre la longueur d’onde et l’oxydation de l’iodure de potassium par les ultrasons, Compt. Rend., 235, 1217 (1952). 4628. Busnel R. G., Picard D., Bouzigues H., Rapports entre la longueur d’onde et l’oxy¬ dation de l’iodure de potassium par les ultrasons, Journ. chim. phys., 50, 97 (1953). 4629*. Busse Grawitz P., El tratamiento por ondas ultrasonoras, La Prensa Medica Argentina, 38, 3132 (1951). 4630. В у a r d S., Note on the Impedance Variations of an Electro-Acoustic Transducer in a Reflecting Field, Proc. Phys. Soc., 61, 478 (1948). 4631. Camp L., Broad Band Directional Barium Tita- nate Transducers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25. 297, (1953). 4632. С a m p b e 1 1 W. W., Murfitt R. H., Ultrasonic Survey of Riveted Drums, Journ. Inst. Fuels, 25, 145, 190 (1952). 4633. С a n a с F., Measurement of the Reflection of Ceilings by Means of Ultrasonics, Compt. Rend., 236, 467 (1953). 4634. Canfield R. H., Non-Destructive Examina¬ tion of Steel, the Detection of Laminations, The Marine News, 43, 397 (1938). 4635*. Carbonini М., Lezioni endouterine del feto da ultrasuoni, Minerva Ginecologica, 3, 539 (1951). 4636. Cardona S., Ultrasuoni e loro utilizzazione per esami nei materiali e nelle saldature, Riv. Ital. Saldatura, 3, 199 (1951). 4637. Carhart R. R., Reflection of Sound in the Ocean From Temperature Changes, Journ. Appl. Phys., 24, 929 (1953). 4-638. Carrelli A., Branca G., Making Visible Viscosity Waves in Liquids, Nuovo Cimento, 8, 889 (1951). 4639. Carrelli A., Porreca F., Ultrasonic Gra¬ ting Remaining After Stopping the Supersonic Waves, II., Nuovo Cimento, 10, 98 (1953). 4640. Carelli A., Porreca F., Ultrasonic Gra¬ ting Remaining After Stopping of the Ultrasonic Waves, III, Nuovo Cimento, 10, 883 (1953). 4641. Carstensen E. L., Sch wan H. P., Determination of the Acoustic Properties of Blood and Its Components, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 286 (1953). 4642*. С a v a 1 i e r i A. L., Coen M. S., В u t- kus W. S., T u. 1 1 у D. F., Hueter T. F., В a 1 1 a n t i n e H. Т., Bolt R. H., Ultra¬ sonic Detection of Intracranial Tumors, Acoustics Laboratory М. I. Т., Quart. Progr. Ren., Janua¬ ry—March, 17 (1952).
686 Библиография 4643. Centre national de la Recherche scientifique, Paris, Generateur de sons et d’ultra-sons de grande puis¬ sance, Fr. pat. No. 1039511 (1951). 4644. Centre national de la Recherche scientifique, Paris. Perfectionnements aux generateurs de sons et d’ul¬ trasons de grande puissance, Fr. pat. No. 648345 (1953). 4645. Cerf R., Sur Faction l’ondes transwersales de frequence ultrasonique dans les solutions de mole¬ cules en chaines, Journ. de phys. et rad., 13, 275 (1952); Compt. Rend., 234, 1549 (1952). 4646. Cerf R., Sur Faction d’ondes transversales de frequence ultra-sonique dans les solutions de hauts polymeres rigides, Compt. Rend., 234, 1549 (1952); Journ. de phys. et rad., 13, 458 (1952). 4647. Charity F., Ultrasonics for the Metalworker, Western Machinery and Steel World, 43, Decem¬ ber, 85, 137 (1952). 4648*. Chateau A., Quelques applications recentes en ultra-sonotherapie. Les algies des amputes Journ. de Radiol., d’Electrol. et Arch. d’Electr. med., 32, 513 (1951). 4649. Cheatham R. G., Dietz A. G. H., Ultrasonic Investigation of Plasticized Polymethyl Methacrylate, Phys. Rev., 86, 645 (1952). 4650. Chomse H., Hoffmann W., Seidel P. Die Sichtbarmachung von Warme und Ultraschall durch Organo-Phosphore, Naturwiss, 40, 288 (1953). 4651. Chy noweth A. G., Schneider W. G., Ultrasonic propagation in xenon in the region of its critical temperature, Journ. chem. Phys., 20, 1777 (1952). 4652*. Cicardo V. H., Bremier R., Action des ultra-sons sur les modifications de Гёсогсе cerebrale produites par les sels de potassium ou le citrate de soude, Compt. Rend. Soc. Biol., 145, 1720 (1951). 4653*. Cicardo V. H., d e 1 Conte E., Сар¬ ре 1 1 i n о A., Inhibition de l’hypophyse due cobaye par les ultra-sons, Compt. Rend. Soc. Biol., 145, 1710 (1951). 4654. Clair H. W. St., Sonic Flocculator and the Method of Flocculating Smoke or the Like, Amer. pat. No. 2215484 (1938). 4655. Collins W. H., Supersonic-controlled FM for Busand Storecasting, Radio Electronics, 22, 30 (1951). 4656. Conn К. Т., Ultrasonics, Research, 2, 495 (1952). 4657. С о r r e Y. de, Determination des sept constantes elastiques dynamiques du phosphatemonoammo- nique, Compt. Rend., 236, 1903 (1953). 4658. С о r r e Y. de, Etude de l’elasticite et de la pie- zoelectricite cristallines, Dissertation, Universite, Paris, 1953. 4659. Crawford A. E., Ultrasonic Tinning Technics for Aluminium, Electronics, 25, 12, 102 (1952). 4660. Crawford A. E., Some Metallurgical Appli¬ cations of Ultrasonics, Metallurgia, 47, 109 (1953). 4661. Crawford A. E., Anwendung von Ultraschall in der Schweifitechnik, Light Metals, 15, 102 (1952). 4662*. D a 1 i с h о W., Zur Therapie der Arthrosis de¬ formans, Ein Vergleich zwischen Runtgen- und Ultraschallbehandlung, Strahlentherapie, 88, 657 (1952). 4663*. D’A gostino A., Risi М., Primi risultati dell’ultrasonoterapia nella cura della malattia de Buerger nell’Ospedale San Camillo in Roma, Miner¬ va Medica, 42, 654 (1951) 4664. Danusso F., Fadigati E., Ultrasonic Velocity and Adiabatic Thermodynamic Property of Liquid Organic Compounds, Compt. Rend. Accad. Naz. Lincei, 14, 81 (1953). 4665. Dawson W. J., Applications of Supersonic Testing to Steelworks Problems, Engineer, 181, 467 (1946). 4666. De Groat G. H., Soft Steel and Ultrasonics- machine Borcarbide, Amer. Machinist, 15. Nov., 141 (1952). 4667. Delaunois A. L., Ultraschallschwigungen in der Ernahrungsindustrie, Fermentatio (Gant), 113 (1952). 4668. D e s с h С. H. The Detection of Cracks in Steel by Means of Supersonic Waves, Engineer, 181, 467 (1946). 4669. D e v e у G. B., Ultrasonic Microscope, Radio- Electronic Eng., 8 (1953). 4670. Dice J. W., Testing Materials for Internal Discontinities with Supersonic Echoes, Ind. Ra- diogr., 5, 29 (1947). 4671*. Dice L. R., Barts E., Ability of Mice of the Genus «Peromyscus» to Hear Ultrasonics Sound, Science, 116, 110 (1952). 4672. Dickinson T. A., Processing Steel with Sound, Steel Process, 36, 447 (1950). 4673. D i e t h e 1 m C. W., Ferrite als magnetostrik- tive Resonatoren und deren Anwendung als Element elektrischer Filter, Techn. Mitt. PTT, 29, 281 (1951). 4674. D i e t r i с к H., Y a e g e г E., В ugosh J., Hovorka F., Ultrasonic Waves and Electro¬ chemistry, III. An Electrokinetic Effect Produced by Ultrasonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 461 (1953). 4675. Dietrick H., Yeager E., Bugosh J., Hovorka F., Ultrasonic Waves and Electro¬ chemistry, IV. The Production of Alternating Components in the Potential of a Polarized Hyd¬ rogen Electrode with Ultrasonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 466 (1953). 4676. Dietz A. G. H., С 1 о s m a n n P. J., К a- vanagh G. М., Rossen J. N., The Mea¬ surement of Dynamic Modulus in Adhesive Joints at Ultrasonic Frequencies, ASTM Spec. Techn. Publ. No. 101, 1J7 (1951). 4677*. Dietz W., Uber die Kombination von Ultra¬ schallbehandlung mit Kjankengymnastik und Mas¬ sage, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 118 (1952). 4678. D i e t z el A., Versuche mit Ultraschall zur Priifung von Blech, GuB und Keramik, Ber. Deutsch.' Keram. Ges., 28, 299 (1951). 4679*. D i R i e n z о S., Los Ultrasonidos en Medicina, La Prensa Medica Argentina, 37, 45 (1950). 4680*. Donhardt A., Presch H. R., Uber Ultrabeschallungen der Kaninchenleber, Strah¬ lentherapie, 91, 311 (1953). 4681. Dognon A., Les ultrasons et leur applications, Presses Universitaires de France, 181 (1953). 4682. Dognon A., Bases physiques de Faction biolo- giques des ultrasons, Journ. de Radiol., d Electr. Med., 32, 601 (1951). 4683*. Domini G., Gli ultrasuoni e le loro applica- zioni nella biologia sperimentale e nella terapia umana, Recenti Progr. Medic, 12, 50 (1952). 4684. Drake H. C., Sound Testing Searches out Rail Defects Within Limits of Joint Bars, Railway Age, 128, March, 55 (1950).
Библиография 687 4685*. Du Chaliot С., Gli ultrasuoni in terapia: come e dove agiscono, Sicilia Sanitaria, 4, 154 (1951). 4686. D u t t a A. K-, Ultrasonic Absorption and Rela¬ xation Mechanism, Indian Journ. Phys., 26, 279 (1952). 4687. Dutta A. K-, Mukherje S. K-, Experi¬ ments on the Internal Dispersion of Supersonic Waves in Liquids, Indian Journ. Phys., 26, 161 (1952). 4688. Eckardt A.,Lindig O., Ni tzsche K., Zur Homogenisierung v. Ultraschallfeldern in Wasser, Ann. d. Phys., 12, 237 (1953). 4689. Eden C., Blasenfreies Glas durch Ultraschall, Umschau, 53, 299 (1953). 4690. Eigen М., Kurtze G., Tamm K-, Zum Reaktionsmechanismus der Ultraschallabsorption in waBrigen Elektrolvtlosungen, Zs. Elektrochem., 57, 103 (1953). 4691. Eisenmann K., Untersuchung der Rissebil- dung des Betons mit Ultraschall, Beton- u. Stahl- betonbau, 46, 19 (1951). 4692. Ellis E. B., Ultrasonic Inspection: Its Appli¬ cation in the Production of Cast Rollis, Iron and Steel, No. 10, 429 (1952). 4693. Эльпинер И. E., Ультразвуковые волны ь микробиологии, Микробиология, 21, 228 (1952). 4694. Enderby J. A., On Electrical Effects Due to Sound Waves in Colloidal Suspensions, Proc. Royal Soc., A207, 329 (1951). 4695. E n e г C., On the Study of the Wave Field of a Vibrating Quartz Crystal, Rev. Fac. Sci. Univ. Istanbul, A, 18, 101 (1953). 4696. Epstein P. S., Carhart R. R., The Absorption of Sound in Suspensions and Emulsions, I. Water Fog in Air, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 553 (1953). 4697. Ernst P. J., Hoffmann Ch. W., Die Herstellung von Bariumtitanat-Ultraschallerzeu- gern, Electronics, 25, No. 8, 162 (1952). 4698*. E t t 1 H., Die Ultraschallbehandlung der Sklerodermie, Strahlentherapie, 87, 567 (1952). 4699*. Ettl H., Gabriel H., Zur Frage der Ultra¬ schalltherapie in der Dermatologie, Strahlenthe¬ rapie, 87, 129 (1952). 4700*. Euler H., Skarzynski B., Beobachtun- gen iiber den EinfluB von Ultraschallwellen auf hohere Tiere und auf Bakterien, Ark. Kem. Mine¬ ral. Geol., Ser. В17, 1 (1943). 4701. Exner M. L., Hampe W., Experimental Determination of the Damping of Pulsating Air Bubbles in Water, Acustica, 3, 67 (1953). 4702. Fark H., Thermische und lytische Wirkungen des Ultraschalls, Frequenz, 6, 255 (1952). 4703. Fay R. D., Notes on the Transmission of Sound Through Plates, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 220 (1953). 4704. Fay R. D., Effect of Losses on Transmittivity of Plates, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 623 (1953). 4705. F e 1 i x W., Practical Ultrasonic Material Testing, Sulzer Techn. Rev., 19 (1952). 4706. Firestone FI. A., Inspecting Solid Parts by Supersonic Shear Waves, Amer. pat. No. 2592135 (1945). 4707. Firestone FI. A., Method of Supersonic Inspection, Amer. pat. No. 2592134 (1945). 4708. Firestone FI. A., Means for Generating Supersonic Waves, Amer. pat. No. 2601779 (1946). 4709. Firestone FI. A., Sperry Supersonic Reflecto- scope, Iron Age, 154, October, 116 (1944). 4710*. F i s e h e r. H., Frohlicher R., Die Aufhebung des elektrisch erzeugten Herzkammer- flimmerns durch Ultraschall, Zs. ges. exp. Med., 118, 240 (1952). 4711. Fogg P. G. Т., Hanks P. A., Lam¬ bert J. D., Ultrasonic Dispersion in Halo- methane Vapours, Proc. Roy. Soc., A2 19, 490 (1953). 4712*. F о t i М., О 1 i v a L., L’azione degli ultra¬ suoni sullo stato de gravidanza della cavia, Clin. Ostet., 6, 168 (1951). 4713. Frank R. H., Grundlagen und Anwendung der Ultraschallprufung, Trans. Amer. Soc. Mech. Eng., 73, 225 (1951). 4714*. Frank R. H., Krusen M. D. Present Status of the Use of Ultrasonic Energy in Physical Medicine, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 163 (1952). 4715*. French L. A., Wild J. J., N e a 1 D., Attempts to Determine Harmful Effects of Pulsed Ultrasonic Vibrations, Cancer, 4, 342 (1951). 4716*. French L. A., Wild J. J., N e a 1 D., Detection of Cerebral Tumors by Ultrasonic Pul¬ ses. Pilot Studies on Postmortem Material, Cancer, 3, 705 (1950). 4717*. French L. A., W i 1 d J. J., Neal D., The Experimental Application of Ultrasonics to the Localization of Brain Tumors, Journ. of Neuro¬ surgery, 8, 198 (1951). 4718. Fr i e d 1 a n d Fr., Therapeutic Application of Ultrasonic Energy, Arch. Phys. Med., 33, No. 8 (1952). 4719*. Frit z-N i g g 1 i H., Ultraschallschadigungen und Rontgeneffekte bei Drosophila Melanogaster, Strahlentherapie, 85, 233 (1951). 4720*. Fry W. J., Action of Ultrasound on Nerve Tis¬ sue, A Review, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, I (1953). 4721*. Fry W. J., Baumann R. Fry, Tem¬ perature Changes Produced in Tissue During Ultrasonic Irradation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 6 (1953). 4722*. Gabriel H., Ultraschall i. d. Dermatologie, Wien. Klin. Wschr., 63, 202 (1951). 4723*. G a b r i e 1 H., Zur Therapie des varikos beding- ten Ulcus cruris, Wien. med. Wschr., 102, 399 (1952). 4724. Gabrielli I., P о i a n i G., Misure di velo¬ cita degli ultrasuoni in alcune mescolanze di li¬ quidi, Ric. Sci., 22, 1426 (1952). 4725*. G a d e n E., Beobachtungen iiber die Wirkung des Ultraschalls auf das Knochenmark, Strahlen¬ therapie, 87, 585 (1952). 4726. Gartner W., Ober die Moglichkeit der Zer- kleinerung suspendierter Stoffe durch Ultraschall, Acustica, 3, 124 (1953). 4727*. Gaier H.,J antsch J., Ober das Eintreiben von Medikamenten mittels Ultraschall, Wien. Klin. Wsschr., 64, 520 (1952). 4728. G a t f 1 e 1 d E. N., An Apparatus for Determi¬ ning the Velocity of an Ultrasonic Pulse in Engi¬ neering Materials, Electronic Eng., 24, 390 (1952). 4729. Gavreau V., Mesure de la puissance acous- tique et du rendement des sirenes statiques type «Levavasseur», Centre de recherches scientifiques industrielles et maritimes, Note 345 (1953). 4730*. Gierke H. E. von, Oestreicher H. L., Franke E. F., Parrack H. O., Wit-
688 Библиография tern W. W. von, Physics of Vibrations in Living Tissues, Journ. Appl. Physiol., 4, 886 (1952). 4731*. Gierke H. E. von, P a rr а с к H. О., Е 1 d- r е d g е D. H., Heating of Animals by Absorbed Sound Energy, Journ. Cellular and Comparative Physiol., 39, 487 (1952). 4732*. G i r e 1 1 i М., Anwendurjg des Tetrahydrofuryl- esters der Nicotinsaure bei der Ultraschall- Therapie einiger rheumatischer Affektionen, Miner¬ va med., 43, 1343 (1952). 4733. Glen J., Testing of Welds (Ultrasonic), Engineer, 181, 467 (1946). 4734*. Gloggengiefier W., Zur Pathologie der Ultraschallwirkung, Munch. Med. Wschr., 94, 1015 (1952). 4735. Go bei R., Verzinnung von Aluminium mit ■ Hilfe von Ultraschall, Elektrotechnik, 7, 40 (1953). 4736. G o b e 1 R., Die Anwendung des Ultraschalls in der Biologie, Nachrichtentechnik, 3, 549 (1953). 4737. Gold Т., A Design of an Ultrasonic Delay Line, Phil. Mag., 42, 787 (1951). 4738. Gold L., Ultrasonic Wave Propagation in Mate¬ rials. A Guide to Theoretical Results. ASTM Spec. Techn. Publ. No. 101, 3 (1951). 4739. Grabar P., Biological Actions of Ultrasonic Waves, Advances in Biological and Medical Phy¬ sics, 3, 191 (1953). 4740. Greenspan М., Thompson М. C., Jr., An Eleven Megacycle Interferometer for Low Pressure Gage, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 92 (1953). 4741. G r i f f i n g V., The Chemical Effects of Ultra¬ sonics, Journ. Chem. Phys., 20, 939 (1952). 4742*. Grognot P., Durch Ultraschallschwingungen in Luft hervorgerufene Reaktionen des Blutes und des Kreislaufs, Journ. de Physiol., 44, 255 (1952). 4743*. G ii n s e 1 E., Die Strahlenschaden am wachsen¬ den Knochen, Strahlentherapie, 91, 595 (1953). 4744. Hall E. D., Ultrasonic Testing in Railroad Work, ASTM, Spec. Techn. Publ. No. 101, 87 (1951). 4745. H a n e 1 R., Die Messung von Ultraschallinten- sitaten, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 171 (1952). 4746. Hartley J. C., Ultrasonics in the Heavy Forging Industry, ASTM. Spec. Techn. Publ. No. 101, 72 (1951). 4747. Hastings C. H.,Carter S. W., Inspection. Processing and Manufacturing Control of Metals by Ultrasonic Methods, ASTM, Spec. Techn. Publ. No. 101, 14 (1951). 4748. Hatfield P., An Ultrasonic Phase Lad Method for Measuring the Thickness of Rubber, Brit. Journ. Appl. Phys., 3, 326 (1952). 4749. Hatfield P., Emerton H. W., Wrist P. E., Resuspension of Dow Latex 580 G by Ultrasonics, Nature, 170, 170 (1952). 4750*. H e i m a n n М., Die Anwendung des Ultra¬ schalls in der Phytopathologie, Der Ultraschall in der Medizin, 7, 41 (1954). 4751. H e n g 1 e i n A., S с h u 1 z R., Die Auslosung der Polymersation des Acrylamids durch Ultra¬ schall, Zs. f. Naturforsch., 7b, 484 (1952). 4752. Henry G. E., Ultrasonic Cleaning of Small Parts, Gen. Electr. Rev., 55, 60 (1952). 4753*. Herrick L. J., Temperatures Produced in Tissues by Ultrasound: Experimental Study Using Various Technics, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 12 (1953). 4754. Hesse R., Zur Wirkung der Ultraschall-Behand- lung von Samen auf die Keimung und das nachfol- gende Wachstum von Pflanzen, Flora, 139, 565 (1952). 4755. Hetzler М., Ultrasonic Inspection of Semifi¬ nished Products, Revue de M^tallurgie, 50, 1 (1S53). 4756. Hetzler М., M i с h a 1 s к i A., Ultraschall- prufungen von Prefipassungen, Werkstattstechn. u. Maschinenbau, 43, 321 (1953). 4757*. H e у с к H., Ultraschall und Zentralnerven- system, Schweiz, med. Wschr., 82, Nr. 5 (1952). 4758*. Hintzelmann U., Zum Dosierungsproblem bei der Ultraschalltherapie, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 76 (1952). 4759. Hirata F., Ambo Е.Д awakami H., Effect of Ultrasonic Radiation on a Reaction between Sodium Oleate Aqueous and Gaseous Oxygen I — III, Journ. Chem. Soc. Japan, 73, 429, 553 (1952). 4760*. H о p к e r W., Die biologischen Wirkungen des Ultraschalls auf des Gehirn. Der Ultraschall in der Medizin, 5, 178 (1952). 4761. H о 1 1 m a n n H. E., Die Orientierungsmusik der Fledermause, Naturwiss., 39, 384 (1952). 4762*. Holtz P., R e i с h e 1 W. S., Engel- hardt A., Henke V.,Schumann H. J., Uber den Mechanismus der Ultraschallwirkung, Arch. exp. Pathol. Pharmakol., 214, 392 (1952). 4763. Homan R. E., Ultrasonics. A Sound Method of Cleaning, Amer. Machinist, 97 July, 120 (1953). 4764. Homes G. A., Ots I. H., Symon E., La methode beige de controle ultrasonoscopique des materiaux, Metaux, Corr.-Ind., 27, 24 (1952). 4765. Horsley С. B., Danser H. W. Sprtiht- rocknung mit Beschallung, Amer. pat. Nr. 2575297 (1947). 4766. Horsley С. B., Seavey G. C., Apparatus for Generating Sound Waves, Amer. pat. No. 2514129 (1947). 4767. Horton J. P.,-The Effect of Intermolecular Bond Strengh on the Onset of Cavitation, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 480 (1953). 4768*. Horton J. P., H о r w о о d М. P., P h i n- n e у D. E., Anwendbarkeit der letalen Eigen¬ schaften des Ultraschalles in der Praxis der Ge- sundheitstechnik, Sewage ind. Wastes, 24, 457 (1952). 4769*. Horwood M. P., Horton J. P., Minch V. A., Factors Influencing Bactericidal Action of Ultrasonic Waves, Journ. Amer. West. Works Ass., 43, 153 (1951). 4770. H о s p i t e 1 J., Utilization of Ultrasonics in the Inspection of Generator Parts., Intern. Congr. on Industrial Heating (Paris), No. 20, 7 (1952). 4771. Houghton L. Y., Hayward Th. H., Smoke and Fume Separating, Amer. pat. No. 2216779 (1938). 4772. H u e t e r T. F., A Temperature Invariant Impe¬ dance Point in the Frequency Response of Circular Barium Titanate Transducers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 152 (1953). 4773. Hue ter T. F., Ultraschall-Verfahren zum Reinigen und Entfetten hochwertiger. Einzelteile, ETZ, 73, 336 (1953).
Библиография 689 4774. Hueter Т. F., С a v а 1 i е г i А., D о z о i s Е., On the Frequency Response of Barium Titanate Transducers, Acoustics, Laboratory М. I. Т., Quarterly Progress Report, Januar—March, 24 (1951). 4775*. Hueter T. F., Cavalieri A., Lang- m u i r B,, Butkus W., Kyrazis D., Bolt R. Т., Ballantine H. Т., The Detection of Intracranial Tumors by Use of Ultrasound, Acoustics Laboratory М. I. Т., Quarterly Progress Report, Juli-September, 38 (1951). 4776*. Hueter T, F., Rosenberg M. D., Bericht iiber die medizinisch-biologische Ultra¬ schall-Arbeitstagung in Urbana, Illinois, USA (25—29/V, 1952), Der Ultraschall in der Medizin, 5, 140 (1952). 4777. Hughes D. S., С г о s s J. H., Elastic Wave Velocities in Rocks at High Pressures and Tempera¬ tures, Georhysics, 16, 577 (1951). 4778. Hughes D. S., J о n e s H. J., Elastic Wave Velocities in Sedimentary Rocks, Trans. Amer. Geophys. Union, 32, 173 (1951). 4779. Hunter A. N., Ultrasonic Absorption in Super¬ cooled Liquids, Proc. Phys. Soc., B64, 1086 (1951). 4780. Husmann W., Uber den EinfluB von Ultra¬ schall auf Abwasser und Klarschlamm, Gesund- heitsingenieur, 73, 127 (1952). 4781. Ingegneros S., Porti G. L., Prime osservazioni sulla applicazione terapeutica degli ultrasuoni nella silicosi, Medicina del Lavoro, 42, 344 (1951). 4782. Itterbeek A. van, Ultrasound Used to Mea¬ sure the Thermodynamic Quantities of Gases and Liquids, Ind. Chim. Beige, 17, 562 (1952). 4783. Ершов В. H., К методике газового анализа, основанного на использовании оптико-акустиче¬ ского явления, ЖТФ, 22, 1022 (1952). 4784. Jones R., Gatfield Е. N., A Method of Measuring Ultrasonic Impulse Velocities, Mag. Condr. Res., Juni, 77 (1949). 4785*. Jung F., Zur Pathologie der roten Blutkor- perchen, Klin. Wschr., 21, 917 (1942). 4786. Jupe J. H., Ultrasonic Tire Testing, Electro¬ nics, 25, No. 2, 214 (1952). 4787. Kaloy ereas S., Versuche uber den EinfluB von Ultraschall ouf Ole und dergleichen, Praktika Akad. Athenon, 18, 265 (1943). 4788. Katte W., Specht W., Extraktion organi- scher Gifte aus Leichenteilen mit Ultraschall, Angew. Chem., 65, 461 (1953). 4789. Kelley S. G., Jr., Hard Brittle Materials Machined Using Ultrasonic Vibrations, Materials and Methods, 34, 92 (1951). 4790*. Kellog W. N., Kohler R., Reactions of the Porpoise to Ultrasonic Frequencies, Science, 116, 250 (1952). 4791. К e 1 m a n D. М., Ultrasonics in the Electrical Industry, ASTM, Spec. Techn. Publ. No. 101, 90 (1951). 4792. Kempner St., Ultrasonic System Detects Intruder, Electronics, 25, No. 4, 104 (1952). 4793*. Keresztesi K-, Efrahrungen mit der US- Therapie bei entzundlichen stomatologischen Erkrankungen, Osterr. Zs. f. Stomatol., 49, 201 (1952). ' 4794. К e r k h о f F., Untersuchung des Bruchvorganges sproder Korper mit Ultraschall, Angew. Chem., 65, 85 (1953). 44 JI. Бергман 4795. Kerkhof F., Analyse des sproden Zugbruches . von Glasern mittels Ultrachall, Naturwiss, 40, 478 (1953). 4796. Ki 1 p W., Ultraschall-Behandlung von Korndestilla- ten, Alkohol-Ind., 64, 383 (1951). 4797. Kippenhan Ch. J., Croft H. O., The Effect of High Frequency Sound Waves on Air- propane Flame, Trans. Amer. Soc. Mech. Eng., 74, 1151 (1952). 4798. Klein E., Jonas T. F., Use of Sonar in Harbor Defense and Amphibious Landing Opera¬ tions, Electr. Eng., 68, 107 (1949). 4799. Klein M. S., Augmentation du rendement de la cellule thermoionique a grande puissance par superposition d’un champ intense obtenue par une tension elevee de haute frequence, Compt. Rend., 233, 143 (1951). 4800. Klein M. S., L’ionophone, Onde Electrique, 32, 314 (1952). 4801. К 1 i n g R., N i с о 1 i n i E., T i s s о t J., Ap¬ plication of Ultrasound for the Study of Elastic Properties of the Hydracarb'ons in a Longer Range of Temperature and Pressure, Recherche aero¬ naut., No. 31, 31 (1953). 4802*. Knapp W., Immunisierung mit beschallten Typhusbakterien, Zs. f. Hygiene u. Inf.-Krankh., 135, 191 (1952). 4803. Kneser И. O., Mechanische Relaxation einfa- cher Systeme, Kolloid. Zs., 134, 20 (1953). 4804. Koch J., Bretthauer G., Untersuchun¬ gen an SuBmosten und Beerenweinen mit Ultra¬ schall, 2, Industrielle Obst- u. Gemuseverwertung, 36, Nr. 21 (1951). 4805*. К o h 1 e r E., Zur Beeinflussung des tuberkulosen Geschehens in der Lunge durch Ultraschall, Der Ultrachall in der Medizin, 5, 186 (1952). 4806. Kosters A., Uber Schallschnellemessungen in Fliissigkeiten mit der Rayleighschen Scheibe, Akustische Beihefte, 3, 171 (1952). 4807. Ко 1 b a ch P., Schilfarth H., Versuch- sude nach dem Ultraschall-Hopfensparverfahren der Ultraschall-Technik GmbH, Brauerei, 5, 123 (1952). 4808. Kouvelites J. S., Me Keehan L. W., Magnetostrictive Vibration of Prolate Spheroids, Preliminary Measurements, Rev. Sci. Instr., 22, 108 (1951). 4809. Krachter H., Krachter J., Kraut- kramer H. SchweiBnahtpriifung mit Ultra¬ schall, Schweissen u. Schneiden, 5, 305 (1953). 4810. Krainer H., Krainer E., Oberschallpril- fung nach dem Durchschallungs- und Impulsecho- Verfahren, Arch. Eisenhiittenwesen, 24, 229 (1953). 4811*. К r a u s p e C., Histologische Beobachtungen nach Ultraschallbehandlung eines chronischen Magengeschwurs und bei der Resorption eines traumatischen Haematoms, Frankf. Zs. f. Parhol., 63, 71 (1952). 4812. Krautkramer J., Zerstorungsfreie Werkstoff- priifung mit Ultraschall-Impulsen, Werkstoffe u. Korrosion, 3, 125 (1952). 4813. Krautkramer J., Krautkramer H., Un nouvel appareil de sondage aux ultra-sons. Son utilisation practique, Metaux, Corr.-Ind. 27, 89 (1952). 4814. Krautkramer J., Krautkramer H., Fortschritte der Werkstoffpriifung mit Ultraschall, Zs. d. techn. Uberwachungswereins Miinchen, 233 (1953).
690 Библиография 4815. Krautkramer J., Roth W., Ultraschall- priifung von halbfertigen Leichtmetalltelen, Zs. Metallkunde, 44, 198 (1953). 4816. Krebs J. R., Binder R. C., Verwendung einer Ultraschall-Koagulierkammer in Verbindung mit einem Fliehkraft-Staubabscheider, Combustion 23, 45 (1952). 4817*. К r e j с i F., Statistische Untersuchungen iiber den Wert der Ultraschalltherapie bei Ohrenerkran- kungen, Wien. klin. Wschr, Jg., 63, 707 (1951). 4818. retschmar G. G., The Velocity of Sound in Some Rocket Propellant Liquids, Journ. of Amer. Rocket Soc., 23, April, 82 (1953). 4819. К r z i к a 1 1 a W., Echolotgerat mit neuem Anzeigeverfahren, Arch, elektr. Ubertragung, 6, 473 (1952). 4820*. Kroner R., M ii 1 1 e r J., Uber das Ultra- schall-Reizerythem und neuere Ultraschall-Erfah- rungen bei entziindlichen und katarrhalischen Erkrankungen des Bauchraums, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 85 (1952). 4821. К r u p к a O., Uber die untere Grenze der the¬ rapeutischen Ultraschallwirkung, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 124 (1952). 4822*. К ii b 1 e r E., Der EinfluB des Ultraschalls auf das Sudecksche Syndrom, Strahlentherapie, 87, 575 (1952). 4823*. Kiibler E., Der EinfluB des Ultraschalls auf die parenterale EiweiBresorption, Strahlen¬ therapie, 92, 469 (1953). 4824. К ii n n e t h H., U. S. Echolotverfahren zur Blindenfiihrung, Elektro-Post, 5, 365 (1952). 4825. L a с a m A., Vitesse des ultrasons dans l’azote jusqu’a des pressions atteignant 1150 at., Journ.de phys. et rad., 14, 351 (1953). 4826. Lacam A.,Noury J., Contribution a l’etude de la dispersion des ultra-sons dans les gaz com- primes, Journ. de phys. et rad., 14, 272 (1953). 4827. Lafargue М., Le traitement des vins par les hyperfrequences, Electronique, No. 61, 14 (1951). 4828. L a g e m a n n R. Т., Gilley L. W., Mc¬ Leroy E. G., The Ultrasonic Velocity, Density and Compressibility of Supercooled H20 and D20, Journ. Chem. Phys., 21, 819 (1953). 4829. Lagemann R. Т., Landrum B. F., Lester С. Т., Milner O., Me Leroy E. G., Ultrasonic Velocity in Some Alkyl Aryl Ketones, Journ. Amer. Chem., Soc., 74, 1602 (1952). 4830*. Lehmann J. F., Biophysical Mode of Action, of Biologic and Therapeutic Ultrasonic Reaction, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 17 (1953). 4831*. Lehmann J. F., The Biophysical Basis of Biologic Ultrasonic Reactions with Special Reference to Ultrasonic Therapy, Arch. phys. Medicine and Rehabilitation, 34, 139 (1953). 4833*. Lehmann J. L., Herrick J. F., Biologic Reactions to Cavitation, a Consideration for Ultrasonic Therapy, Arch. Medicine and Rehabi¬ litation, 34, 86 (1953). 4834*. Lehmann J.F., Koster E., Die Abhangigkeit der hyperamisierenden Ultraschallwirkung von der Beschallungszeit, Strahlentherapie, 92, 159 (1953). 4835. L e m a i r e E., Les applications des ultrasons dans les laboratoires de chimie industrielle et dans I’industrie chimiques, Ind. Chim. Phosph., 38, 193 (1951). 4836. Leslie J. R., Pulse Techniques Applied to Dynamic Testing, ASTM, Spec. Techn. Publ. No. 101, 104 (1961) 4837. Leslie J. R., Supersonics Test Concrete Struc¬ tures, Elect. Word, 139, May, 79 (1953). 4838. Leslie J. R., Cheesman W. J., An Ultrasonic Method of Studying Deterioration and Cracking in Concrete Structures, Journ. Amer. Concr. Inst., 21, 17 (1949). 4839. Levavasseur G.,Gavreau V., Genera- teur de sons et d’ultra-sons de grande. puissance (Sirene statique type «Levavasseur»), Centre de Recherches scientifiques industrielles et maritimes,. Note 32 (1951). 4840. Levy S., T r u e 1 1 R., Ultrasonic Attenuation in Magnetic Single Crystals, Rev. Mod. Phys., 25, 140 (1953). 4841. L i n d b e с к Bo., Die Anwendung von Ultra¬ schallwellen zur Reinigung von Bestandteilen, Microtecnic, 7, 241 (1953). 4842*. Lindemann J., Versuche mit UltraschalL an Drosophila-Eiern, Analyse der Erhaltenen Absterbekurven, Schweiz. Zs. Pathol. Bakteriol., 14, 415 (1951). 4843. Lindstrom О., The Mercury Thermometer, An Instrument for the Measurement of High Inten¬ sity Ultrasonic Waves, Acustica, 3, 199 (1953). 4844. Lindstrom O., On the Question of a Sepa¬ ration in a Field of Stationary Ultrasonic Waves, Acta Chem. Scandinawica, 6, 1305 (1952). 4845. Lindstrom O., A Study of Some Electro¬ chemical Effects in a Field of Stationary Ultrasonic Waves, Acta Chem. Scandinavica, 6, 1313 (1952). 4846*. Linke S., Hennig E., Vergleichende Blutuntersuchungen vor und nach Ultraschallbe¬ handlung, Zs. Ges. innere Med. Grenzgebieter 8, 219 (1953). 4847. Litovitz T. A., Sette D., Dielectric and Ultrasonic Relaxation in Glycerol, Journ. Chem. Phys., 21, 17 (1953). 4848*. Lotmar R., Die Wirkungen des Ultraschalls auf verschiedene Entwicklungsstadien von Drosop¬ hila melanogaster (Dipt.), Strahlentherapie, 87,497 (1952). 4849*. Lotmar R., Zur Wirkungsweise des Ultra¬ schalls, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 79 (1952). 4850*. Lotmar R., Vergleichende Ultraschall- Untersuchungen, mit Dauer- und Impulsbetrieb, Strahlentherapie, 92, 458 (1953). 4851. L u t s с h A., Grundlagen und Verfahren zur zerstorungsfreien Werkstoffpriifung mittels Ultra¬ schallwellen, ATM Lieferung, 212, 209 (1953). 4852. L u t s с h A., Priiftechnische Anforderungen an ein Ultraschall-Impulsgerat zur zerstorungsfreien Werkstoffpriifung und deren Losung, Der Apparat der Siemens-Reiniger-Werke, Berg-und Hiitten- mannische Monatshefte, 98, 157 (1953). 4853. Lyon W. A., Uber den EinfluB von Ultraschall auf Schwebstoffe im Abwasser, Sew. and Ind. Wastes, No. 23, 1084 (1951). 4854. McNamara F. L., Beyer R..T.,A Varia¬ tion of the Radiation Pressure Method of Measuring Sound Absorption in Liquids, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 259 (1953). 4855. McNamara F. L., Rogers F. T., Direct Viewing of an Ultrasonic Beam in a Transparent Solid, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 338 (1953). 4856. McSkimin H. J. Measurement of Elastic Constants at Low Temperatures by Means^ of Ultrasonic Waves. Data for Silicon and Germanium Single Crystals and for Fused Silica, Journ. Appl. ' Phys., 24, 988 (1953).
Библиография 691 4857. Mack Р. В., Balog J. A.,Jordan M. N.,, A Comparative Study of Sonic and Mechanical Home Washers, I. Strength and Dimensional Changes, Textile Res. Journ., 22, 30 (1952). 4858. M a i n i e г о D., Gli ultrasuoni nella terapia di alcune affezioni chirurgiche, Giorn. Ital. Chir., 7, 59 (1951). 4859. Marchant D. W., Supersonic Reflectoscope: A Means of Production Inspection for Soundness of Bond on Bronze-Clad Steel Control Rods, Rock Island Arsenal Lab. Rep. 44—4994. PB 32860, 12 (1944). 4860. Marignan R., Les ultrasons dans 1’industrie pharmaceutique et en therapeutique; Prod. Pharm., 6, 435 (1951). 4861. Martin E.,Werner K-, Prufung verwickelt geformter Teile mit Ultraschall, Arch. Eisenhut- tenwesen, 24, 411 (1953). 4862. Martischnig E., Liess E., Orth E., Elektronenoptisch dargestellte W'irkung von Ultraschall auf Escherichia coli, Osterr, Zs. Kinderheilkunde, 6, 140 (1951). 4863. Marx J. W., Baker G. S., Si vertsen J. М., The Internal Friction of Tantalum and Columbium Foils at Ultrasonic Frequencies, Acta Metallurgica, 1, 193 (1953). 4864. Marx J. W., Sivertsen J. М., Temperature Dependence of Elastic Moduli and Internal Fric¬ tion of Silica and Glass, Journ. Appl. Phys., 24, 81 (1953). 4865. Mason W. P., Viskositats-und Scherelastizi- tatsmessungen an Flussigkeiten mit Hilfe von querschwingenden Kristallen, Journ. Colloid Sci., 3, 147 (1948). 4866. M a t t i a t O., Tranducers fur Producing Ultra¬ sonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 291 (1953). 4867. Meeker W. F., Slaymaker F. H., Echo Ranging System, Amer. pat. No. 2611445 (1948). 4868. Meier R., Trommler H., Zur Erzeugung von Dickenschwingungen mit Ammoniumphosphat- kristallplatten, Ann. d. Phys. (6), 12, 393 (1953). 4869. Meier R., Schuster K., Zur Theorie der Anregung von Dickenschwingungen piezoelektri¬ scher Kristallplatten, Ann. d. Phys. (6), 12, 386 (1953). 4870. Meier R., Schuster K., Zur Theorie der Schallausbreitung in piezoelektrischen Kristallen, Ann. d. Phys. (6), 11, 397 (1953). 4871*. Mela B., Gli ultrasuoni in stomatologia, Clinica Odontoiatrica, 6, 3 (1951). 4872*. Melchor J. L., Petr a us к as A. A., G u t h E., Velocity and Attenuation of Ultra¬ sonic Sound in Polymers, Rubb. Age, 69, 325 (1951). 4873. Mellaerts J. F., Physicochemical Action of Ultrasonic Waves on Water, Techn. eau (Bruxel¬ les), 4, 15 (1950); Rev. beige alectronique, Marz— April, 23 (1950). 4874. Mendousse J. S., Non Linear Dissipative Distortion of Progressive Sound Waves at Moderate Amplitudes, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 51 (1953). 4875. M e г с i efr R., Einige Gesichtspunkte zum Ultraschall., Bull, techn. Suisse romande, 78, 153 (1952). 4876. Merle М., Etude experimentale d’un champ aerodynamique. Faisceau d’ultrasons employe pour instantanement la vitesse et ,1a temperature d’un ecoulement d’air, Centre des recherches scien- tifiques industrielles et maritimes, Nome 262 (1950). 4877. Merle M.> Etude experimentale d’un champ aerodynamique. Etude instantanee d’un champ aerodynamique autour d’une maquette a l’aide d’un faisceau d’ondes ultra-sonores, Centre des recherches scientifiques et industrielles et mariti¬ mes, Note Nr. 265 (1950). 4878. Merle М., Etude d’un champ aerodynamique par les ultrasons combines a la strioscopie, Pub¬ lications scientifiques et techniques du ministere de l’air, No. 44 (1951). 4879. Mesh W. E., Variable Angle Ultrasonic Trans¬ ducer, Amer. pat. No. 2602101 (1950). 4880. Met V., Skudrzyk E., Kleingerat fur die Ultraschall-Werkstoffpriifung, Elektrotechn. u. Mashinenbau, 69, 519 (1952). 4881. Meyer Ch. F., Jr., Ultrasonic Cleaning., Bet¬ ter, Faster, Cheaper, Factory Manag. and Mainte¬ nance, 109, 119 (1951). 4881a. Meyer E., Bohn L., Schallreflexion an Flachen mit periodischer Struktur. Modellunter- suchungen mit Ultraschall im Bereich von 15 bis 60 kHz, Akustische Beihefte, Nr. 4, 195 (1952). 4882. Miller L. N., The Analogy between the Che¬ mical Action of Ionising Radiation and that of Ultrasonics on Aqueous Solutions, Journ. Chim. Phys. Phys.-Chem. Biol., 48; 242 (1951). 4883*. Mohr H., Reiter A., Morphologische und funktionelle Untersuchungen uber die Wirkung des Ultraschalls auf das Meerschweinchenovarium, Strahlentherapie, .87, 624 (1952). 4884. Mohres P., Uber die Ultraschallorientierung der Hufeisennasen (Chiroptera-Rhinolophinae), Zs. vergleich. Physiol., 34, 547 (1953). 4885. Mohres F. P., Ultraschallorientierung auch bei Flughunden (Macrochiroptera-Rteropodidae), Naturwiss, 40, 536 (1953). 4886. Moeller H., Dust Suppression by Ultrasonic Waves, Iron and Coal Trades Rev., 166, 40 (1953). 4887. Morel J.,Grabar P., Beziehungen zwischen der Viskositat und dem osmotischen Druck von mit U. S. oder Hypobromit behandelten Gelati- nelosungen und der Steifigkeit ihrer Gele, Journ. chim. Phys. physico-chim. Biol., 48, 632 (1951). 4888. Morris W. E., Stambaugh R. B., Gehmann S. D., Ultrasonic Method of Tire Inspection, Rev. Sci. Instr., 23, 729 (1952). 4889. Muller E. A. W., Ultraschall als Hilfsmittel der Materialpriifung, Werkstatt u. Betrieb, 84, 533 (1951). 4890. N a i m a г к G. М., M о s h e r W. A., Effects of Sonic Vibration on the Proteolytic Activity of Pepsin, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 289 (1953). 4891. Neighbours J. R., Smith Ch. S., Ap¬ proximation Method for the Determination of the Elastic Constants of Cubic Single Crystals,, Journ. Appl. Phys., 21, 1338 (1950). 4892. Neppiras E. A., A High-Frequency Recipro¬ cating Drill, Journ. Sci. Instr., 30, 72 (1953). 4893. Newton N., Some Effects of High-Intensity Ultrasound on Tobacco Mosaic Virus, Science, 114, 185 (1951). 4894*. Niedner К.., В e u t h e D., ,Der EinfluB der Ultraschall-Serienbeschallung auf die ova- rielle Funktion der weiBen Maus unter Berucksi- 44*
692 Библиография chtigung ihrer sexuellen Konstitutionslage, Strah¬ lentherapie, 92, 141 (1953). 4895. Nieuwkoop J., Die zerstorungsfreie Mate- rialprufung mittels Ultraschall bei Anwendung auf Werkstiicke des Maschinenbaus, Metall, 6, 165 (1951). 4896. Nodtvedt H., The Effect of Sound Waves on the Ascending Velocity of Air Bubbles in Viscous Liquids, Beretn. Michelsens. Inst. Vi- densk, 12, No. 5, 13 (1948). 4897. Nodtvedt H., Magnetostrictive Effect and the AE-Effect in Nickel, Nature, 170, 884 (1952). 4898. Nolle A. W., Mifsud J. F., Ultrasonic- wave Study of Swollen Buna-Rubber, Journ. Appl. Phys., 24, 5 (1953). 4899. Nolle A. W., Sieck P. W., Longitudinal and Transverse Ultrasonic Waves in a Synthetic Rubber, Journ. Appl. Phys., 23, 888 (1952). 4900. Nomoto O., Molecular Sound Velocity and Molecular Compressibility of Liquid Mixtures, Journ. Chem. Phys., 21, 950 (1953); Journ. Phys. Soc. Japan, 8, 553 (1953). 4901. N о u г у J., Dispersion de la vitesse des ultrasons autour de la region critique de Г ethane, Journ. de phys. et rad., 14, 348 (1953). 4902. Novak J., Rotorschmiedestiicke fiir Turbogene- ratoren, Bull. Schweiz, elektrotechn. Verein., 40, 943 (1949). 4903. Nyborg W. L., Woodbri dge C. L., Schilling H. K., Characteristics of Jet- Edge-Resonator Whistles, Journ. Acoust. Soc., Amer., 25, 138 (1953). 4904. Oberst H., Rieckmann P., Das MeB- verfahren der PTB bei der Bauartpriifung medizi- nischer Ultraschall-Gerate, Amtsblatt der PTB, Braunschweig No. 3, 106; No. 4, 143 (1952). 4905. Orman L. М., Callahan L. G., Barium Titanate Delay Lines, Electronics, 24, No. 12, 224, 228, 232, 236, 240 (1951). 4906. Отпущенников H. Ф., К методике опре¬ деления поглощения ультразвуковых волн в металлах, ЖТФ, 22, 1867 (1952). 4907. Отпущенников Н. Ф., Скорость распро¬ странения ультразвуковых волн в металлах, ЖЭТФ, 22, 782 (1952). 4908*. О х i 1 1 а Е., Azione delle onde ultrasonore sul- la cornea de coniglio, Gior. Ital. Oftalmol., 3, 350 (1950). 4909. Palmer R. B. J., A Thermoelectric Method of Comparing Intensities of Ultrasonic Field in Liquids, Journ. Sci. Instr., 30, 177 (1953). 4910. P a r b г о о k H. D., An Acoustic Interferometer for High Fluid Pressure, Acustica, 3, 49 (1953). 4911. Parker F. C., Unsuspected Defects Found Ultrasonically, Welding Engineer, 38, January, 26, 54 (1953). 4912. P a r k e r F. C., Ultrasonic Examinations of Weldments and the Establishment of Safe Accep¬ table Limits for Defects, Nondestructive Tes¬ ting, 11, January, 12 (1853). 4913. Parker J. G., Adams С. E., Stavseth R. М., Absorption of Sound in Gases at Reduced Pressures, Journ. Acoust. Soc. Amer., 23, 628 (1951); 25, 263 (1953). 4914. Parthasarathy S., Research Work in the Division of Acoustics National Physical Laboratory of India New Delhi, Journ. Sci. Ind. Res., 12A, i (1953). 4915. Parthasarathy S., Bakhshi N. N., Relation between Velocity of Sound and Viscosity in Liquids, Proc. Phys. Soc., B61, 368 (1953). 4916. Parthasarathy S., Bakhski N. N., Sound Velocity Measurements in Organic Liquids, Indian Journ. Phys., 27, 73 (1953). 4917. Parthasarathy S., Bakhshi N. N., Velocity of Sound in Liquids and Molecular Weight. Journ. Phys. Chem., 57, 453 (1953). 4918. Parthasarathy S., Bakhshi N. N., Sound Velocity and Chemical Constitution, Journ. Sci. Ind. Res., 12A, 448 (1953). 4919. Parthasarathy S., Bakhshi N. N., Molecular Weight and Internal Pressure in Orga¬ nic Liquids, Journ. Sci. Ind. Res., 12B, 455 (1953). 4920. Parthasarathy S., Chari S. S., Ma- hendroo P. P., Determination of Ultrasonic Absorption Coefficient in Liquids by a New Technique, Zs. f. Naturforsch., 8a, 272 (1953). 4921. Parthasarathy S., Chari S. S., Ma- hendrooP. P., Determination calometrique du coefficient d'absoprtion du son dans les compo¬ ses organiques liquides, Journ. de phys. et rad., 14, 366 (1953). 4922. Parthasarathy S., Chari S. S., Sri¬ nivasa n D., Die Abhangigkeit der Schall- intensitat am Schallstrahler vom Absorptionskoef- fizient, Zs. f. Phys., 134, 408 (1953). 4923. Parthasarathy S., Chari S. S., Sri¬ nivasa n D., Equivalence of Sonic and Ther¬ mal Energies, Ann. d. Phys. (6), 12, 8 (1953). 4924. Parthasarathy S., Chari S. S., S r i- n i v a s a n D., Equivalence of Sonic and Thermal Energies, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25,335 (1953). 4925. Parthasarathy S., Chari S. S., Sri¬ nivasa n D., The Dependence of Intensity of Sound at Source on Its Absorption Coefficient in Liquids, Journ. Chem. Phys., 21, 185 (1953). 4926. Pa rthasarathy S., Chhapgar A. F., Viscosity as a Factor in the Anomalous Absorption of Ultrasonic Waves in Liquids, Ann. d. Phys. (6), 12, 316 (1953). 4927. Parthasarathy S., Chhapgar A. F., Damping of an Oscillating Quartz in Liquids and its Relation to Viscosity, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 792 (1953). 4928. Parthasarathy S., Chhapgar A. F., Singh H., Dispersion of Ultrasonic Waves in Esthers, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 335 (1953). 4929. Parthasarathy S.,Mahendroo P. P., Absorption Coefficient of Ultrasonics in Some Liquiddetermined by the New Thermal Techni¬ que, Nuovo Cimento, 10, 1196 (1953). 4930. Parthasarathy S. Mahendroo P. P„ Mathur S. S., Ultrasonic Absorption Coef¬ ficient in Liquids by the Thermal Method, Journ. Sci. Ind. Res., 12B, 457 (1953). 4931. Parthasarathy S., Pancholy М., Chhapgar A. F., Piezoelectric Oscillations of Quartz Plates at Even and Half-Odd Harmo¬ nics, Nature, 171, 216 (1953). 4932. Parthasarathy S., Pancholy М., Chhapgar A. F., The Piezo-electric Oscilla¬ tions of a Quartz Crystal at Its Odd, Even and Half-Odd Harmonics, Ann. d. Phys., 12, 1 (1953). 4933. Parthasarathy S., Sr inivasan D. Chari S. S., Thermische Effekte von Ultra¬ schallwellen bei 3 MHz und hoheren Frequenzen Zs. f. Phys., 134, 397 (1953).
Библиография 693 4934. Parthasarathy S., Srinivasan D., Chari S. S., The Thermal Effect of Ultrasonic Waves in Liquids and Its Relation to Their Absor¬ ption Coefficient, Acustica, 3, 407 (1953). 4935. Parthasarathy S., Srinivasan D., Chari S. S., Thermische Untersuchungen iiber die Absorption von Ultraschallwellen in Fliissig- keiten, Zs. f. Phys., 135, 395 (1953). 4936. Parthasarathy S., Srinivasan D., Chari S. S., Die Beziehung des durch Ultra¬ schallwellen in Fliissigkeiten erzeugten Temperatur- effektes zu ihrem Absorptionskoeffizienten, Zs. f. Phys., 135, 403 (1953). 4937. Parthasarathy S., Srinivasan D., Chari S. S., Die Frequenzabhangigkeit der Ultraschalleistung, Zs. f. Phys.; 136, 17 (1953). 4938. Patton R. G., H a t f i e 1 d P., Ultrasonic Techniques in the Rubber Industry, Electronic Eng., 24, November, 522 (1952). 4939. П e p л и н Я. E., Рассеяние поляризованных волн на акустических колебаниях кристалличе¬ ской решетки, ЖЭТФ, 21, 547 (1951). 4940. Pesce В., Schiavo S., de Rossi М., Velocita ultrasonora a varie temperature nei liquidi organici, Chim. Ind., 64, 83 (1950). 4941. P e t e r 1 i n A., Die akustische Doppelbrechung von makromolekularen Losungen, Recueil Trav. chim. Pays-Bas, 69, 14 (1950). 4942. P e t r a 1 1 i a S., Velocita a asserbimento dei suoni nei gas, Nuovo Cimento, 9, 1 (1951). 4943. P e t r a 1 1 i a S., Ultrasonic Interferometry in Gases,II. Ultrasonic Dispersion in Methylchlorid, Nuovo Cimento, 9, 351 (1952). 4944. P e t r a 1 1 i a S., Interferometria ultrasonora nei gas, III. Velocita e assorbimento di ultrasuoni nell'anidride solforosa, Nuovo Cimento, 9,, 818 (1952 . 4945. P e t r a 1 1 i a S., Ultrasonic Interferometry in Gases, IV. Absorption of Ultrasonic in Ammonia, Nuovo Cimento, 10, 817 (1953). 4946. Petrallia S.,Cevolani М., Propagation of Ultrasonics in Systems of Partially Mixed Liquids, Compt. Rend. Accad. Naz. Lincei, 12, 674 (1952). 4947*. Pfander F., Ausbreitung des Ultraschalls im Ohrgebiet und Schadel, Arch. Ohr-, Nas-, Kehlk.-Hlkunde, 160, 24 (1951). 4948*. Pier sol G. М., Schwa n H. P., Pen- nei R. B., Carstensen E. L., Mechanism of Absorption of Ultrasonic Energy in Blood, Arch. Phys. Med., 33, 327 (1952). 4949. P i 1 t с h A., Ultrasonic Testing of Bronce For¬ ging and Ingots, ASTM, Spec. Techn.-Publ., Nr. 101, 102 (1951). 4950. P i p p a r d A. B., Ultrasonic Propagation in Liquid Helium Near the Lamda-Point, Phil. Mag., 42, 1209 (1951). 4951. Pohlman R., Controle non destructif des materiaux. La detection des defauts internes a laide des images ultrasonores., Metaux Corr.-Ind., 26, 410 (1951). 4952. Pohlman R., Zerstorungsfreie Werkstoffprii- fung mit dem Sonometer, Mitt. Forschungsgesell- schaft f. Blechbearbeitung, Nr. 23 (1952). 4953. Pohlman R., Ultraschall zur zerstorungsfreien Priifung von‘Drahten, Draht, 4, 211 (1953). 4954. P о h 1 nva n R., Werkstoffuntersuchung mit dem Schallbildverfahren, Berg.- u. Hiittenmannische Monatshefte, 98, 149 (1953). 4955. Pohlman R., Ultraschall-Serienprufung klei- nerer und komplizierterer Werkstiicke mit dem Sonometer, Berg.-u. Hiitten. mannische Monatshef¬ te, 98, 151 (1953). 4956. Pohlman R., Ermittlung von Materialfeh- lern auf akustischem Wege, Handbuch d. techn. Betriebskontrolle, 4, 503 (1953). 4957. Pohlman R., Messung von Stoffeigenschaften mit akustischen Mitteln, Handbuch d. techn. Betriebskontrolle, 4, 408 (1953). 4958. Пол он ников Д. E., Эр г лис К. Э., Генераторы дозвуковых частот, ЖТФ, 22, 1677 (1952). 4959*. Р о nz i о М., Les ultrasons en biologie et en therapie, Journ. de Radiol, et d'Electrol., 33, 114 (1952). 4960*. Ponzio М., Sacerdote G., Ultrasuoni in medicina, Ed. Minerva Medica, Torino, 209 (1952). 4961. Post E. J., Radiation Pressure and Dispersion, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 55 (1953). 4962*. P о z z о М. V., Primeras experiencias terape- uticas con el empleo de ondas ultrasonoras, La Prensa Medica, Argentina, 37, 1326 (1950). 4963*. P г о e 1 1 Fr., Ultraschallbehandlung derMund-, Zahn- und Kiefererkrankungen, Zahnarztl. Rdsch., 61 (1950). 4964. Prudhomme R. O., Busso R. H., Pho- togenese ultraviolette dans Геаи soumise aux ultrasons, Compt. Rend., 235, 1486 (1952). 4965. Prudhomme R. O., Picard D., В и s- n e 1 R. G., Sur Tutilisation chimique de Г energie acoustique emise par le quartz dans les reasctions ultrasonores, Journ. chim. phys., 50, 107 (1953). 4966. Rao, Ramachandra B., Subba Rao K.* A New Precision Method for the Measurement of Ultrasonic Velocities in Liquids, Nature, 171, 1077 (1853). 4967. Rao Sundaro R. V. G., Elastic Constants of Sodium Thiosulphate, Proc. Indian Acad. Sci., A30, 302 (1949). 4968. Raytheon Mfg. Co. Waltham, Gewinnung von Fischolen, DBP Nr. 848067 (1S50). 4969. Raytheon Mig Co. Waltham, Mass., Ultrasonic Sound Waves Help Cut Hard Materials, Design News, 8,8 (1953). 4970*. R e i с h e 1 H., Erfahrungen mit Ultraschall in der Praxis, Wien. med. Wschr., 101, 535 (1951). 4971. R e n a и d L, Renaud P., Application des ultrasons a la saponification par emulsion de quelques esters, Journ, chim. phys., 49, 644 (1952). 4972. Renaud P., Lois de Toxydation de l'iodure de potassium par les ultrasons, Journ. chim. phys., 50, 135 (1953). 4973. Renaud P., Hypothese d'un effet reciproque de l'electrostriction produit par Tultrasonation des solvants hydroides, Journ. chim. phys., 50, 136 (1953). 4974. Renaud P.,Renaud L., Effets depolymeri- sants de la cavitation de vapeur ultrasonore sur une solution soumise a une tension electrique, Compt. Rend., 237, 876 (1953). 4975. Reynold М. B., The Determination of th£ Elastic Constants of Metals dy the Ultrasonic Pulse Technique, ASM Preprint No. 28 (1952). 4976. Richardson E. G., The Formation and Flow of Emulsion, Journ. Colloid. Sci., 5, 404 (1950).
694 Библиография 4-977. Rines Н. R., Method of and System for Indica¬ ting the Light Modulation in a Transparent Me¬ dium, Amer. pat. No. 2622470 (1948). 4978. Roberts W. B. van, Some Applications of Permanenthy Magnetized Ferrite Magnetostrictive Resonators, RCA-Rev., 14, 3, (1953). 4979. Rosenberg P., Supersonic Training Device, Amer. pat. No. 2518938 (1950). 4980. Roth W., Rich St. R., A New Method for Continuous Viscosity Measurement. General Theory of the Ultra-Viscoson, Journ. Appl. Phys., 24, 940 (1953). 4981*. Rubin E. L., Use of Ultrasonics in Microbio¬ logy, Mikrobiologica, 22, 23 (1953). 4982*. R ii s к e n W., Therapeutische Beeinflussung der progressiven Muskeldystorophie (ERB) durch Ultraschallbehandlung des sympathischen Grenz- strangs, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 113 (1952). 4983. Rust H. H., Untersuchungen zur Klarung chemischer Wirkungen des Ultraschalls, Angew. Chem., 65, 249 (1953). 4984. Rust H. H., Messung von Fliissigkeitspegeln in Grofibehaltern mit Ultraschall, Zs. VDI, 96, 57 (1954). 4985. Rust H. H., В a i 1 i t i s E., Linearmagneto- striktive Ultraschallerzeugung mittels magneti- schen Kreuzfeldes, Acustica, 2, 132 (1952). 4986. Rust H. H.,Drubba H., Praktische Anwen¬ dung des Unterwasserfunkens als Impuls-Schallge- ber fur die Echolotung, Zs. angew Phys., 5, 251 (1953). 4987. Saksena B. D., Piezoelectric Constant of Zinc-Sulfide, Phys. Rev., 81, 1012 (1951). 4988. S a 1 q u a i n J., Ultraschall und die Textilin- dustrie, Teintex, 17, 377 (1952). 4989. Santamaria L., Castellani A., Levi F. A., Hyaluronidase Inactivation by Ultrasonic Waves and its Mechanism, Enzymolo- gia, 15, 285 (1952). 4990. Schaaffs, W., Pohlman R., Akustische Analysenverfahren, Handbuch d. techn. Betriebs- kontrolle, 4, 274 (1953). 4991. Schaefer Cl., Dransfeld K-, Die Bestimmung des Verhaltnisses p/q der photoelasti- schen Konstanten optischer Glaser nach einem dynamischen Verfahren, Zs. f. Naturforschs., 8a, 96 (1953). >1 4992. Schaefer CL, Nassenstein H., Bestim¬ mung der photoelastischen Konstanten p und q optischer Glaser, Zs. f. Naturforsch., 8a, 93 (1953) 4993. Шапошников И. Г., Гольдберг 3. А., О поглощении звука в бинарной смеси, ЖЭТФ, 23, 425 (1952). 4994*. Schikorski К., Der Neutrale Wirkungs- mechanismus des Ultraschalls, Strahlentherapie, 87, 556 (1952). 4995*. Schliephake E., Physikalische Therapie und Balneologie, Schall-und Ultraschalltherapie, Munch, med. Wschr., 93, 1136 (1951). 4996. S с h m a 1 A., Uber die Verwendung von Ultra¬ schall in der Brauerei, Schweiz. Brauerei-Rund- schau, 64, 1 (1953). 4997. Schmauch H., Bau und Wirkungsweise von Ultraschall-Impulsapparaturen, Metall, 7, 234 (1953). 4998. Schmid G., Jetter A., Herstellung von Impfkernen und Keimen fur Fallungsreaktionen mit Ultraschall, Zs. f. Elektrochem., 56, 760 (1952). 4999. Schmid G., Knapp H., Ultraschalldurch- gang durch porose Korper in Flussigkeiten, Zs. angew. Phys., 5, 463 (1953). 5000. Schmidt H., Kolnisch Wasser, Parfum oder Kosmetikum, Fette u. Seifen, 53, 89 (1951). 5001*. Schmitz W., G e s s 1 e r U., Mikrokine- matographische Untersuchungen an lebenden Mus- kelfasern wahrend Ultraschall-und Warmeapplika- tionen, Verh. Deutsch. ges. innere Med., 58. Kongr. 276 (1952). 5002. Schnackenberg und Co. Bleibearbeitung GmbH. Wuppertal-Oberbarmen (Erf. H. Schulz) Verbleien von Metallen, DBP Nr. 871863 (1951). 5003*. Schneider H., Ultraschallbehandlung mit bakteriziden Salben als Kontaktsubstanz, Munch, med. Wschr., 94, 2081 (1952). 5004. Schnitzler H., Anwendung von Schall und Ultraschall bei der Gasreinigung, Arch. Eisen- hiittenwesen, 24, 199 (1953). 5005*. Scholtyssek S., Untersuchungen iiber die Behandlung von Kaninchensperma mit Ultraschall und die Auswirkung auf die Nachkommenschaft, Zs. Tierziichtung u. Ziichtungsbiol., 61, 61 (1953). 5006*. Scholtyssek S., Einwirkung von Ultra¬ schall auf die Spermien von Bullen, Kieler Milch- wirtschaftl. Forschungsber., 5, 49 (1953). 5007*. Schroeder J. D., Herr i ek J. F., The Effect of Ultrasound on the Transmissible Walker- ratcarcinoma, Arch. Phys., Med., 33, No. 11 (1952). 5008. Schubert K., Ultraschall im Walfang, Umschau, 54, 88 (1954). 5009*. S с h w a n H. P., С a r s t e n s e n F. L., Ultrasonics Aids Diathermy Experiments, Elec¬ tronics, 25, July, 216, 218, 220 (1952). 5010. S с hw a r z D. S., R u s s о A. L., Schlieren Photographs of Sound Fields, Journ. Appl. Phys., 24, 1061 (1953). 5011. Seemann H. J., Aspects d'ordre physique de l'essai des metaux aux ultra-sons, Metaux. Corr.- Ind., 27, 14 (1952). 5012. Seemann H. J., Versuche zur ultraakustischen Priifung von Gufieisen, Giefierei, Techn. wiss. Beihefte, No. 9, 403 (1952). 5013. Seemann H. J., Bentz W., Uberschall- priifung von Walzen und Stahlflaschen, Arch. f. Eisenhiittenwesen, 24, 47 (1953). 5014. Seemann H. J., Bentz W., Beitrag zur Theorie und Praxis der Materialprufung mit Ult¬ raschall, Metall, 8, 1 (1954). У[ 5015. Seidel K-, Bekampfung (Abschreckung) von tierischen Schadlingen mit Hilfe von Ultraschall, DBP Nr. 832959 (1949). 5016. S e i d 1' F., К r e j с i F., Untersuchungen uber die Durchdringbarkeit des Schlafenbeins mit Ultraschall mittels der Schlierenmethode, Prac- ctica oto-rhino-larynologica, 16, 65 (1952). 5017*. S e 1 m a n G. G., The Effect of Ultrasonics, on Mitosis, Expt. Cell. Res., 3, 656 (1952). 5018. S e t t e D., Ultrasonic Absorption in Liquid Mixtures and Structural Effects, Journ. Chem. Phys., 21, 558 (1953). 5019. S e t t e D., Uber die elastische Relaxation in Schwefelkohlenstoff. Temperaturabhangigkeit des Ultraschallabsorptionskoeffizienten, Ric. Sci., 22, 476 (1952). 5020. S e t t e D., Busala A., H u b b a r d J. C., Energy Transfer by Collisions in Cis- and Trans- Dichloroethylene Vapors, Journ. Chem. Phys., 20, 1899 (1952).
Библиография 695 5021. Шрайбер Д. С., Определение дефектов в ме¬ таллических изделиях ультразвуковым методом, Заводская лаборатория, 8, 816 (1939). 5022. Shropshire R. F., Method of Extracting Oils from Fish Material, Amer. pat. No. 2473453 (1949). 5023. Siemens-Schuckert-Werke AG, Berlin, Erlangen (Erf. H. Keutner), Erzeugung und Verbesserung von Bierschaum unter Verwendung Verfahrens des DRP Nr. 743822, DBP Nr. 880733 (1942). 5024. Siemens-Schuckert-Werke AG, Berlin, Erlangen (Erf. H. Bayka), Schwingungsbehandlung von flus- sigen Stoffen, DBP Nr. 846395 (1949). 5025. Siemens-Schuckert-Werke AG, Erlangen (Erf. P. Wenk), Behandeln, vorzugsweise Reinigen von Abwassern und anderen Fliissigkeiten, DPP Nr. 855521 (1950). 5026. Siemens-Schuckert-Werke AG, Berlin, Erlangen (Erf. P. Wenk), Verkurzen der Keimzeit von Saat- und anderem Korngut, DBP Nr. 880525 (1951). 5027. Siemens-Schuckert-Werke AG, Berlin, Erlangen (Erf. P. Wenk), Verfahren und Einrichtung zum Austreiben von Fliissigkeit aus Stoffbahnen z. B. Papier-oder Textilbahnen, mit Ultraschall, Deutsche Patentanmeldung, 55d, 31/01, 26, 363 (1951). 5029. Sixtus K., Uber Ferritschwinger, Frequenz, 5, 335 (1951). 5030. Skudrzyk E., Die physikalischen Ursachen fiir die mechanisch-chemisch-biologische Wirkung des Ultraschalles, Der Ultraschall in der Medizin, 5, 51 (1952). 5031. Smack J. C., Basic Principles of Practical Ultrasonic Testing, ASTM Spec. Techn. Publ., No. 101, 62 (1951). 5032. Smith Ch. S., Burns J. W., The Elastic Constants of Cu—4 Percent Si, Journ. Appl. Phys., 24, 15 (1953). 5033. So der berg C. R., Jr., Industrial Applica¬ tions of Sonic Energy, Iron Steel Eng., 29, 87 (1952). 5034. Soey a Т., On the Ultrasonic Velocity in Sus¬ pension, Journ. Hokkaido Univ. Faculty Sci., 7, 90 (1951). 5035. S о f e r G. A., H a u s e г E. А., Д New Tool for Determination of the Stage of Polymerization and Thermosetting Polymers, Journ. Polymer. Sci., 8, 611 (1952). 5036. Соколов С. Я., Ультраакустические методы изучения свойств закаленной стали и определения внутренних пороков металлических изделий, ЖТФ, 7, 160 (1941). 5037*. Sonnenschein A., Ultrasoundwave Treat¬ ment of Chronic Disorders of the Locomotor Sys¬ tem, Ann. Rheumat. Diseases, 10, 441 (1941). 5038. Specht W., Bilterstoffe durch Ultraschall. Ein Verfahren zur wirtschaftlichen Hopfenbe- handlung fiir die Bierherstellung, Brewers Journ., 105, 44, 74 (1951). 5039. Specht W., Beobachtungen bei der Ultraschall¬ behandlung von Pflanzeneiweifien, Angew. Chem., 65, 563 (1953). 5040. Spengler G., Zum Problem der akustischen Bildwandlung, Nachrichtentechnik, 3, 399 (1953). 5041. Speyer K-, Die Bedeutung des Ultraschalles fiir die / Emulsionstechnik, 5eifen-0le-Fette- Wachse, 78, 153 (1952). 5042. S p i t z i g S., Das Ultraschall-Bearbeitungsver- fahren, Werkstattstechn. u. Maschinenbau, 43, 325 (1953). 5043. Srivastava A. М., Ultrasonic Studies of Gels, Indian Journ. Phys., 25, 17, 491 (1951). 5044. Srivastava A. М., Schallfortpflanzung in gelationosen Substanzen, Kolloid. Zs., 119, 73 (1950) 5045. Stockebrand A., Einwirkung von Ultra¬ schall auf Keimung und Wachstum der Zuckerrube, Zs. Acker- u. Pflanzenbau, 95, 401 (1952). 5046. Storey L. R. O., Ultrasonic Absorption in Mixtures of Ethylalcohol and Water, Proc. Phys. Soc., 65B, 943 (1952). 5047. Stuart W. S., Measurement of Ultrasonic Intensities in Water, Proc. Leeds Phil. Lit. Soc., 6, 18 (1952). 5048*. Stuhlfauth K.,Goelkel A., Meyer L., Ultrashall und Membranpotential, Strahlenthe¬ rapie, 91, 629 (1953). 5049. Summers G. C., Broding R. A., Conti nous Velocity Logging, Geophysics, 17, 598 (1952). 5050*. Sussmann D. J., Posibilidades del ultra- sonido en otorrinolaringologia, Revista Argen¬ tina de Oto-Rino-Laringologia, 3. Teil, 163 (1951). 5051. Templeton J., Note on Investigation on the Use of Supersonic Pulses for Measuring Thick¬ ness, New Zeal. Journ. Sci. Technol., 30, 194 (1948—49). 5052. Thiede H., Daniel G., Behalterstands- messungen mit Hilfe von Echolotungen, Erdol und Kohle, 6, 554 (1953). 5053*. Thiele W. H., Die Ultraschallbehandlung bei rheumatischen Erkrankungen, Arztl. Wschr., 7, 193 (1952). 5054*. Thiele W. H., Beobachtungen bei Einwir¬ kung von Ultraschallwellen auf das Hypophysen- Zwischenhirnsustem schwangerer Versuchstiere, Arch. f. Gynakol., 181, 210 (1952). 5055. Thiemann A. E., Tinning by Ultrasound, Materials and Methods, 19, 1220 (1944). 5056. Thiemann A. E., Metal Coating Facili¬ tated by Ultrasound, Iron Age, 154, 59 (1944). 5057. Thompson D., Vilbrandt F. C., Gray W. C., The Effect of Insonation on the Specific Reaction Rate Constant in the Acid Hydro¬ lysis of the Ethyl Acetate, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 485 (1953). 5058*. Tillich A., Uber die Wirkung des Ultra¬ schalles im Organismus, Strahlentherapie, 87, 528 (1952). 5059. T i m b r e 1 1 V., Absolute Measurement of Sound Pressures at High Frequency, Nature, 167, 306 (1951). 5060*. T о m m F., Vergleich der Behandlungsergeb- nisse dei verschidenen Ultraschall-Leistungen und Versuch der Festlegung der unteren therapeu- tischen Ultraschall-Dosierungsbreite, Der Ultra¬ schall in der Medizin, 5, 65 (1952). 5061. T о r i k a i Y., Transmission of Ultrasonic Waves Through a Plane Plate Made of Viscoelastic Material Immersed in a Liquid Medium, Journ. Phys. Soc. Japan, 8, 234 (1953). 5062. Tori kai Y., N eg i s h i K., The Appli¬ cation of the Phase Method in Visualizing Ultra¬ sonic Waves, Journ. Phys. Soc. Japan, 8, 119 (1953). 5063. Tremosa Nou B., Die Absheidung von Stauben durch Zusammenballung mitels Ultra¬ schall, Iron, Madrid, 12, 181 (1952).
696 Библиография 5064. Truell R., Bronzo J., Ultrasonic Atte¬ nuation Measurements in Germanium, Phys. Rev., 90, 152 (1953). 5065. Truesdell C., On the Viscosity of Fluids According to the Kinetik Theory, Zs. f. Phys., 131, 273 (1952). 5066*. Tschannen F., Ultraschallwirkung bei rheumatischen Erkrankungen und Durchblu- tungsstorungen, Schweiz, med. Wschr., 82, 301 (1952). 5067*. U e b e 1 H., Uber histaminentfesselende Wir¬ kung des Ultraschalles, Klin. Wschr., 29, 357 (1951). 5068. Uetsuki J., Kato K., A Small Echo Depth Sounder for Shallow Water, Mem. Res. Acoust. Soc. Osaka, 1, 20 (1950). 5069. U g 1 i e t t i G. A., Un oscillatore a magnetostri- zione, Antenna Ital., 20, 17 (1948). 5070. Ultrasonic Corporation, Cambridge, Perfection- nements apportes aux procedes et appareils pour produire des ondes de compression dans un flui- de tel que Fair ou un gaz, Fr. pat. No. 934086 (1946). 5071. Ultrasonic Corporation, Cambridge, Perfection- nements apportes au traitement de matieres par ondes de compression, Fr. pat. No. 934087 (1946). 5072. Ultrasonic Corporation, Cambridge, Perfectionne- ments apportes aux chambres acoustiques pour modifier les caracteristiques de matieres par l'effet d’ondes de compression, Fr. pat. No. 939366 (1946). 5073. Ultrasonic Corporation, Cambridge, Agglomerie- rung von Aerosolen, Amer. pat. No. 2535679 (1946). 5074. Valkenburg G. E. van, Wasser- m a n n M. S., Ultrasonic Materials Testing, Amer. pat. No. 258714 (1949). 5075. Ventura Mateus М., Ultrasonic Velo¬ cita, parachor, molar refraction and Index of Refraction, Escola Agron. Ceara Publ. Tec., 6A, 1 (1951). 5076. Verhaegen L., Measurements of the Velo¬ city of Sound in Some Liquified Gases, Verh. K. Vlaamse Acad. Wetensch., 13, No. 38, 65 (1952). 5077*. V о e t R., Ondas Ultrasonoras, El Dia Medico (Buenos Aires), 22, 572 (1950). 5078. Wada Y., Shimbo S., The Absorption of Ultrasonic Waves in Benzene Solutions of Methyl Metacrylate in Different Polymerization Stages, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 549 (1953). 5079*. Wall P. D., Tucker DM Fry F. J., Mosberg W. H., Jr., The Use of High Intensity Ultrasound in Experimental Neurology, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 281 (1953). 5080. Walter L., Ultrasonics, The Answer to Alumi¬ nium Soldering, Materials and Methods, 38, 59 5081. Walter L., Ultrasonics Soldering, Canad. Metals, 16, 18, 20 (1953). 5082. Wangerin A., FahrtmeBanlagen auf Schif- fen, Forschungshefte fiir Schiffstechnik, No 1, 1 (1952). 5083. Webb R. H., Variable Angle Ultrasonic Transducer, Amer. pat. No. 2602102 (1950). 5084. Webster R. R., Supersonic, Testing of Steel, Amer. Iron and Steel Inst. Yearbook, 558 (1947). 5085. Weinstein M. S., Some Design Considera¬ tion for High Frequency Anechoic Tanks, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 101 (1953). 5086. W esc he K., Betonpriifung mit Ultraschall, Beton- u. Stahlbetonbau, 48, 116 (1953). 5087. West G. D., Circulations Occurring in Acoustic Phenomena, Proc. Phys. Soc., 64, 483 (1951). 5088. Whitehurst E. A., Soniscope Tests Con¬ crete Structure, Journ. Amer. Concr. Inst., 22, 433 (1951). 5089.*. W i e d a u E., Ultraschall-Behandlung—ein neues Arbeitsgebiet fiir die medizinisch-techni- sche Assistentin, Die Heilberufe 4, 181 (1952). 5090. W i e dauE., Ober den therapeutischen Wirkungs¬ mechanismus der Ultraschallwellen, Deutsch. Gesundheitswesen, 7, 1393 (1952). 5091. Wiedau E., Zur Frage der Dosierung und schadli- chen Wirkungen bei Ultraschalltherapie unter besonderer Beriicksichtigung des Blutzuckerspie- gels, Deutsch. Gesundheitswesen, 7, 1385 (1952). 5092*. Wild J. J., Reid J. М., Application of Echo-Ranging Techniques to the Detection of Structure of Biological Tissue, Science, 115, 226 (1952). 5093. Wild J. J., Reid J. М., The Effect of Biological Tissues on 15-mc Pulsed Ultrasound, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 270 (1953). 5094. Willard G. W., Ultrasonically Induced Cavitation in Water: A Step-by-Step Process, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 669 (1953). 5095. Willard G. W., Ultrasonic Waves Measure the Elastic Properties of Polymers, Bell. Lab.. Rec., 31, ,173 (1953). 5096*. W i 1 1 e r t E., Die Ultraschallbehandlung auf dem Gebiete der Zahnheilkunde. Ober die Erfah¬ rungen der Ultraschallbehandlung an den Zahn-und Kieferklinik der Universitat Innsbruck sowie eine kurze Zusammenstellung der Ergebnisse der letzten zwei Jahre, Osterr. Zs. f. Stomotol., 48, 383 (1951). 5097. Williams A. E., Ultrasonics in Wall Thick¬ ness Measurement, Mining Mag., 87, 329 (1952). 5098. Williams R. E., Lens System for Ultra¬ sonic Viewing of Defects in Objects, Amer. pat. 2592222 (1949). 5099. Wilson R., Ultrasonic Inspection of Thin Metallic Sheet or Plate, Sheet Metal Ind., 30, 146 (1953). 5100*. Winz H. R., Zur Ultraschallbehandlung der Prostatahypertrophie, Deutsch. med. Wschr. 77, 770 (1952). 5101. Wise B., Ensminger D., Putting Ultrasonics to Work, Product Engineering, 23. August, 180 (1952). 5102*. Woeber K., Ober die Wirkung des Ultra¬ schalles auf schnellwachsende Gewebe, Zs. Krebsfor- schung, 57, 564 (1951). 5103*. Wulff V. J., Fry W. J., Tucker D., Fr у F. J., Melton C.,' Effects of Ultrasonic Vibrations on Nerve Tissue, Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 76, 361 (1951). 5104*. W у t L., Untersuchungen iiber die Resistenz von Leukocyten im Normal-und Fieberblut, Niuo- vo Cimento, 7, 550 (1950). 5105. Yeager E.,Dietrick H., HovorkaF., Ultrasonic Waves and Electrochemistry, II* Colloidal and Ionic Vibration Potentials, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 456 (1953).
Библиография 697 5106. Yeager Е., Hovorka F., Ultrasonic Waves and Electrochemistry I. A. Survey of the Electrochemical Applications of Ultrasonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 25, 443 (1953). 5107. Yeager E., Oey T. S., Hovorka Fr., The Effect of Ultrasonic Waves on Hydrogen Overvoltage, Journ. Phvs. Chem., 57, 268 (1953). 5109*. Zam belli E., Angela G., Campi L., Immunizing Property of Bacterial Suspensions Treated with Ultrasound; Research on Staphylo¬ coccus aureus, Streptococcus hemolyticus, Pseu¬ domonas aeruginosa and Klebsiella pneumoniae, ■ Arch. Soc. Med., 90, 336 (1950). 5110. Zandrino P. V. М., Tatamiento fisiote^- pico con ondas ultrasonicas, El Dia Medico (Bue¬ nos Aires), 22, 1390 (1950). 5111*. Zap f K-, Untersuchungen an ultrabeschallten Bakterien mit besonderer Berucksichtigung cytolo- gischer Probleme, Strahlentherapie, 87, 632 (1952). 5112*. Zi nziusJ., Woeber Kh., Wenzlawo- w i с z G., Ober den EinfluB physikalischer Ener- gien, insbesondere der Ultraschallwellen, auf die serologischen Blutreaktionen, Hautarzt, No. 2, 72 (1952). 5113*. Z u b i a n i A., Sill’applicazione della energia ultrasonora al sistema nervoso centrale, Minerva Medica, 1, 431 (1951). Краткие сообщения без указания автора 5114. An Ultrasonic Soldering Bath, Engineer, 30, 192 (1951). 5115. Butt Weld Testing with the Hughes Supersonic Flaw Detector, Machinery, 76, 667 (1950). 5116. Chimney Fine-dust. Electrostatic Precipitation or Ultrasonic Agglomeration, Electr. Rev., 145, 319 (1949). 5117*. Detecting Gallstones with Ultrasonic Echoes, Electronics, 23, No. 2, 172, 174, 176, 178 (1950). 5118. Detecting Ills by Sound, Sci. News. Letter 56, 207 (1949). 5119. Determination of Elastic Constants by Ultra¬ sonics, Engineering, 171, 264 (1951). 5120. Find Gallstones by Sound, Sci. News Letter, 55, 53 (1949). 5121. Gli ultrasuoni alia conquista dell’industria, Scienza e Vita, 3, 729 (1951). 5122. High-Speed Vibrations Utilized in Testing Device for Welding Plates, Western, Metals, 4, Septem¬ ber, 39 (1946). 5123. Hypersonic, Non-destructive Testing of Materials, Steel Processing, 32, March, 171 (1946). 5124. Material Testing by Ultrasonics, Machinery, 74, 81 (1949). 5125. Mesure ultrasonique des epaisseurs par le «Refle- stogage», Mesures, 14, 144 (1949). 5126. Mullard Ultrasonic Soldering Iron for Alumi¬ nium, Machinery, 75, 903 (1949). 5127. Natura degli ultrasuoni e loro effetti nell’aria, Scienza e Vita, 3, 731 (1951). 5128. New Ultrasonic Generator, Chem. Age, 60, 521 (1949). , 5129. Non-Destructive Testing Laboratory, Electronics, 22, No. 5, 154, 156, 158 (1949). 5130. Nueva aplicacion de los ultrasonidos, Rivista Marconi, 5, 43 (1951). 5131. Reflected Sound Waves Assist the Blind, Sci. News Letter, 59, 89 (1951). 5132. Supersonic Examination of Boiler Plate and Wel¬ ded Seams, Engineering, 171, 29 (1951). 5133. Supersonic Reflectoscope for Testing Welds, Machinery (N. Y.), 168 (1948). 5134. Supersonic Tinning of Aluminium Wires, Machi¬ nery, 74, 546 (1949). 5135. Supersonics in Metallurgy, Metal Ind., 136* (1946). 5136. The «Crustex» Ultrasonic Boiler Descaler, Engi¬ neering, 175, 619 (1953). 5137. The Non-Destructive Testing of Metals, Amer. Exporter Ind., 144, 48 (1949). 5138. Ultrasonic Cleaning Device, Electronics, 24, No. 9, 168, 173 (1951). 5139. Ultrasonic Detector Car Locates Defects in Rails, Electr. Eng., 69, 548 (1950). 5140. Ultrasonic Generator or Clinics, Electronics/22, No. 8, 144, 146 (1949). 5141. Ultrasonic Generators for Industria Dust Control, Iron Age, 163, 88 (1949). 5142. Ultrasonic Instruments, Mech. Eng., 71, 84G- (1949). 5143. Ultrasonic Soldering Bath, Electronics, 24, No. 9. 212, 216 (1951). 5144. Ultrasonic Soldering Iron for Light Alloys, Engi¬ neer, 188, 737 (1949). 5145. Ultrasonic Testing of Pneumatic Tyres, Enginee¬ ring, 172, 606 (1951); Ref. in VDI-Z, 49, 772 (1952). 5146. Ultrasonic Testing of Welds, Engineering, 169,, 264 (1950). 5147. Ultrasonic Tyre-Testing Equipment, Engineer,. 192, 565 (1951). 5148. Ultrasonic Vibrations Reveal Hidden Flaws,. Electronic Ind., 5, 64, 65, 164, 166 (1946). 5149. Ultrasonic Waves Aid Drying, Sci., News Let¬ ter, 60, 383 (1951). 5150. Ultrasonics-Aid to Industry, Electronic Ind. and Instr., 2, 12 (1948). 5151. Ultrasonics as an Aid to Industry, South Afric. Journ. of Sci., 47, 275 (1951). 5152. Ultrasonics in Metallurgy, Metal Ind., 78, 146* (1951). 5153. Ultrasonics Make Soldering Easier, Iron Age, 169,. 105 (1952). 5154. Ultrasonics Possible Aid to Eye Cataracts, ScL News Letter, 61, 40 (1952). 5155. Ultrasonics Sweep Chicago Harbors, Electronics. 24, No. 4, 192 (1951). 5156. Ultrasons de 75 kc dans l’air: reflexion er dif¬ fusion par cylindres et par surfaces polycylindri- ques, Centre Rech. Sci., Ind. Meritine, Note no 172 (1948). 5157. Ultrasound Waves for Better Vaccines, Sci. News^ Letter, 60, 200 (1951). 5158. Ultrasound Waves Relieve Pain But are no Cure, Sci. News Letter, 60, 169 (1951). 5159. Unheard Sound Helps Test Paint Varnish, Sci. News. Letter, 54, 172 (1948). 5160. Untersuchungen von Betonbauwerken mit Ultra¬ schall, Journ. Amer. Concr. Inst., 24, 1 (1949). 5161. Verwendung von Ultraschall in der Olindustrie, die Chayen-Methode, Norsk Hvalfangst-Fid., 42,. 140 (1953). 5162. Zerstorungsfreie Priifung von GrauguB, Foundry Trade Journ., 91, 211, 253, 283 (1951).
698 Библиография IV, ЛИТЕРАТУРА, ДОБАВЛЕННАЯ РЕДАКТОРАМИ ПЕРЕВОДА а. Книги 5163. Б е р а н е к Д., Акустические измерения, М., 1952. 5164. Гуревич П. Я-, Емельянов Н. Я-, Шевченко Ю. Ч., Юдович Ю. Б., Применение гидроакустики на рыболовных судах, Владивосток, 1955. 5165. Кудрявцев Б. Б., Применение ультра- акустических методов в практике физико-хими¬ ческих исследований, М.—JL, 1952. 5166. Курчатов И. В., Сегнетоэлектрики, М.—JL, 1933. 5167. К э р л и н, Ультразвук, М., 1950. 5168. Лепешинская В. Н., Пьезоэлектриче¬ ские приборы с сегнетовой солью, JL, 1943. 5169. Михайлов И. Г., Распространение ультра¬ звуковых волн в жидкостях, М.—JL, 1949. 5170. Розенберг JI. Д., Звуковые фокусирую¬ щие системы, М,—Л., 1949. 5171. Сборник «Применение ультраакустики к иссле¬ дованию вещества», вып. 1 и 2, М., 1955. <5172, Харкевич А. А., Теория преобразовате¬ лей, М.—Л., 1948. 5173. Ш у б н и к о в А. В., Пьезоэлектрические тек¬ стуры, М.—Л., 1946. б. Работы, опубликованные в периодической печати 5174. Ананьев П. В., Синтетические кристаллы и их применение в аппаратуре электросвязи, Труды комиссии по акустике, вып. 6, 3 (1951). 5175. Андреев Н. Н., Равновесие и колебания пьезоэлектрического кристалла, Журн. прикл. физ., 5, 119 (1928). 5176. Андреев Н. Н., О линейных пьезоэлектри¬ ческих кристаллах и их применении, Электри¬ чество, № 2, 5 (1947). 5177. Андреев Н. Н., Расчет пьезоэлектриче¬ ского передатчика, Сборник трудов Всесоюзн. заочн. энергетич. ин-та, М.—Л., 5 (1951). 5178. Андреев Н. Н., О некоторых величинах второго порядка в акустике, Акуст. журн., 1, 3 (1955). 5179. В uckens F., Влияние относительной радиаль¬ ной толщины кольца на его собственные частоты, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 437 (1950). [См. Проблемы совр. физики, вып. 3—4, ст. 160 (1951).] 5180. Cady W. G., Уравнения состояния пьезоэлек¬ трика и их приложения к преобразователю с коле¬ баниями по толщине, Journ. Acoust. Soc. Amer., 22, 579 (1950). [См. Проблемы совр. физики, вып. 3—4, ст. 39 (1951).] 5181. Гу тин JI. Я-, К теории параболического концентратора звука, ИЭСТ, № 9, 9 (1935). 5182. Гу тин JI. Я-, К теории пьезоэлектрических аппаратов. Изв. Электр, пром. сл. тока, № 1, 45; № 2, 50 (1941). 5183. Г у т и н JI. Я-, О постоянных сегнетовой соли, ЖЭТФ, 15, 198 (1945). 5184. Гутин JI. Я-, К. теории пьезоэлектрического эффекта, ЖЭТФ, 15, 367 (1945). •5185. Гутин JI. Я-, К теории магнитострикцион- ного преобразователя, ЖТФ, 15, 239 (1945). 5186. Гутин J1. Я., Магнитострикционные излу¬ чатели и приемники, ЖТФ, 15, 924 (1945). 5187. Г у т и н Л. Я-, Пьезоэлектрические излуча¬ тели и приемники, ЖТФ, 16, 39 (1946). 5188. Gavreau V., Miane М., Generateurs d’ultra-sons dans l’air, a cylindres, pistons, spheres et cubes vibrants, Acustica, 4, 387 (1954). 5189. Hiedemann E. A., Metallurgical Effects of Ultrasonic Waves, Journ. Acoust. Soc. Amer., 26, 831 (1954). 5190. К a p н о в с к и й М. И., Теория и расчеты сирен, ЖТФ, 15, 348 (1945). 5191. Карновский М, И., Работы советских акустиков в области изучения направленных свойств излучателей и поиемников, Изв. АН СССР, сер. физ., 13, 698 (1949). 519?. Кожухов А. В., Соколов И. Т., Уста¬ новка для абсолютных гидроакустических' изме¬ рений, ЖТФ, 14, 394 (1944). 5193. Leitner A., Hiedemann Е., Transverse Vibrations of Simmetric Tapered Rod, Journ. Acoust. Soc. Amer., 26, 509 (1954). 5194. M а л о в H. H., Изучение ультраакустических колебаний при помощи термометра сопротивле¬ ния, ЖТФ, 1259 (1933). 5194а. Мандельштам Л. И., Полное собрание трудов, М., 1948, т. I, стр. 34; ЖРФХО, 58, 381 (1926). 5195. Мотулевич Г. П. и Фабелинский И. Л., Исследование акустического излучения титаната бария, ЖЭТФ, 25, 605 (1953). 5196. Р a h u d J. Ph., I^tude experimentale du champ de transducteurs focalisants, Acustica, 4, 205 (1954). 5197. Райский С. М., Об одном способе осуще¬ ствления-теневого метода, ЖЭТФ, 20, 378 (1950). 5198. Р ж а н о в А. В., Титанат бария—новый сег- нетоэлектрик, УФН, 38, 461 (1949). 5199. Ржевкин Н. С. и Кречмер С. И., Исследование волновых процессов по методу моделей с применением ультраакустических волн, УФН, 18, 1 (1937); Применение ультраакустиче¬ ских волн к исследованию процессов на моде¬ лях, Труды ФИАН, 1, 43 (1938). 5200. R о card М. J., Les paraboloides acoustiques, Rev. d’Acoustique, 1, 222 (1932). 5201. Розенберг Л. Д., Прозрачность звуковых однородных линз, ДАН, 57, 34-7 (1947). 5202. Розенберг Л. Д., Плоско-эллиптические звуковые линзы, Труды комиссии по акустике, вып. 5, 114 (1950). 5203. Розенберг Л. Д., Плоско-гиперболиче¬ ские звуковые линзы, Труды комиссии по аку¬ стике, вып. 6, 114 (1951). 5204. Розенберг Л. Д., Двухзеркальный кон¬ центратор ультразвука, ДАН СССР, 91, 1091 (1953). 5205. Розенберг Л. Д., Об условиях получе¬ ния наибольшей концентрации ультразвука, ДАН СССР, 94, 845 (1954); О концентраторах ультразвука, Труды комиссии по акустике, вып. 8, 102 (1954). 5206. Розенберг Л. Д., Расчет усиления звуко¬ вых фокусирующих цилиндрических систем, Акуст.. журн., 1, 70 (1955). 5207. Розенберг Л. Д., Обзор методов визуали¬ зации ультразвуковых изображений, Акуст. журн., 1, 99 (1955). 5208. Русаков И. Г., О звуковом ветре, ЖУРН* прикл. физ., 7, 66 (1930).
Библиография 699 5209. Русаков И. Г., Пьезоэлектрический преоб¬ разователь низкой частоты, ЖТФ, 13, 473 (1943). 5210. Русаков И. Г., Пьезоэлектрический преобра¬ зователь высокой частоты, ЖТФ, 13, 483 (1943). 5211. Р ы т о в С. М., О диффракции света на ультра¬ звуках, ЖЭТФ, 5, 843 (1935). 5212. Рыт о в С. М., Диффракция света на ультра¬ звуковых волнах, Изв. АН СССР, сер. физ., №2, 223 (1937). 5213. Samsel R. W., Н е п г у G. Е., F е h г R. О., Some industrial applications of ultrasonics, Acu¬ stica, 4, 207 (1954). 5214. С e p г e e в JI. А., Изучение строения мор¬ ского дна эхолотированием, Изв. АН Азербайдж. ССР, № 2, 3 (1951). 5215. Соколов И. Т., Радиометрические измере¬ ния звукового давления в жидкостях, ЖТФ, 12, 562 (1942). 5216. С о к о л о в И. Т., Применение математиче¬ ской теории Кинга к радиометрическим изме¬ рениям звуковых давлений в жидкости, ЖТФ, 15, 223 (1945). 5217. С о к о л о в С. Я., Авторское свидетельство № 23246 (1928). 5217а. С о к о л о в С. Я., Авторское свидетельство № 173441 (1935). 5218. Т а р т а к о в с к и й Б. Д., К теории распро¬ странения плоских волн через однородные слои, ДАН СССР, 71, 465 (1950). 5219. Т а р а т а к о в с к и й Б. Д., Звуковые переход¬ ные слои, ДАН СССР, 75, 29 (1950). 5219а. ФабелинскийИ. Л. и др., ДАН СССР, 92, № 2, 285 (1953); 105, № 2, 248 (1955). 5220. X а р к е в и ч А. А., Магнитострикционный преобразователь, ЖТФ, 13, 331 (1943). 5221. Харкевич А. А., Изгиб пьезоэлектриче¬ ского стержня, ЖТФ, 13, 423 (1943). 5222. Харкевич А. А., О применении сегнетовой соли в пьезоэлектрических приборах, ЖТФ, 13, 585 (1943). 5223. Харкевич А. А., К расчету пьезоэлектри¬ ческих вибраторов, ЖТФ, 15, 212 (1945). 5224. Харкевич А. А., Эквивалентные электри¬ ческие схемы преобразователей, ЖТФ, 15, 393 (1945).
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ Абелло (Abello Р. Т.) 150, 329, 336 Адамс (Adams С. Е.), 331, 336 Адольф (Adolph R.) 385 Айе (Ahier G.) 261, 415 Акия (Akiya S.) 483, 527 Акияма (Akiyama S.) 555 Аккерман (Ackermann Е.) 552 Александер (Alexander Р.) 471 Алексеев Н. Г. 526 Али (АН L.) 171 Аллан (Allan G. Е.) 394 Аллар (Allard Н.) 553 Аллегретти (Allegretti L.) 353 Аллеман (Alleman R. S.) 313, 331 Аллен (Allen С. Н.) 36, 477, 541, 542, 549, 564 Альгар (Algar W. Н.) 472, 476 Альтберг В. Я. 38, 138, 338 Альтенбург (Altenburg К.) 143, 147, 240, 251, 253, 256, 259, 269, 303, 396, 538 Альтшулер (Altshuler Ss. А.) 400 Амбр (Hambre D.) 550, 555 Ананьев П. В. 71 Ангела (Angela Е.) 557 Ангерер (Angerer О. А.) 132, 133, 496, 552 Андервуд (Underwood N.) 224, 234, 256 Андерсен (Andersen W. М.), 114, 118, 127 Андерсон (Anderson N. S.) 318, 336 Андерсон (Anderson Т. V.) 217 Андраде (Andrade Е. N.) 132, 491 Андреа (Andreae J. Н.) 271, 290, 291, 302, 303, 305 Андреев Н. Н. 20, 81, 94, 154 Анстетт (Anstett Р.) 560 Аренберг (Arenberg D. L.) 372, 430 Асбах (Asbach Н. R.) 171, 172, 188, 193, 195, 202, 525 Атанасов (Atanasoff J. V.) 381 Аткинс (Atkins К. R.) 258, 289 Ауербах (Auerbach R.) 251 Ауерсвальд (Auerswald W.) 524 Аулер (Auler Н.) 561 Аутрум (Autrum Н.) 575 Аше (Asche G.) 551 Бажулин П. А. 282, 288, 290, 291, 293, 298 Байерс (Byers W. Н.) 323, 337 Байзеби (Biseby Н. D.) 471 Байлитис (Bailitis Е.) 58 Бакановский (Bakanowski А. Е.) 390 Бакене (Buckens F.) 49 Бакингем (Buckingham St. А.) 472 Баккаредда (Baccaredda М.) 234—241, 242, 252, 253, 255, 261, 269 Бакхауз (Backhaus Н.) 23, 222, 285 Бакши (Bakhshi N. N.) 254 Балакришна (Balakrishna S.) 380, 400 Балакришнан (Balakrishnan Т. S.) 380 Баламут (Balamuth L.) 390, 478 Баллантайн (Ballantine Н. Т.) 567 Баллу (Ballou J. W.) 227, 401 Бандере (Banderet N.) 401 Банкрофт (Bancroft D.) 41, 385 Барбе (Barbe L. J.) 562 Барбье (Barbier О.) 461 Барвич (Barwich Н.) 517 Бардуччи (Barducci I.) 346 Барнарт (Barnartt S.) 267 Барнс (Barnes R. В.) 168 Бароне (Barone А.) 40, 122, 147, 168, 234, 259, 368, 514 Барретт (Barrett Е. W.) 316, 520 Барретт (Barrett R.) 276, 294 Барт (Barth G.) 552, 564, 573 Бартель (Barthel R.) 225, 271 Бартоломе (Bartholome Е.) 325 Барцано (Barzano) 469 Бастир (Bastir R.) 570 Бастьен (Bastien Р.) 519 Батлер (Butler J. В.) 456 Баттерворт (Butterworth S.) 52, 54, 79 Баттерворт (Butterworth J. W.) 93, 112 Бауд (Baud R. V.) 432 Бауер (Bauer Е.) 305 Бауер (Bauer L.) 224 Бауле (Baule Н.) 391 Баумгардт (Baumgardt Е.) 81, 140, 188, 282, 291, 354 374, 379 Баумгартл (Baumgartl Fr.) 503, 559 Баух (Bauch W.) 514 Бахнер (Bachner Н.) 554 Бахэм (BachemCh.) 172, 188, 193,195,214,230,231,232 Бахэр (Bacher К.) 376 Башнелл (Bushnell J.) 550, 553 Бейер (Beyer R. Т.) 224, 274, 276, 288, 289, 290, 294, 322, 335 Бейкер (Baker W. О.) 272 Бейкер (Baker W. Н.) 432 Бек (Beck F. F.) 559 Беквид (Beckwith Т. D.) 550, 554 Беккер (Becker G.) 552, 559 Беккер (Becker Н. Е. R.) 81, 104, 126, 164, 406, 413г 414, 416 Беккер (Becker R.) 105, 311, 323, 326 Беккер (Becker W.) 514 Белл (Bell J. F. W.) 325, 336 Белявская JI. 330 Бем (Behm А.) 423 Бендер (Bender D.) 314 Бенедетти (Benedetti Е.) 575 Бенневитц (Bennewitz К.) 346 Беннет (Bennet G. S.) 208
Именной указатель 701 Бенфильд (Benfield А. Е.) 430 Беранек (Beranek L.) 420 Берг (Berg S.) 472, 524 Бергман (Bergmann L.) 83, 84, 164, 163, 170, 171, 175, 176, 179, 185, 189, 199, 202, 227, 233, 346, 348, 349, 353, 354, 356, 357, 359, 361—365, 367, 382, 385, 389, 402, 403, 405, 408 Берд (Bird R.) 271, 291, 302, 303 Берд (Bird F. F.) 476 Берд (Beard P. J.) 555 Берентс (Berents J.) 533 Беренчи (Berencsi G.) 566 Берковиц (Berkowitz N.) 471 Берндт (Berndt Н.) 557 Берси (Вегсу А.) 553 Бертини (Bertini А.) 435 Бехман (Bechmann R.) 72, 78, 79, 81, 87, 88, 89, 105, 128 Бец-Бардили (Bez-Bardili W.) 104, 193, 376 Бёммель (Bommel Н.) 128, 316, 332, 499 Биддик (Biddick R. Е.) 533 Бикар (Biquard Р.) 123, 142, 174, 179, 185, 189, 191, 218, 230, 258, 261, 273, 274, 275, 280, 282, 290, 291, 300, 406, 413, 476 Биксби (Bixby Н. D.) 471 Биндер (Binder R. С.) 494 Биске (Biske В.) 469 Бланкеншип (Blankenschip Е. В.) 391 Бланчард (Blanchard R. Р.) 432 Блейк (Blake F. G., Jr.) 502, 506, 510 Блетон (Bleton J.) 519 Блехшмидт (Blechschmidt Е.) 54,61, 75, 83, 383, 384, 385 Блойлер (Bleuer К.) 412 Блумберг (Blumberg Н.) 469, 566 Блэк (Black К. Ch.) 46 Блюменфельд Л. А. 524 Боболев В. 528 Бозорт (Bozorth М. N.) 396 Бойд (Boyd Ch. А.) 497, 533 Бойд (Boyd D.) 533 Бойер (Boyer R. А.) 328 Бойер (Boyer G. L.) 224 Бойль (Boyle R. W.) 132, 133, 138, 139, 143, 147, 224, 288, 374, 383, 390, 393, 421, 501, 506 Боймер (Beumer J.) 557 Боймер-Иохман (Beumer-Jochmann М.) 557 Бойте (Beuthe Н.) 133, 520, 521, 525, 528 Бойтенмюллер (Beuttenmuller Е.) 481 Бойтер (Beuther К.) 504 Бок (Bock A. de) 240, 256, 258 Бок (Bock Е.) 443 Болт (Bolt R. Н.) 567 Больц (Bolz G.) 123, 125 Бон (Bohn L.) 576 Бонд (Bond W. L.) 372 Бонди (Bondy С.) 132, 463—465, 467, 495 Бонелли (Bonelli L.) 487 Бонетти (Bonetti А.) 259 Бони (Boni А.) 551 Бонн (Bonn Th.) 147 Бопп (Ворр Fr.) 19 Борвитцкий (Borwitzky Е.) 562 Боргнис (Borgnis F. Е.) 19, 142, 156, 158, 315 Бордони (Bordoni P. G.) 397, 400 Борн (Born Н.) 23, 107, 118, 145, 284—288, 542, 544, 573 I| f Борншайн (Bornschein |Н.) 524, 562 Боско (Bosco G.) 557 Боссар (Bossard W.) 81 Брадиш (BradishJC. J.) 479 Брадфилд (Bradfield G.) 97, 218, 300, 391, 428, 431 Брайсон (Bryson Н. С.) 550 Брандт (Brandt О.) 133, 134, 338, 488—492 Бранка (Branca G.) 265, 497, 498 Брансон (Branson G. N.) 455 Браттен (Bratten F. W.) 372 Брауер (Brauer М.) 471 Браун (Brown G. В.) 147 Браусс (Brauss F. W.) 557 Брей (Breuil F. du) 419 Бреслер С. 511 Бреттхауер (Bretthauer G.) 525 Бретшнайдер (Brettschneider Н.) 549 Бриггс (Briggs Н. В.) 112, 506—508 Брикар (Bricard А.) 540 Бриллюэн (Brillouin L.) 19, 169, 174, 179, 272 Бродинг (Broding R. А.) 374 Брозе (Broese S.) 484 Бройнинг (Breuning Е.) 520, 572 Бронзо (Bronzo J.) 398 Брохулт (Brohult S.) 479 Брюкман (Bruckmann К.) 34 Брюнер (Bruner Н.) 553 Бугош (Bugosh J.) 148, 153, 215, 534, 539 Бузикс (Bouziques Н.) 520, 523 Булиан (Bulian W.) 514 Булл (Bull Н. В.) 465, 469 Бунсе (Bunse W.) 560 Буонсанто (Buonsanto М.) 267, 484, 538 Бургер (Burger F. J.) 497, 501 Буржен (Bourgin D. G.) 320, 322, 337 Бурмайстер (Burmeister Н.) 524 Бусала (Busala А.) 325, 336 Бусс (Bufi W). 139, 192, 274,[290, 291, 294 Буффе (Buffet Р.) 415 Бухман (Buchmann G.) 443 Бухмюллер (Buchmuller Kl.) 466 Бухтала (Buchtala V.) 560, 564 Буш (Busch G.) 81 Бушман (Buschmann К. F.) 323 Бхагавантам (Bhagavantam S.) 84, 85, 328, 379, 380 Бхар (Bhar J. N.) 520 Бхимасенахар (Bhimasenachar J.) 85, 228, 380 Бычков Ш. M. 479 Бьедл (Bjedl W.) 551 Бьеркнес (Bjerknes C. A.) 488 Бьянчани (Biancani H.) 108, 146, 539, 542, 547, 548,549 Бьянчани (Biancani E.) 108, 146, 539, 542, 547, 548,549 Бэр (Bar R.) 89, 161, 164, 167, 172—175, 176—180, 186—188, 192, 193, 202, 228, 256, 271, 289—291, 367, 375 Бэртон (Burton Ch. J.) 168, 261, 280, 296, 376 Бэртон (Burton E. F.) 69, 221, 258 Бюгар (Bugard P.) 564 Бюзнель (Busnel R. G.) 520, 523, 575 Бюкс (Bucks K.) 88, 134, 144 Бюлер (Buehler E.) 372 Бюлов (Biilow A.) 564 Бюсси (Bussi L.) 565 Бюссо (Busso R. H.) 511 Вагеншайн (Wagenschein M.) 491 Вада (Wada E.) 139, 216, 253, 272, 296, 298, 302, 483 Вайнштейн (Weinstein M. S.) 378 Вайс (Wise B.) 48, 478 Ваксман (Wachsmann F.) 573 Валдик (Waldick L.) 571 Валдорф (Waldorf S. K.) 428 Валин (Wahlin H. B.) 545
702 Именной указатель Валлман (Wallmann N. Н.) 323, 326 Валлнер (Wallner Н.) 345 Валлхойзер (Wallhauser К. Н.) 555 Валти (Walti А.) 374—376 Bans (Vance Ch. В.) 394 Ван-Чжан (Chang, С. S. Wang) 328 Ванье (Wannier G.) 187, 189 Ватанабе (Watanabe Y.) 78, 485 Ватсон (Watson W. W.) 414 Ваутхейзен (Wouthuysen S. A.) 306 Вебер (Woeber Kh.) 554, 556, 561, 562, 565, 572 Ведам (Vedam K.) 353 Ведекинд (Wedekind Th.) 469, 566 Веземайер (Wesemeier K.) 483 Вейгл (Weigle J.) 190, 402 Вейль (Weil A. J.) 555, 557 Веймер (Weimer D. K.) 154 Вейсс (Weifi A.) 48 Вейсслер (Weifiler A.) 232—234, 253, 255, 256, 422, 520, 521, 527 Величкина Т. C. 226 Веллхёнер (Wellhoener H. J.) 476 Вельтман (Veltmann G.) 555, 556, 572 Венк (Wenk P.) 36 Венкатесваран (Venkateswaran C. S.) 272 Венкатесварлу (Venkateswarlu K.) 228 Венцель (Wenzel Kl.) 394, 556 Верма (Verma G. G.) 271, 290, 291, 293, 305, 337 Вермелен (Vermaelen R.) 319 Вернер (Werner K.) 452, 456 Вернон (Vernon J. B.) 456 Верт (Wert Ch. A.) 397 Верт (Werth G. C.) 336 Вертц (Wertz F.) 61, 97 Верхаген (Verhaegen L.) 258, 294 Вест (West W.) 136 Вестервельт (Westervelt P. J.) 300, 392 Вестон (Weston D. E.) 394 Ветте (Wette F. W. de) 305 Ветцель (Wetzel W.) 472 Ветцман (Waetzmann E.) 144 Benie (Wesche K.) 394 Вивер (Weaver С. E.) 550, 554 Вигуре (Vigoureux O.) 74, 304 Видтс (Vidts C.) 537 Виейдан (Vieilledent E.) 428 Визнер (Weisner E.) 34, 467 Вийэ (Vuillet J.) 471, 550 Вик (Wick R. F.) 97, 129, 478 Виккенхаузер (Wikkenhauser G.) 419 Вилер (Wiler E.) 211, 319, 324 Виллари (Villari E.) 43 Виллбрандт (Willbrandt W.) 552 Виллерт (Willert D.) 563 Виллис (Willis F. H.) 261, 267, 280, 291 Вильбрандт (Vilbrandt F. C.) 520 Вильгельм (Wilhelm J. O.) 221, 257 Вильсон (Wilson D. A.) 294 Вильсон (Wilson E. B. jr.) 261, 279, 294 Вильямс (Williams R. E.) 458 Вильямс (Williams M.) 148, 538 Вильямс (Williams О. B.) 554 Вильямс (Williams A. O. jr.) 90, 91, 153, 223, 276, 287, 420 Винкельман (Winkelmann A.) 198 Винклер (Winkler G.) 552 Винсент (Vincent J. H.) 41, 45 Винсент (Vincent R. S.) 419, 505 Винтер (Winter Th.) 560 Виолле (Violle М. H.) 555 Виоллье (Viollier G.) 565 Вирсинский (Wiercinski F. J.) 549, 553 Виртанен (Virtanen I.) 520, 525 Виртц (Wirtz W.) 303 Вислонцил (Vysloncil E.) 562 Висс (Wyss R.) 159, 222, 282 Вит (Wyt L.) 562, 565 Вите (Wiethe C.) 562 Витт (Witt К. B.) 518 Виттерн (Wittern W. W. v.) 570 Владимирский В. В. 299 Войт (Woite Н.) 561 Волперс (Wolpers С.) 476 Вольф (Wolf F.) 549 Вольф (Wolf Н.) 548, 566 Вортингтон (Worthington Е. В.) 424 Вуд (Wood R. W.) 107, 118, 130, 205, 462, 472, 486 527, 541, 548 Вуд (Wood А. В.) 49, 424 Вудберн (Woodburn J.) 325 Вузли (Woosley М.) 234, 241, 253 Вулф (Woolf W. Е.) 234, 240, 256 Вулфф (Wulff J.) 548 Вурман (Wuhrmann К.) 476 Вуттте (Wuttge К. Н.) 496, 552, 565 Габийар (Gabillard R.) 414 Габриелли (Gabrielli J.) 261 Гавейн (Gawain G. Cl.) 562 Гавро (Gavreau V.) 28, 40, 58, 143, 154, 576 Гаден (Gaden Е.) 542 Гайсинский (Haissinsky М.) 520 Галамбос (Galambos R.) 573, 574 Галанин М. Д. 299 Галт (Galt J. К.) 218, 278, 289, 291, 371, 372, 398, 402 Гальсшейдт (Halsscheidt W.) 562 Гальтон (Galton F.) 27 Гамм (Hamm D.) 562 Ганеман (Hahnemann W.) 59 Ганеман (Hahnemann Н.) 33 Гантвурт (Gantvoort W. F.) 555 Гао Пань-чан (Као, Pan Tschang) 224 Гарден (Garden N. В.) 520 Гарей (Garay К.) 566 Гарлинская Я. И. 477 Гартман (Hartmann G. К.) 299 Гартман (Hartmann J.) 28, 31, 32 , 34, 135, 139 Гатто (Gatto F.) 385 Гаулер (Gauler О.) 327 Геберт (Gebert F.) 480 Гейнс (Gaines N.) 55, 57, 518, 554 Гельмгольц (Helmholtz Н. v.) 30, 393, 394 Геннек (Guennec М.) 564 Генри (Henry P. S. Н.) 322 Гердиен (Gerdien Н.) 49, 430 Герман (Herrmann Н.) 562 Германе (Hermans J. J.). 496, 539 Герр (Herr R.) 119 Герстнер (Gerstner Н.) 562 Гертнер (Gartner W.) 470 Гертц (Hertz G.) 18, 19, 32, 137, 138, 467 Герцфельд (Herzfeld К. Е.) 142, 147, 264, 269, 297, , 303, 309, 321, 331, 335, 537 Гессе (Hesse R.) 553, 554 Гесслер (Gessler U.) 549 Гетфилд (Gatfield Е. N.) 374 Геффкен (Geffken W.) 215 Гехт (Hecht Н.) 59
Именной указатель 703 Гёлих (Goehlich Н. J.) 189, 199, 227, 233, 348, 349 Гёнс (Goens Е.) 327 Гётц (Gotz J.) 377, 436 Гётц (Goetz Н.) 141 Гибе (Giebe Е.) 54, 61, 75, 83, 85, 96, 97, 383, 384 Гивенс (Givens М. G.) 420 Гидеман (Hiedemann Е,.) 88, 89, 132, 164, 166, 167, 171, 172, 188, 193—195, 202, 230, 232, 271, 338, 346, 353, 368, 405—409, 420, 488—492 Гиз (Gies J. R.) 493 Гийу (Guillou О.) 33 Гилберт (Gilbert P. F.) 562 Гилли (Gilley L. W.) 257 Гиллингс (Gillings D. W.) 479, 482 Гирер (Gierer А.) 303 Гирке (Gierke Н. Е. von) 147, 542, 570 Гиртц (Giertz Н. W.) 472, 476 Глаузер (Glauser О.) 554 Глоб (Globe S.) 97 Гоккель (Gockel Н.) 81 Голд (Gold L.) 372, 432 Голд (Gold Т.) 432 Голдман (Goldmann D. Е.) 133 Голдман (Goldman St.) 56, 154 Голлмик (Gollmick Н. J.) 104, 105, 178, 184 Гольдберг (Goldberg С. А.) 329 Гольдштейн (Goldstein G.) 479 Гольцман (Holtzmann М.) 37, 38, 338 Гомес (Homes G. А.) 439 Гопальи (Gopalji) 159 Гор (Gohr Н.) 469, 520, 566 Горбачев С. В. 490 Городецкий А. Ф. 300 Госе (Ghose S. С.) 564 Готтшалк (Gottschalk V. Н.) 489 Гофман (Hoffman Ch. W.) 208 Гофман (Hoffmann D.) 551, 563 Гофман (Hoffmann W.) 208 Грабар (Grabar P.) 482, 520—523, 525, 555, 556 Грабау (Grabau M.) 222, 224 Грален (Gralen N.) 472, 524 Грант (Grant C.) 425 Грант (Grant K.) 408 Граулих (Graulich W.) 565 Грегг (Gregg E. C.) 282, 289 Грей (Gray W. C.) 520 Грёневольд (Groenwold H. J.) 258 Грин (Green D. E.) 555, 557 Грин (Green H. G.) 393 Гринвуд (Greenwood G.) 310 Гринспан (Greenspan M.) 159, 313, 328 Гриффин (Griffin D. R.) 573 Гриффинг (Griffing V.) 116, 121, 511, 521, 523 Гриффитс (Griffiths E.) 312, 319 Гробе (Grobe H.) 283, 288, 290, 291, 298 Гронволл (Gronwall Т. H.) 393 Гроньо (Grognot P.) 564 Гроссетти (Grossetti E.) 299 Гроссман (Grofimann E.) 132, 151,223, 224, 321, 329, 330, 337, 420 Грот (Groth E. J.) 153 Грут (Groot S. R. de) 305 Грюнайзен (Criineisen E.) 327 Грютцмахер'(Grutzmacher J.) 89, 107, 119, 146 Губанов А. И. 91 Гуде (Goudet G.) 406, 412, 425 Гуккер (Gucker F. T.) 214 Гуккер (Gucker E. Т.* jr.) 267 Гуревич С. Б. 140, 291 Гут (Guth Е.) 373 Гутин Л. Я. 53, 71, 78, 122 Гутман (Gutmann F.) 107, 478 Гхош (Ghosh В. В.) 216, 271, 305 Гхош (Ghosh R. N.) 219, 305 Гэбриш (Gabrysh A. F.) 326, 336 Гюнтер (Gunther Р.) 521 Гюттнер (Guttner W.) 153, 527, 552, 566, 570, 571 Давид (David Е.) 189, 332 Давыдов Г. К. 553 Дай (Dye W. D.) 78, 86, 105, 150, 158 Дайк (Dyke К. S. van) 78, 81 Дайрофф (Dyroff R.) 561 Дамкёлер (Damkohler G.) 327 Данбар (Dunbar W. S.) 241, 252, 254, 255 Дангерс (Dangers Н. W.) 476 Даниевский (Daniewski W.) 464 Даниель (Daniel G.) 425 Даниельсон (Danielson G. С.) 73 Дансер (Danser Н. W. jr.) 493, 495 Дануссо (Danusso F.) 261 Датт (Dutt Е. Е.) 531 Датта (DuttaA. К.) 216, 271, 272, 305 Даум (Daum W.) 168 Двайер (Dwyer R. J.) 322 Дворак (Dvorak V.) 133 Дебай (Debye Р.) 168, 171, 174, 215, 303, 536 Дегнер (Degner W.) 208 Де-Гроот (De Groat G. Н.) 478 Дейкграаф (Dijkgraaf S.) 574 Де-Лано (De Lano R. В.) 458 Делоренци (Delorenzi E.) 549, 550, 562 Дель-Гроссо (Del Grosso V. A.) 234, 240 Дельсассо (Delsasso L. P.) 318, 336 Деман (Demann W.) 525 Деммель (Demmel F.) 559—561 Денизо (Denizot F.) 537 Денье (Denier A.) 567 Дерензини (Derenzini T.) 261, 267 Деру (Derouet B.) 510, 537 Дёнхардт (Donhardt A.) 549 Дёрзинг (Dorsing K.) 132, 393 Дёрр (Dorr G.) 538 Джакомини (Giacomini A.) 40, 119, 164—168, 216, 231, 233, 234, 241, 252, 259, 261, 265, 267, 407, 409; 413, 414, 435, 548 Джакс (Jaques A. T.) 420 Джан (Jahn R.) 503 Джаткар (Jatkar S. K.) 224, 234, 311, 312, 315, 318, 324 Джейкоб (Jacob W.) 216, 260 Джейкобс (Jacobs G.) 537 Джейкобс (Jacobs R. B.) 41 Джеллинек (Jellinek H. H.) 482 Джефри (Jeffree J. H.) 164, 406, 413, 416 Джоек (Joek D. Th.) 487 Джонас (Jonas L. P.) 384 Джонс (Jones R.) 374 Джонс (Jones H. J.) 391, 444 Джонсон (Johnson С. H.) 145, 520, 550 Джонсон (Johnson J. B.) 506—508 Джонсон (Johnson M. W.) 576 Джонсон (Johnson S. J.) 396 Джонстон (Johnston T. F.) 97 Джоуль (Joule J. P.) 42 Джурайн (Jurine L.) 573 Джэкоби (Jacobi W. J.) 394 Джэксон (Jackson W. H.) 220, 257 Дикинсон (Dickinson Th. A.) 471, 476
704 Именной* указатель Диккель (Dickel G.) 496 Дикман (Dieckmann N.) 38 Диксон (Dixon Н. В.) 310 Диле (Diels Н.) 476 Диссбахер (Diefiacher М.) 562 Дитрик (Dietrick Н.) 148, 534, 539 Дитц (Dietz A. G. Н.) 374 Дитц (Dietz W.) 559, 565 Добберштайн (Dobberstein А.) 69 Доброцветов (Dobrocvetov Е. N.) 394 Дова (Dova Е.) 565 Дозуа (Dozois Е.) 93 Долгополов Н. Н. 554, 577 Донйти (Donati М. L.) 315 Донинк (Doninck W. van) 309 Доньон (Dognon А.) 108, 146, 511, 520, 539, 542,547— 549, 551, 552 Дорайзвами (Doraiswami М. S.) 380 Дорффлер (Doerffler Н.) 381 Дрансфельд (Dransfeld К.) 405 Друбба (Drubba Н.) 38, 207 Дэвиде (Davids N.) 508 Дэвис (Davis К.) 565 Дэвис (Davis М. Е.) 425 Дюбуа (Dubois М.) 147, 428 Дюзик (Dussik К. Th.) 567 Дюнген (Dungen F. Н. van den) 309 Егер (Yeager Е.) 103, 148, 153, 215, 532—535, 537, 539 Еллот (Yellot J. I.) 31 Енике (Janicke W.) 558 Енш (Jaensch А.) 228, 240 Еттер (Jetter U.) 54, 514—516, 527 Жирар (Girard Р.) 558 Жмуда (Zmuda A. J.) 313, 324 Жуков И. И. 483 Жуост (Jouaust R.) 78 Замбелли (Zambelli Е.) 556, 558, 562 Занден (Sanden К. von) 115, 124—126 Зацек (Zazek А.) 87 Зееман (Seemann Н. J.) 400, 447, 514 Зезюлинский В. М. 471 Зейдель (Seidel) 576 Зейдель (Seidel Р.) 208 Зейдль (Seidl F.) 137, 151, 164, 291, 538, 567 Зейлер (Seiler J.) 564 Зейфен (Seifen N.) 194, 231, 234, 271 Зелл (Sell Н.) 41 Зелле (Selle Н.) 327 Зелц (Selz J.) 564 Зентнер (Zentner R. J.) 497 Зиберс (Siebers Ch.) 514 Зигер (Sieger J.) 419 Зик (Sieck P. W.) 392 Зинер (Zener С.) 346 Золльнер (Sollner K-) Ю7, 118, 132, 134, 463—465, 469, 470, 484, 486, 495, 500, 541, 542 Зри (Sree) 234 Зюльман (Siillmann Н.) 565 Иваи (Iwai Sh.) 483 Иванеску (Ivanescu I.) 325 Иви (Ivey D. G.) 373 Игли (Yeagley H. L.), 151, 225 Игучи (Iguchi) 554 Иде (Ide J. M.) 41 Иден (Eden C.) 504 Икеда (Ikeda T.) 138, 291 Инай (Inai T.) 256 Ингельмарк (Ingelmark В. E.) 526 Ионссон (Jonsson O.) 518 Исакович M. A. 299, 306, 400 Истомина О. 553 Иттербек (Itterbeek A. van) 240, 256, 257, 290, 294, 311, 313, 318, 319, 323, 326, 329, 336, 339 , Ишии (Ishii Ch.) 326 Иянгар (Jyengar K. S.) 240, 256 Йейтс (Yates J. W.) 527 Йоконава (Yokonawa T.) 565 Йона (Jona F.) 362, 363 Йосида (Yoshida K.) 556 Йосиока (Yosioka K.) 256, 257 Каваи (Kawai H.) 483 Кавамура (Kawamura H.) 498 Кавахара (Kawahara H.) 520 Кавашима (Kawashima K.) 566 Казанова (Casanova J.) 576 Кайбара (Kaibara T.) 550 Калоэреас (Kaloy£reas S. A.) 528 Кальмайер (Kallmeyer W.) 49, 50 Камбаяси (Kambayashi H.) 556 Кампи (Campi L.) 557 Каназава (Kanazawa S.) 549 Канак (Canac F.) 40, 58, 174, 576 Канковский (Kankovsky В. Т.), 223, 233 Каннуна (Kannuna M.) 193 Кансе (Cance J. P.) 136 Капустин А. П. 4-96, 527 Кар (Carr P. H.) 401 Карино (Karino I.) 520 Карновский М. И. 37, 420 Каролус (Karolus A.) 406 Карпачева A. A. 205 Каррелли (Carrelli A.) 267, 497, 498 Каррер (Karrer E.) 550, 553 Кархарт (Carhart R. R.) 339 Касахара (Kasahara M.) 550, 556, 557, 566 Каспер (Casper H.) 147 Кастеллани (Castellani A.) 524 Кастлер (Kastler A.) 400 Като (Kato K.) 424 Катсурай (Katsurai T.) 485 Катсута (Katsuta M.) 554 Катте (Katte W.) 566 Кауше (Kausche G. A.) 451, 557 Квигли (Quigley Th. H.) 314, 319 Кейвуд (Cawood W.) 492 Кейдель (Keidel L.) 135 Кейдель (Keidel W. D.) 340, 359, 566, 567 Кек (Keck W.) 153, 223 Келер (Kehler H.) 487, 555 Келлер (Keller H. H.) 332, 335, 510 Келли (Kelley S. G. jr.) 478 Келлог (Kellog W. N.) 576 Кемп (Camp L.) 46, 48, 49, 61, 419 Кемпер (Kemper A.) 561 Кендалл (Kendall H. C.) 313, 319, 324 Кендиг (Kendig P. M.) 300 Керверсо (Kerverseau E. de) 519 Керк (Kerk J.) 400 Керкгоф (Kerkhof F.) 345 Керран (Curran D. R.) 394 Керстен (Kersten H.) 534 Кертис (Curtis R. W.) 330
Именной указатель 705 Кестнер (Kastner S.) 143, 147 Кетеле (Quetelet L. A. J.) 178 Кёниг (Konig W.) 135, 488, 489 Кёниг (Konig R.) 27 Кёппен (Koeppen S.) 558 Кидду (Kiddoo G.) 453 Кикучи (Kikuchi Y.) 48, 49, 53 Килп (Kilp W.) 524 Кинг (King L. V.) 139, 420, 498 Кини (Keeney Е. L.) 566 Киношита (Kinoshita М.) 326 Киппенхан (Kippenhan Ch. J.) 528 Кирхгоф (Kirchhoff G.) 273, 329, 393 Кистяковский (Kistiakowsky G. В.) 327 Киттель (Kittel С.) 85, 245, 319 Китц (Kietz И.) 562 Кишимото (Kishimoto Т.) 267, 291, 406 Клайз (Claeys J.) 139, 290, 291, 294, 298 Кларк (Clark Н. М.) 520 Клауер (Klauer F.) 401 Клаус (Claus В.) 107, 465, 470, 473—475 Клейн (Klein Е.) 213, 214, 241, 247, 421 Клейн (Klein М. S.) 38 Клейн (Klein V.) 503 Клейтон (Clayton Н. R.) 437 Клеппа (КДерра О. J.) 260 Клерк (Klerk J. de) 400 Клинг (Kling А.) 521 Клинг (Kling R.) 33, 258, 317, 428, 521 Клисэттль (Kleesattel Е.) 574 Клэр (Clair Н. W. St.) 39, 40, 489, 492 Кнапп (Knapp Н.) 538 Кнапп (Knapp W.) 557 Кнаппворст (Knappworst А.) 562 Кнезер (Kneser Н. О.) 301, 304, 310, 318, 320—323, 327, 333—337 Кнётцель (Knotzel Н.) 336 Кнолль (Knoll М.) 476 Кнудсен (Knudsen V. О.) 279, 331, 332, 335—337 Кобаяси (Kobayashi R.) 561 Kora (Koga J.) 75, 89 Кожухов А. В. 154 Койль (Coile R. С.) 46 Кокран (Cochran В.) 374 Колер (Kohler М.) 322, 335, 337 Колер (Kohler R.) 576 Колесникова М. Ф. 520, 521 Кольбах (Kolbach Р.) 476 Кондон (Condon Е. U.) 309 Конте (Conte Е.) 550, 562 Копилович Е. А. 562 Коппельман (Koppelmann J.) 153, 154 Кори (Corey V. В.) 216 Корк (Cork J. М.) 402 Королев Ф. А. 283, 332 Коронини (Coronini С.) 563, 566 Корре (Corre Y. de) 361 Корри (Corry J. Е.) 253 Кортевег (Korteweg D. J.) 393 Корфф (Korff W.) 178 Костер (Koster Н. F.) 147 Костерс (Kosters А.) 136 Коффин (Coffin С. С.) 497 Кох (Koch J‘.) 525 Кох (Koch А.) 487, 555 Кочак (Kotschapk О.) 412 Крабол (Crabol J.) 33 Крайнер (Krainer Н.) 472 Крамер (Kramer М.) 563 1/г 45 л. Бергман Крантц (Krantz J. С.) 561 Красильников В. А. 150 Красновицкая С. Е. 523 Краснушкин П. Е. 225, 335, 337 Краузе (Krause F.) 476 Крауткремер (Krautkramer Н.) 437, 450 Крауткремер (Krautkramer J.) 437, 460 Кребс (Krebs J. R.) 494 Крейси (Krejci F.) 562, 567 Кремер (Cremer L.) 125, 377 Кремнев (Kremnev L.) 465 Кресс (Kress F.) 557, 558 Креффт (Kraefft Т.) 144 Кречмер С. И. 163 Крёнке (Kroncke Н.) 143, 145 Кришнамурти (Krishnamurty В. Н.) 251, 267, 537, 538 Кришнан (Krishnan К- G.) 271, 376 Кросс (Cross J. И.) 391 Крофт (Croft Н. О.) 528 Крузе (Kruse F.) 91, 434, 435 Крюгер (Kriiger F.) 147, 503, 504 Крюз (Crews S. К.) 33 Кудрявцев Б. Б. 213, 267, 340, Кузано (Kusano S.) 520, 566 Куик (Kuyck W. G.) 425 Куимби (Quimby S. L.) 260, 397 Куинн (Quinn J.) 276, 288, 291 Куирк (Quirk A. L.) 218 Кук (Cook J. С.) 42 Куксон (Cookson J. W.) 87 Кулон (Coulon F.) 171 Кундт (Kundt А.) 131, 506 Кунерт (Kunert D.) 349 Кунтце (Kuntze А.) 150, 420 Кунце (Kunze W.) 47, 425, 562 Купер (Cooper Н. W.) 152, 520, 521 Курокава (Kurokawa Т.) 510 Куртц (Kurtz A. R.) 106 Куртце (Kurtze G.) 281, 294 Куртце (Kurtze А.) 524 Курчатов И. В. 70 Кусман (Koosmann W.) 503 Кусе (Kuss Н.) 534 Куяма (Киуата Т.) 48, 154 Кьяме (Куате J. J.) 362 Кэди (Cady W. М.) 428 Кэди (Cady W. G.) 63, 66, 67, 74, 78, 81, 95, 101, 127, 149, 216 Кэрлин (Carlin В.) 423, 447, 448, 450 Кюри (Curie Р.) 62, 65 Кюри (Curie J.) 62, 65 Кюстер (Kuster Е.) 552, 555 Кюхлер (Kuchler L.) 326 Лабау (Labaw L. W.) 90, 223, 276, 288, 290, 420 Лагеман (Lagemann R. Т.) 220, 234—240,241—255, 251 Ладебург (Ladeburg Н.) 559 Лазарус (Lazarus D.) 372 Лайдлер (Laidler Т. J.) 339 Лайон (Lion К. S.) 476 Лакам (Lacam А.) 319 Лакшминарайанан (Lakshminarayanan D.) 324 Лал (Lai J. К. С.) 267 Лаланд (Laland S.) 479 Ламберт (Lambert J. D.) 324 Ла-Мер (La Мег V. К.) 527 Ламм (Lamm О.) 484, 521 Ланге (Lange Е. Н.) 52 Ланге (Lange Th.) 509
706 Именной указатель Ланжевен (Langevin Р.) 19, 74, 83, 91, 110, 114, 115, 125, 149, 152, 154, 421, 548 Лапорт (Laporte R.) 555 Ларкин (Larkin С. R.) 168, 188 Ларсен (Larsen F. J.) 432 Лассман (LaBmann G.) 563, 566 Лауверс (Lauwers L.) 319 Лауер (Lauer Н.) 502 Лафоре (Laforet W.) 562 Лебовский (Lebowsky F.) 559 Левавассер (Levavasseur Р.) 28, 464, 471, 550 Леви (Levi F.) 86, 182, 183, 202, 375, 378, 524, 548 Леви (Levi Fr.) А. 534, 535 Леви (Levy S.) 400 Левшин В. Л. 511 Леман (Lehmann J. F.) 132, 524, 552, 558, 559, 565, 566 Леман (Lehmann М. R.) 564, 576 Леман (Lehmann О.) 506 Лембке (Lembke А.) 550 Леонард (Leonard R. W.) 279, 290, 294, 296, 331, 334, 336 Леонтович М. А. 301 Лепешинская В. Н. 70 Лепешкин (Lepeschkin W. W.) 524 Лепинская Я. М. 523 Лесли (Leslie F. М.) 59, 400 Лесли (Leslie J. R.) 296, 444 Леттвин (Lettvin J. Y.) 563 Лёбенштейн (Loebenstein А.) 145 Лёвенталь (Loewenthal Н.) 557 Ли (Lee Н. W.) 419 Либерман (Liebermann L. N.) 142, 153, 279, 290, 294, 305, 306, 424, 425 Либл (Liebl М.) 554 Либутри (Lliboutry L.) 520 Линдберг (Lindberg А.) 288, 291 Линдеман (Lindemann J.) 551 Линдиг (Lindig О.) 208 Линдсей (Lindsay R. В.) 224, 274, 288, 294, 305, 328, 390, 420 Линдстрём (Lindstrom О.) 157, 497, 521, 522, 533, 534 Линн (Lynn J. G.) 563 Липман (Liepmann Н. W.) 228, 257 Липпман (Lippmann G.) 65 Литовитц (Litovitz Th. А.) 291, 302 Лихтер Я. И. 148, 537 Лихти (Liechti) 552 Лоза (Loza J.) 553 Ломмель (Lommel Е.) 178 Лонг (Long С. А.) 463 Лорентц (Lorentz М. А.) 320 Лотмар (Lotmar R.) 551 Лоттермозер (Lottermoser W.) 575 Лоули (Lawley L. Е.) 394 Лоулор (Lawlor R.) 337 Лошак (Loshack S.) 527 Луазлёр (Loiseleur J.) 521, 555 Лудлоф (Ludloff Н.) 203, 347, 356, 366, 375 Лумис (Loomis A. L.) 107, 118, 130, 158, 218, 462, 472, 486, 520, 527, 528, 548, 550, 553, 554, 556 Лунден (Lunden В.) 267 Лутц ’ (Lutz S:) 428 Лутш (Lutsch А.) 391, 448, 449 Лу Хэ-фу (Lu, Hoff) 306 Лэмб (Lamb J.) 271, 290, 291, 299, 302, 303, 305 Лэмб (Lamb F. W.) 267 Лэрд (Laird D. T.) 300 Любке (Liibcke E.) 425 Людвиг (Ludwig G. D.) 567, 570 Людтке (Liidtke M.) 472 Люка (Lucas R.) 20, 168, 174, 179, 185, 186, 191, 282, 300, 500 Лютцов (Liitzow J.) 497 Лю Чжу-ци (Liu, Szu-Cich) 520, 555, 556 Мавруад (Mavroides J. D.) 510 Маззи (Mazzey D. S.) 384 Мазинг (Masing G.) 513 Майер (Maier W.) 299 Майерс (Myers J. A.) 52 Майерс (Myers R. J.) 469, 566 Майно (Majno G.) 564 Мак (Mack P. R.) 477 Мак-Гичи (McGeachy J. A.) 49, 424 Мак-Грат (McGrath J. W.) 106 Макинсон (Makinson K. R.) 375 Мак-Кинли (McKinley D. W. R.) 69, 408, 409 Мак-Лерой (McLeroy E. G.) 240, 257 Мак-Миллан (McMillan D. R.) 220, 234, 240, 241, 253, 256 Мак-Намара (McNamara F. L.), 168, 276, 294 Максимова T. 471 Мак-Скимин (McSkimin H. J.) 272, 308, 372, 392, 936, 402, 430 Малер (Mahler F.) 189 Малинковский (Malinkowski) 171 Малис (Malis M.) 470 Маллер (Muller J. F.) 119, 509 Малов H. H. 140, 145 Малюжинец Г. Д. 205 Манатцка (Manatzka М.) 563 Мандельштам Л. И. 301, 413 Марбо (Marboe Е. Ch.) 510, 523 •Маринеско (Marinesco N.) 132, 209, 465, 467, 483, 484, 496, 515, 529—531, 558 Маринин В. 231, 267, 501 Марине (Mariens Р.) 319, 322—324, 326, 335—337 Маркем (Markham J. J.) 274, 288, 294, 305, 306 Марло (Marlow D. G.) 428 Марро (Marro W.) 421 Мартенссон (Martensson М.) 484 Мартин (Martin А. Е.) 373 Мартин (Martin Е.) 452, 456 Мартинек (Martinec Th.) 554 Мартишниг (Martischnig Е.) 555 Марч (March А.) 267 Масса (Massa F.) 153 Массон (Masson D. О.) 215 Мастагли (Mastagli Р. М.) 520, 521, 540 Матетцкий (Matetzki A. J.) 477 Матосси (Matossi F.) 271 Матта (Matta К.) 315 Маттайт (Маttiat О.) 94 Маттеучи (Matteuci С.) 43 Матуше (Matusche Н.) 224 Матьё-Зиго (Mathieu-Sigaud А.) 471 May (Mahoux А. Р.) 520, 521, 540 May (Mahoux G.) 516 Маури (Mowry S. С.) 373 Max (Mach E.) 28 Мацуо (Matsuo S.) 420, 424, 425 Маццола (Mazzola P.) 550 Меи (May J.) 349 Мейер (Meier H. E.) 28 Мейер (Meier R.) 207, 373 Мейер (Meyer E.) 192, 193, 202 Мейер (Meyer, Erwin) 41, 279, 304, 443, 502, 576 Мейер (Meyer O.) 516
Именной указатель 707 Мейер (Meyer W.) 538 Мейкснер (Meixner J.) 305, 327, 329, 335 Мейснер (Meifiner А.) 63 Мелвилл (Melville Н. W.) 482 Меллертс (Mellaerts J. F.) 511 Мельде (Melde F.) 27 Мельхор (Melchor J. L.) 374 Менде (Mende Н.) 18, 19, 136, 137, 547 Мендусс (Mendousse J. S.) 127, 216 Мендель (Menzel Н.) 514 Менцио (Menzio Р.) 562 Мерилл (Merrill L. L.) 427 Мерк (Merk Н.) 471 Мерле (Merle М.) 428 Меррей (Murray A. J. R.) 482 Мерсье (Mercier R.) 305, 401 Мертенс (Mertens R.) 189 Меттер (Metter I. М.) 326 Мец (Mez А.) 299 Меш (Mesh W. Е.) 450 Мёкель (Mockel Р.) 526 Мёллер (Moller Н. G.) 505 Мёрес (Mohres F. Р.) 574, 575 Миз (Mees R.) 41 Мийо (Milhaud G.) 566 Мик (Meek G. А.) 471 Микер (Meeker W. F.) 427 Миллер (Miller N.) 521, 523 Милло (Millot G.) 472 Милнер (Milner О.) 240 Мимс (Mims R. L.) 391 Минерт (Minaert М.) 502 Мифсуд (Mifsud J. F.) 373, 392 Мичурин В. К. 300 Михайлов И. Г. 140, 213, 261, 291, 296, 354, 401 Моен (Моеп С. J.) 279, 290, 291 Мозес (Moses S.) 518 Моктар (Mokhtar М.) 144, 326, 329, 337 Морель (Morel J.) 482 Морен (Mohren М.) 566 Морз (Morse R. W.) 385 Моригучи (Moriguchi N.) 531 Морита (Morita S ) 145 Моррис (Morris W. Е.) 441 Мортимер (Mortimer G. Н.) 424 Морхед (Morehead Fr. F.) 476 Мотулевич Г. П. 93, 139 Мошер (Mosher W. А.) 566 Мровка (Mrowca В. А.) 373 Мукхерджи (Mukherrje S. К.) 272 Мулдерс (Mulders С. F.) 280, 290 Мэзон (Mason D. F.) 535 Мэзон (Mason P. W.) 66, 71, 72, 74, 96—98, 103, 129, 272, 306—308, 362, 372, 381, 396, 398—400, 402, 478, 506—510 Мэркс (Maercks О.) 406, 407, 411, 412, 413 Мюке (Mucke О.) 323 Мюлеталер (Muhlethaler К.) 476 Мюллер (Mueller Н.) 348, 364, 403—405 Мюллер (Miiller Fr.) 534 Мюллер (Muller Н.) 88, 134, 144 Мюллер (Muller Н. К.) 435 Мюллер (Muller R.) 560 Мюльверт (Miilwert Н.) 39, 143, 147, 562 Мюльхойзер (Miihlhauser О.) 433 Найборг (Nyborg W. L.) 420 Найзвенгер (Nisewanger С. R.) 428 Найт (Knight J. J.) 58, 61 Накане (Nakane Н.) 483 Накасима (Nakasima К.) 520 Накахара (Nakahara W.) 554, 561 Намикава (Namikawa К.) 561 Нарасимхайя _(Narasimhaiya R. L.) 267 Нарузе (Naruse N.) 484 Нассенштейн (Nassenstein Н.) 403 Нат (Nath N. S.) 179, 180—187, 189—192, 196, 348» 375, 404 Натансон (Natanson G. L.) 511 Натта (Natta G.) 261, 269 Науман (Naumann Н.) 562 Негиши (Negishi К.) 199 Нейборс (Neighbours J. R.) 372 Нейман (Neumann Е. Р.) 493 Нейман (Neumann А.) 175 Неймарк (Naimark G. М.) 566 Неклепаев Н. 329, 337 Нелсон (Nelson Р. А.) 542 Неппирас (Neppiras Е. А.) 478, 505, 509 Нивазе (Niwase Y.) 485 Никитин J1. В. 148, 534 Никитин (Nikitine S.) 498 Николини (Nicolini Е.) 258, 318 Ни Ци-жэ (Ny Tsi Ze) 68 Новотный (Nowotny Н.) 518 Нодтведт (Nodtvedt Н.) 62, 503 Ноздрев В. Ф. 213, 234 Нойс (Noyes A. jr.) 54 Нолл (Nolle A. W.) 225, 260, 373, 390, 392, 401 Нолтинг (Noltingk В. Е.) 505, 509 Номото (Nomoto О.) 138, 175, 177, 181, 189, 190, 191, 195—198, 253, 267, 290, 291, 318, 322, 334, 359, 361, 512, 520, 525, 527 Норденскйолд (Nordenskjold Т.) 525 Нортвуд (Northwood Т. D.) 217, 374, 390, 394 Нортон (Norton G. А.) 394 Нуазетт (Noisette G.) 472 Нумахи (Numachi F.) 510 Нуово (Nuovo М.) 113, 147, 397 Нури (Noury J.) 258, 31в Нурми (Nurmi U.) 261, 354 Ньюкамер (Newcomer Е. Н.) 550, 553 Ньюэлл (Newell W. А.) 471 Нюман (Niimann Е.) 331, 336 Оберст (Oberst Н.) 336 Оберт (Obert L.) 332, 337 Образцов Ю. Н. 306 Овада (Owada К.) 566 Овербек (Overbeck С. G.) 312, 313, 319, 324 Оверенд (Overend W.) 479 Овертон (Overton W. С.) 372 Огата (Ogata S. J.) 556 Ода (Oda М.) 216, 272 Одуин (Audouin А.) 464, 471 Оздоган (Ozdogan I.) 87, 159 Ой (Оеу Т. S.) 532 Ока (Oka S.) 498, 536 Окельман (Ockelmann Н.) 290 Околиксаньи (Okolicsanvi F.) 416, 418 Окуй (Okui S.) 138, 483/520, 525, 527 Окуяма (Okuyama Н.) 483, 485 Олдрич (Aldrich R. W.) 401 Олсон (Olson A. R.) 520, 550 Ольсен (Olsen Н. L.) 527 Ольсен (Olsen К. М.) 372 Ольсен (Olsen L. О.) 432 О’Нил (O’Neil Н. Т.) 90, 308 45*
708 Именной указатель Оно (Ono S.) 483 Освальд (Osswald F. М.) 162 Освальд (Osswald К.) 107, 118 Остерберг (Osterberg Н.) 86—88 Остерхаммель (Osterhammel Н.) 87, 88, 164, 166, 167, 284, 289, 420 Островский (Ostrowski A. S.) 526 Островский Е. П. 57, 470, 553 Ота (Ota R.) 520 Отпущенников Н. Ф. 276, 374 Отс (Ots I. Н.) 439, 553 Отто (Otto R.) 472 Оуян Те-чао (Ouang Те Tchao) 290 Оцаки (Ozaki М.) 556 Ояма (Oyama Н.) 108, 127, 136, 140, 143 Ояма (Oyama Т.) 469 Паглиаруоло (Pagliaruolo V.) 414 Палеологос (Palaiologos К.) 38 Пальме (Palme М.) 32 Пальмер (Palmer R. В. J.) 145 Панде (Pande А.) 84, 170, 176, 240, 241, 271 Панчоли (Pancholy М.) 84, 170, 240, 241, 271 Паолайн (Paoline Е.) 422 Парбрук (Parbrook И. D.) 221, 318 Паре (Paret Р.) 483 Паркер (Parker J. G.) 331, 336 Паркер (Parker R. С.) 134, 491 Паров (Parow Е.) 544, 558 Паррак (Parrack Н. О.) 542, 549, 564, 570 Парсонс (Parsons P. L.) 128, 421 Партхасаратхи (Parthasarathy S.) 84, 170, 174, 176, 187, 190, 196, 198, 228, 233, 234, 240, 241, 243, 254, 261, 269, 271, 274, 288, 290, 293, 540 Паршад (Parshad R.) 230, 241, 243, 261—263, 266, 304 Паслер (Pasler Н.) 564 Пассинский А. Г. 215 Патат (Patat F.) 325 Паттерсон (Patterson Н. S.) 492 Паунов (Paunoff Р.) 503, 511 Паху (Pahud J.) 145 Пейп (Pape R.) 548 Пеллам (Pellam J. R.) 218, 257, 278, 288, 289, 291 Пемель (Paemel О. van) 311, 319, 335 Пенман (Penman Н. L.) 313, 319 Первитцкий (Perwitzschky R.) 562 Перец (Perez J. J.) 524 Перонне (Peronnet J.) 476 Песке (Pesce В.) 216, 231, 261, 267 Петерлин (Peterlin А.) 500, 501 Штерман (Petermann L.) 208 Пегерсон (Petersen О.) 284, 332 Петерсен (Petersen W.) 469 Петерсон (Peterson Т. А.) 80 Петралья (Petrallia S.) 268, 313, 318, 400, 498 Петраускас (Petrauskas А.) 374 Петржилка (Petrzilka V.) 87, 88 Петцольд (Patzold J.) 107, 118, 145, 542,544, 567, 570 Пецольд (Pezold F. А.) 564 Пикар (Picard D.) 520, 523 Пильмайер (Pielemeier W. Н.) 81, 159, 224, 313, 315, 318, 323, 326, 329, 330, 337, 420, 510, 573, 575 Пильц (Pilz Р.) 51 Пимонов (Pimonow L.) 37, 542 Пинкертон (Pinkerton J. М. М.) 278, 288,290, 291, 292, 302 Пино (Pino Р.) 253 Пинуар (Pinoir R.) 530 Пинч (Pintsch J.) 39 Пионтелли (Piontelli R.) 532 Пиппард (Pippard А. В.) 258 Пирс (Pierce G. W.) 45, 46, 51—53, 75, 101, 154, 157, 218, 320, 573, 575 Пирсон (Pearson Е. В.) 135, 492 Питт (Pitt А.) 69, 221, 257 Пичэк (Pietschack Е.) 476 Пишароти (Pisharoty P. R.) 196 Пойани (Poiani G.) 261 Полоцкий И. Г. 511, 520 Польман (Pohlman R.) 35, 110, 161, 204—206, 281, 401, 439, 458—460, 470, 498, 544, 559, 563, 567 Пондром (Pondrom W. L.) 391 Попов К- 469 Поппе (Рорре W.) 482 Поррека (Porreca F.) 498 Портер (Porter R. W.) 37, 493 Портер (Porter С. W.) 55, 56, 520, 523 Портман (Portmann М.) 562 Потен (Poethen Н.) 560 Поттер (Potter Е. V.) 489, 491 Похгаммер (Pochhammer L.) 383, 385 Почапский (Pochapsky Т. Е.) 260 Прайс (Price W. J.) 373 Пракаш (Prakash D.) 267 Прандтль (Prandtl L.) 29 Преш (Presch Н. R.) 549 Примаков (Primakoff Н.) 328 Прозоров П. 216, 234, 267 Пролл (Proell Fr.) 562 Протас Я. Р. 476 Протопопов Б. А. 524 Протцман (Protzmann F. Т.) 363 Прюдом (Prudhomme R. О.) 482, 511, 520—522, 525, 555, 565, 566 Пумпер Е. Я. 147, 330, 335 Пурадье (Pouradier J.) 530 Пусат (Pusat N.) 323 Пфандер (Pfander F.) 567 Пфанкух (Pfankuch Е.) 479, 556 Пфефферкорн (Pfefferkorn G.) 472 Пфлайдерер (Pfleiderer Н.) 483 Пфрим (Pfriem Н.) 529 Равиндранат (Revindranath Т.) 271 Райбке (Raibke К.) 476 Райне (Rines Н. R.) 408, 423 Райс (Rice F. С.) 308, 320 Райский С. М. 160 Рамаватарам (Ramavataram К.) 380 Рамайя (Ramaiya, D. S. Subba) 272 Раман (Raman С. V.) 179, 181—187, 272 Рамо (Ramo S.) 427 Ранд (Rand G.) 426 Рандалл (Randall С. R.), 240, 256, 267, 270 Рандолф (Randolph А.) 476 Рао (Rao, Ch. V. Joga) 190, 228 Рао (Rao М. R.) 252, 253, 258 Рао (Rao, К. Nagabhushana) 175 Рао (Rao, Prasada G. H. S. V.) 380 Pao (Rao, Raghavendra В. V.) 272 Pao (Rao, Ramachandra B.) 230, 260, 263, 380, 381 Pao (Rao, Sundaro R. V.) 380 Pao (Rao, T. Seshagiri) 380 Рапуано (Rapuano R. A.) 278, 288, 290, 291 Расмуссен (Rasmussen R. C. A.) 299 Рассвейлер (Rafiweiler G. M.) 454 Рассел (Russel B. R.) 545
Именной указатель 709 Рат (Rath Н.) 471 Pay (Rau, М. A. Govinda) 175 Раудсцус (Raudszus О.) 546 Раулинсон (Rowlinson J. S.) 325 Реджани (Reggiani М.) 465, 530 Резник (Resnick, Irving) 255, 256 Рейлстоун (Railstone А.) 313, 318, 324, 325 Рейнвальд (Rheinwald U.) 562 Рейнольд (Reynold М. В.) 391 Рейс (Reis А.) 503 Рейсингер (Reisinger С.) 503 Рейсснер (Reifiner R.) 375 Релей (Rayleigh) 18, 19, 20, 21, 48, 329, 342, 367, 383, 504, 509 Ренвик (Renwick W.) 432 Рендалл (Rendall G. R.) 271 Рено (Renaud L.) 526 Рено (Renaud Р.) 470, 483, 520, 522, 523, 526, 529 Рёрих (Rohrich К.) 384 Р^янпи A R 74 Ржевкин С. Н. 140, 163, 164, 470, 511 Риби (Ribi Е.) 476 Рибчестер (Ribchester Е.) 276 Ригг (Rigg W. Н.) 316 Рид (Reid С. D.) 313, 325, 327, 421 Рид (Reid J. М.) 568 Рикман (Rieckmann Р.) 142, 275, 289, 291 Ринальди (Rinaldi F.) 514 Ринго (Ringo G. R.) 133, 276, 288 Риндфлейш (Rindfleisch Н.) 553 Рист (Wrist Р. Е.) 471 Риттнер (Rittner Е. S.) 520 Рихтер (Richter G.) 19 Рихтер (Richter R.) 558 Рицау (Retzau G.) 513 Рич (Rich St. R.) 308 Ричардс (Richards W. Т.) 142, 145, 261, 320, 322, 325, 326, 327, 462, 465, 470, 520, 529, 541 Ричардсон (Richardson Е. G.) 144, 277, 304, 315, 318, 323, 325, 326, 337—339 Ричардсон (Richardson J. R.) 357 Ричардсон (Richardson M. L. F.) 420 Робинсон (Robinson D. M.) 419 Роговский (Rogowski F.) 107, 118, 463, 484, 485, 541 Родерик (Roderick R.# L.) 400 Роджерс (Rogers F. T.) 168, 396 Роджерс (Rogers H. H.) 337 Родс (Rhodes J. E. jr.) 324 Розе (Rose M.) 576 Розе (Rose М. E.) 322 Розенберг Л. Д. 22, 91, 121, 122, 205 Розенберг (Rosenberg M. D.) 510, 567 Розенберг (Rosenberg P.) 432 Розенталь (Rosenthal A. H.) 419, 487 Розенталь (Rosenthal L. A.) 80 Ройк (Roikh J. L.) 478 Ройтер (Reuter F.) 562 Рок (Rock G. D.) 109, 139, 148, 218,275,284,287, 288, 290, 410, 537 Рокар (Rocard M. J.) 122 Рокар (Rocard Y.) 329, 335, 529 Ролл (Roll A.) 512, 513, 534, 535 Роммель (Rommel O.) 481 Pot (Roth W.) 308, 400 Ротгер (Rotger H.) 346, 353 Ротенбепг (Rothenberg H. C.) 153, 337 Рубан (Ruban J. L.) 477, 554 Рубисов (Rubissow G. A.) 503 Руди (Ruedy R.) 383 Рудник (Rudnick J.) 36, 153, 477, 542, 549, 564 Руйе (Rouyer M.) 555, 556 Руммель (Rummel Th.) 504, 535 Русаков И. Г. 78, 141 Руска (Ruska Н.) 479, 556 Руст (Rust Н.) 38, 42, 50, 51, 58, 101, 103, 208, 424. 426, 497, 559, 565 Рутгере (Rutgers A. J.) 320, 321, 322, 536, 537 Рутенбек (Rutenbeck Т.) 518 Рытов С. М. 177, 187, 189, 190 Рюдигер (Rudiger О.) 437 Рюлике (Riihlicke К.) 565 Рюсс (Ruess F.) 525, 550 Рюфер (Rufer W.) 275, 290, 294 Сава (Sawa S.) 538 Савори (Sawory L. Е.) 31 Саворни (Savornie J.) 575 Садакийо (Sadakiyo G.) 528 Сак (Sack Н. S.) 401 Сак (Sack R.) 139, 171, 231, 288, 290, 291, 294, 298 Сакади (Sakadi Z.) 322 Саксена (Saxena P. N.) 267 Сакстон (Saxton Н. L.) 322, 326, 337, 422 Салисбери (Salisbury W. W.) 55, 56 Салхер (Salcher Р.) 28 Саммерс (Summers G. С.) 374 Самсел (Samsel R. W.) 374 Самуель (Samuel Е. W.) 89 Сандерс (Sanders F. Н.) 181, 184, 377 Сантамариа (Santamaria L.) 524 Сасагава (Sasagawa К.) 554 Сата (Sata N.) 465, 466, 478, 483—485, 520, 526 Сато (Sato Y.) 36 Саудер (Souder W. Н.) 162 Сахер (Sacher К.) 261, 263 Сачердоте (Sacerdote G.) 147 Свансон (Swanson A. W.) 225 Свансон (Swanson J. С.) 221, 258 Сенгель (Swengel R. С.) 428 Свим (Swim R. Т.) 372 Свифт (Swift J. Н.) 397 Севелл (Sewell С. J. Т.) 299, 338 Северный А. Б. 490 Селман (Selman G. G.) 118, 553 Сент-Гиорги (Szent-Gyorgyi А.) 478 Сергеев Л. А. 424 Серджент (Sergent С.) 524 Серовска (Cerovska J.) 97 Серф (Cerf R.) 308 Сетт (Sette D.) 121, 168, 177, 206, 247, 251, 261, 274, 288, 290, 291, 294, 298, 302, 304, 325, 336, 416, 511, 521 Сёренсен (Sorensen Ch.) 132, 139, 287, 503, 528 Сибайя (Sibaiya L.) 267 Сибуя (Sibuya Н.) 565 Сивиан (Sivian L. J.) 337 Сигел (Siegel S.) 390 Сикстус (Sixtus К.) 48 Симон (Simon J.) 55 Симоно (Simonot Y.) 510, 520, 551, 552 Симпсон (Simpson F. W.) 296 Сингх (Singh В. K.) 240 Сингх (Singh H.) 271 Синь У (Hsien Wu) 520 Сираизи (Siraisi T.) 528 Сирс (Sears F. W.) 168, 174 Скала (Scala D.) 562 Сканке (Skancke R. S.) 383
710 Именной указатель Скарцинский (Skarzynski В.) 550, 565 Сквайр (Squire С. F.) 218, 258, 278 Скеллет (Skellet А. М.) 86 Скехата (Skehata М.) 144, 329 Скудржик (Skudrzyk Е.) 53, 279, 305, 335, 397 Славский (Slawsky Z.) 305 Слай (Sly J. Н.) 471 Слеймейкер (Slaymaker F. Н.) 113, 427 Сли (Slee J. А.) 425 Слих (Slyh J. А.) 471 Слутмейкерс (Slootmakers Р.) 294 Смекал (Smekal А.) 345 Смит (Smith A. W.) 154, 169, 261 Смит (Smith С. Н.) 372 Смит (Smith F. D.) 49, 52, 54, 424, 502 Смит (Smith F. W.) 555, 557 Смит (Smith Н. G.) 221, 257 Смит (Smith J. С.) 401 Смит (Smith М. С.) 153, 276, 288, 291, 294 Смит-Йохансон (Smith-Johannson R.) 527 Смолярский (Smolarski К.) 549 Снайдер (Snyder St.) 520, 521 Собю (Sobue I. Н.) 483 Соколов В. С. 447 Соколов И. Т. 139, 154 Соколов С. Я. 91, 161, 206, 398, 413, 433, 435, 444, 447, 461, 511, 513 Соколу (Sokollu А.) 325 Соловьев В. А. 401 Соловьева JI. Б. 520 Сорокина Р. И. 267 Соте (Sautet J.) 471, 550 Спалланцани (Spallanzani L.) 573 Спендлав (Spendlove М. J.) 489, 491 Спроуль (Sproule D. О.) 374, 383, 390, 501 Сривастава (Srivastava A. N.) 267, 376, 485 Сринивасан (Srinivasan D.) 288, 293, 540 Ставсет (Stavseth R. М.) 331, 336 Стал (Stahl Ph. D.) 432 Стамбау (Stambaugh R. В.) 526 Станфорд (Stanford N. С.) 94, 390 Старр (Starr J.) 478 Стейси (Stacey М.) 479 Стенцель (Stenzel Н.) 23, 420 Степенс (Stepens R.) 563 Стерн (Stern К. G.) 479 Стокс (Stocks Th.) 424 Стокс (Stokes G. G.) 573, 305, 328, 397 Стротер (Strother С. О.) 327 Стюарт (Stewart Е. S.) 313, 324, 331, 335 Стюарт (Stewart J. L.) 313, 331, 335 Сузуки (Suzuki М.) 554 Султан (Sultan F.) 114 Сунь Шоу-чжуань (Sun Shiou-Chuan) 477 Суоми (Suomi V. Е.) 316 Суриянарайяна (Suryanarayana D.) 84, 92, 380, 381 Суссман (Sussmann Н.) 46 Сцалай (Szalay А.) 118, 215, 478 Сэби (Saby J. S.) 576 Сю Цзун-янь (Hsu, Eugen Tsuug-Yuen) 284, 288, 290 Тавиль (Tawil Е. P.) 161, 162, 408 Такесада (Takesada Y.) 508 Такеучи (Takeuchi Т.) 36, 258 Талер (Thaler W. J.) 189, 223, 233, 324, 336 Тамаркин (Tamarkin P.) 224 Тамм (Tamm K.) 279, 280, 290, 294—296 Танака (Tanaka S.) 469 Тартаковский Б. Д. 113, 121, 205 Тарутина JI. И. 296 Татум (Tatum G. R.) 489 Тейлор (Taylor G. B.) 288, 501, 506 Тейсман (Theismann H.) 555—557 Телеснин H. JI. 159 Телфейер (Telfair D.) 319, 326, 337 Теплер (Toepler A.) 160 Теплер (Toepler M.) 160, 162 Тернер (Turner E. G. jr.) 39 Терстон (Thurston E. G.) 508 Teccep (Tesser K.) 487 Тецнер (Tetzner K.) 424 Тиде (Thiede H.) 37, 58, 60, 135, 425 Тил (Teal G. K.) 372 Тиле (Thiele O. W.) 566 Тиллих (Tillich A.) 565 Тильман (Thielmann U.) 259 Тиме (Thieme E.) 478, 479 Тимм (Timm C.) 575 Тиммермане (Timmermans ) 547 Тиндаль (Tyndall P. T.) 397 Тис (Thys L.) 319, 339 Тисса (Tisza L.) 305 Тиссен (Thiessen G. J.) 296, 319 Тиссо (Tissot J.) 258, 318 Титер (Teeter Ch. F.) 118, 278, 288, 290, 291, 294, 327, 432 Томберг (Tomberg V.) 476, 497, 553 Томпсон (Thompson D.) 520 Томпсон (Thompson G. E.) 318 Томпсон (Thompson М. C. jr.) 159, 314 Томсон (Thomson W. T.) 23, 376 Торикаи (Torikai Y.) 199, 378 Торияма (Toriyama Y.) 538 Торнли (Thornley M. J.) 553 Торп (Thorpe H. A.) 420, 576 Тошима (Toshima K.) 483 ' Тренделенбург (Trendelenburg F.) 23, 285 Триллат (Trillat J. J.) 209, 529 Тринчери (Trincheri P.) 556 Троммлер (Trommler H.) 207 Трост (Trost A.) 436 Трошер (Troescher) 472 Троуелл (Truell R.) 398, 400 Тукк (Tuck E.) 420 Туккер (Tucker D.) 548, 563 Туманский С. С. 136, 469, 471, 538 Тумерман (Tumermann L. A.) 409, 412 Туомикоски (Tuomikoski P.) 261 Турнье (Tournier) 527 Уайлд (Wild J. J.) 568 Уайт (White F. W. G.) 86 Уайт (White G.) 482 Уайт (White J. E.) 402 Уайтхерс (Whitehurst E. A.) 444 Уебб (Webb R. H.) 450 Уернли (Woernley D. L.) 414 Уилкинс (Wilkins М. H. F.) 118 Уилкс (Wilkes М. V.) 432 Уиллард (Willard G. W.) 90, 119, 164, 168, 181, 187, 228, 234, 261, 265—267, 282, 283, 288, 290, 291, 370, 371, 406, 414, 508, 510 Улемайер (Uhlemeyer B.) 549, 552 Уленбек (Uhlenbeck G. E.) 328 Ульрих (Ulrich G.) 472 Уокер (Walker E. A.) 422 Уолл (Wall P. D.) 563 Уоллес (Wallace R. H.) 550, 553
Именной указатель 711 Уорнер (Warner G. W.) 319 Уотерфол (Waterfall F. D.) 517 Уразовский С. С. 471, 474 Урик (Urick R. J.) 227, 270, 271, 299, 422 Уэда (Ueda R.) 552 Уэцуки (Uetzuki К?.) 424 Фабелинский И. J1. 93, 139, 226 •Файрстон (Firestone F. А.) 77, 344, 444, 445, 449—451, 456, 516 Фалькенхаген (Falkenhagen Н.) 41, 214 Фант (Funt В. L.) 497 •Фаран (Faran J. F. jr.) 224 Федеричи (Federici М.) 423 Феер (Feher К.) ,378 Фей (Fay R. D.) 378, 529 •Фейн (Fein L.) 90, 152 Фейн (Fein R. S.) 527 Фейндт (Feindt W.) 552, 559, 565 Фёрстер (Forster F.) 263, 549, 550 Фидлер (Fiedler G.) 140, 567 Филд (Field G. S.) 383, 384, 393 Филипп (Philipp Н. J.) 86, 378 Финдли (Findlay J. С.) 221, 257 Финни (Finney W. J.) 378 Финстервальдер (Finsterwalder G.) 524 •Фитцджералд (Fitzgerald J. W.) 255, 256, 276, 289, 425 Фитцпатрик (Fitzpatrick J. А.) 189, 223, 233, 313 •Фишер (Fischer F. А.) 53 Флориссон (Florisson С.) 390, 421 Флорстедт (Florstedt Н.) 559, 567 ’Флосдорф (Flosdorf Е. W.) 478, 524, 557, 566 Фокке (Focke А. В.) 299, 385 Фокс (Fox G. W.) 401, 402 Фокс (Fox Е. F ) 109, 116, 121, 139, 142, 147, 155, 158, 159, 275, 277, 284, 287, 288, 290, 410, 537 Фоли (Foley A. L.) 162 Фомина М. А. 527 Фортье (Fortier О. V.) 378 Форшютц (Vorschiitz R.) 566 Фосс (Vofi О.) 562 Фохт (Voigt W.) 37, 65, 354 Фрай (Fry F. J.) 339, 548, 563 Фрай (Fry R. В.) 129 Фрай (Fry W. J.) 129, 159, 339, 548, 563, 567 Франк (Franck J.) 326 Франке (Franke К.) 570 Фредерик (Frederick J. R.) 77, 344, 373, 451, 457 Фрей (Frei Н.) 497 Фрей-Висслинг (Frey-Wyssling А.) 476 Фрейер (Freyer Е. В.) 216, 234, 267 Фрейман (Freimann L. S.) 52, 54 Френкель Я. И. 306, 511 Френсдорф (Frensdorff Н. К.) 520 Френцель (Frenzel Н.) 510, 511, 548, 549, 559, 562 Френч (French С. S.) 555 Фрике (Fricke Е. F.) 332, 336 Фрингс (Frings Н.) 542, 549, 564 Фритц (Fritz Н.) 476 Фритц-Ниггли (Fritz-Niggli Н.) 551 Фройнд (Freund Н.) 133—135, 138, 488, 489, 492 Фройндлих (Freundlich Н.) 107, 118, 479, 482, 484, 485, 541, 542 Фроман (Froman D. К.) 288, 374, 393 Фрухт (Frucht А. Н.) 570 Фрюнгель (Friingel F.) 38 Фукушима (Fukushima К.) 48, 49 Фурбах (Furbach Е.) 528 Фухтбауер (Fiichtbauer Н.) 555, 556 Фэр (Fair J. Е.) 406, 411 Фюс (Fues Е.) 176, 203, 347, 356, 402, 403 Хаббард (Hubbard J. С.) 155, 156, 158, 159, 160, 168. 188, 218, 221, 223, 226, 227, 234, 258, 277, 314, 325, 326, 330, 336 Хаг (Haag R. М.) 267 Хаггенмиллер (Haggenmiller S.) 565 Хаген (Hagen С.) 559 Хаген (Hagen J. Р.) 81 Хаддарт (Huddart D. Н. А.) 271, 290, 291, 303 Хадсон (Hudson Р. А.) 303 Хазард (Hazzard G. W.) 284 Хайкин С. Э. 81, 148, 537 Хаймас (Hymas F. С.) 33 Хайсс (НеШ J. Н.) 272, 308 Халатников И. М. 289 Халперн (Halpern О.) 335 Хампе (Натре W.) 502 Хамфрис (Humphreys R. F.) 414 Ханд (Hund А.) 75 Ханле (Hanle W.) 406, 413 Хансекер (Hunsaker J. С.) 510 Хансен (Hansen G.) 161 Хантер (Hunter J. L.) 159, 277, 291, 292, 537 Хантингтон (Huntington Н. В.) 362, 371, 372, 430 Харви (Harvey Е. Н.) 463, 506, 511, 549, 551,552, 554 556 Харден (Harden L. R.) 114, 118, 127, 128 Харди (Hardy Н. С.) 318 Хардинг (Harding J. W.) 86 Хардт (Hardt V.) 562 Хари (Chari S. S.) 288, 293, 540 Харизоменов В. К. 413 Харисаки (Harisaki J.) 478, 526 Харисако (Harisako Y.) 485 Харитон Я. 528 Харкевич А. А. 53, 71, 78, 94 Харрис (Harris Н. В.) 317 Харт (Hart P. J.) 381 Хартиг (Hartig Н. Е.) 225 Хартридж (Hartridge Н.) 573 Хаскелл (Haskell G.) 553 Хаскинс (Haskins J. F.) 97 Хатем (Hatem S.) 538 Хауль (Haul R.) 208, 497, 522 Хауссман (Haufimann Н. G.) 555 Хаустаун (Houstoun R. А.) 83, 178, 179, 409 Хаяси (Hayashi S.) 561 Хедуолл (Hedwall J. А.) 518 Хейман (Heimann М.) 550 Хейнеман (Heinemann Е.) 199, 202 Хейс (Hayes Н. С.) 425 Хеллер (Heller G. S.) 223, 345 Хельганс (Hehlgans F. W.) 105, 149, 150 Хенглейн (Henglein А.) 526 Хени (Heaney М. F.) 487 Хенкель (Henkel R.) 560, 563 Хеннинг (Hennig К.) 525 Хенох М. А. 483, 523 Хербек (Herbeck М.) 267 Хергет (Herget С. М.) 258, 314, 318 Хердль (Hurdle В. G.) 276, 289, 425 Хермон (Hearmon R. F. S.) 74 Херрик (Herrick J. F.) 542, 559, 564 Хертл (Hertl V.) 503, 513 Херцик (Hercik F.) 552 Херш (Hersh А. Н.) 550, 553 Хершбергер (Hershberger W. D.) 156, 160, 330
712 Именной указатель Хесс (Hess W. В.) 428 Хетфилд (Hatfield Р.) 442, 455, 471 Хёш (Hosch К. Н.) 164, 166, 167, 349, 350, 406—408 Хигнер (Heegner Н.) 81, 126, 158 Хильтшер (Hiltscher R.) 93 Хинсберг (Hinsberg К.) 549, 559 Хинтцельман (Hintzelmann U.) 559, 560 Хиппель (Hippel А. v.) 144 Хирохаси (Hirohashi К.) 561 Хиршлафф (Hirschlaff Е.) 258 Ховорка (Hovorka F.) 148, 153, 215, 532 —534, 539 Ходж (Hodge А. Н.) 313, 319 Хойбергер (Heuberger А.) 476 Хойзингер (Heusinger Р. Р.) 232, 256, 257 Холден (Holden Ch. R.) 112, 383 Холи (Hawley М. F.) 113 Холл (Hall W. L.) 129 Холл (Hall L.) 304, 306 Холланд (Holland G.) 567 Холлман (Hollmann H. E.) 514, 535 Холтон (Holton D. J.) 258 Хольсте (Holste A.) 549, 550 Хольфельд (Hohlfeldt A.) 562 Хомзе (Chomse H.) 208 Хомквист (Homquist K. S.) 525 Хомпеш (Hompesch H.) 555, 556 Хопвуд (Hopwood F. L.) 119, 557 Хорват (Horvath J.) 544, 545, 561 Хорикава (Horikawa M.) 565 Хорникевич (Hornykiewytsch Th.) 565, 572 Хорсли (Horsley С. B.) 28, 495 Хортон (Horton J. P.) 555 Хрдличка (Hrdlicka M.) 552 Хузман (Husmann W.) 496 Хунцингер (Hunzinger W.) 565 Xync (Hoopes J.) 296 Хьюз (Hughes D. S.) 391 Хьюз (Hughes V. W.) 430 Хютер (Huter J.) 93, 118, 125, 128, 145, 281, 385, 401, 543, 567 Цаллен (Zallen J.) 296 Цанардо (Zanardo) 469 Цант (Zant R. van) 420 Цартман (Zartmann I. F.) 160, 168, 188, 226, 314, 335 Цаховал (Zachoval L.) 271 Цветков В. H. 231, 501 Цвиккер (Zwicker В.) 361 Цейльхофер (Zeilhofer R.) 549 Циглер (Ziegler W. A.) 103 Цикендрат (Zickendraht H.) 146 Цинк (Zink W.) 562 Циттерт (Cittert P. H. van) 189 Цугэ (Tsuge S.) 566 Цукерман M. A. 562 N Цумура (Tsumura T.) 421 Цширнт (Zschirnt H. H.) 56 Цюльке (Zuhlke H.) 310, 323 Цянь (Tsien H.) 328 Чайлд (Child С. M.) 549 Чамберс (Chambers L. A.) 469, 478, 510, 524,549, 556, 557, 566 Чампбелл (Champbell H.) 463 Чарникки (Czarniecki F.) 425 Чеволани (Cevolani M.) 268 Чезаро (Cesaro R. S.) 317 Чейз (Chase С. E.) 258, 289 Черлинский (Czerlinsky E.) 385, 437 Чермак (Cermak P.) 178 Чернов JI. A. 300 Чжан (Chang L.) 189 Чжен (Cheng L. M.) 324 Чжуйо (Chujo K.) 483 Чизман (Cheesman W. J.) 444 Чиновет (Chynoweth A. G.) 298, 318 Чисторазум A. A. 261 Читам (Cheatham R. G.) 374 Чмутов К- В. 526 Чхапгар (Chhapgar A. F.) 84, 271 Шаафс (Schaaffs W.) 32, 228, 229, 233, 234, 241—253* 259, 261, 268, 430 Шавасс (Chavasse М. P.) 565, 575, 576 Шайн (Schein М.) 171 Шаламах (Schallamach А.) 271 Шаллер (Schaller F.) 575, 576 Шамберг (Schamberg R.) 327 Шанкленд (Shankland R. S.) 89 Шапиро (Shapiro H.) 430 Шапошников И. Г. 329, 397 Шардин (Schardin Н.) 161 Шарман (Scharman А.) 412 Шарплесс (Sharpless Т. К.) 432 Швабе (Schwabe W. W.) 553 Швирс (Schweers А.) 566 Шейбе (Scheibe А.) 74, 75, 85, 97, 384 Шератт (Sherratt G. G.) 312, 319 Шеррер (Scherrer Р.) 363 Шеррил (Sherrill J. С.) 477 Шефер (Schaefer Cl.) 19, 202, 227, 346, 348—350, 353, 354, 356, 357, 359, 361—365, 402—405 Шефер (Schaefer J.) 231, 367—369 Шефер (Schafer К.) 322, 323 Шёнкер А. П. 557 Шёфер (Schofer R.) 517 Шиллер (Schiller Р. Е.) 147 Шиллинг (Schilling Н. К.) 422, 477 Шиловский (Chilowsky С.) 74 Шиловский (Chilowsky М. С.) 421 Шильфарт (Schilfarth Н.) 476 Шимановский (Szymanowski W. Т.) 353 Шимановский В. 409, 412 Шимбо (Shimbo S.) 216, 272, 296, 298, 302 Шимицу (Shimizu Н.) 53 Шиногава (Shinogawa Н.) 549 Шир (Shear S. К.) 385 Шмффер (Schiffer М.) 497 Шиффермюллер (Schiffermiiller R.) 81 Шлезман (Schlesman С. Н.) 484 Шлейдт (Schleidt W. М.) 576 Шлодтман (Schlodtmann W.) 563 Шлунгбаум (Schlungbaum В.) 544 Шмаух (Schmauch Н.) 447 tic Шмид (Schmid G.) 54, 57, 108, 479—483, 512, 513—ою, 527, 531, 536, 538 Шмидт (Schmidt Е.) 465, 470, 474 Шмидт (Schmidt Н.) 73, 525 Шмидтмюллер (Schmidtmiiller N.) 331 Шмидт-Римплер (Schmidt-Rimpler R.) 554 Шмитт (Schmitt F. О.) 520, 547, 549, 551, 552 Шмитт (Schmitt К.) 535 Шмитц (Schmitz W.) 549, 563, 569, 571 Шнейдер (Schneider W. G.) 258, 376 Шнейдер (Schneider W. Т.) 298, 318, 319 Шнитцлео (Schnitzler Н.) 494 Шокли (Schockley Н.) 402 Шолтиссек (Scholtyssek S.) 551
Именной указатель 713 Шольтц (Scholtz G. Н.) 560 Шонек (Schoeneck Н.) 178, 384 Шох (Schoch А.) 19, 168, 378, 505 Шпаковский Б. Г. 271, 318 Шпенглер (Spengler G.) 209 Шпехт (Specht W.) 476, 524, 525, 550, 565, 566 Шпитцер (Spitzer F.) 72 Шпитциг (Spitzig S.) 478 Шприндрих (Sprindrich J.) 552 Шраг (Schrag G.) 534 Шрайбер (Schreiber Н.) 208 Шрайбер Д. С. 435 Шройер (Schreuer Е.) 198, 224, 231—234, 271,284, 291 Шропшайр (Shropshire R. F.) 476, 555 Штаркерман A. JI. 478 Штейнгауз Л. Н. 139 Штейнкамп (Steinkamp G. J. R,) 53, 60 Штокебрандт (Stockebrandt А.) 553 Штраубель (Straubel Н.) 86—88, 92, 107, 131, 132 Штрейбль (Streibl F.) 487, 573 Штроман (Stromann А.) 135 Штудт (Studt Н. J.) 208, 521 Штулфаут (Stuhlfauth К.) 53£, 565 Штумпф (Stumpf Р. К.) 555, 557 Шубников А. В. 71 Шулман (Schulman М. S.) 538 Шульвас-Сорокина Р. Д. 70 Шультес (Schultes Н.) 510, 520, 548, 549, 559, 562, 567 Шульц (Schulz G.) 567 Шульц (Schulz J.) 385 Шульц (Schulz R.) 526 Шульце (Schulze F. А.) 27 Шумахер (Schumacher R. О.) 86 Шумахер (Schumacher W.) 550 Шумб (Schumb W. С.) 520 Шустер (Schuster К.) 206, 208, 373 Эванс (Evans D. J.) 455 Эванс (Evans J. S.) 234, 240, 256 Эверест (Everest F. А.) 576 Эвери (Every С. Е.) 469 Эвинг (Ewing L. W.) 169, 261 Эггервал (Aggarwal R. R.) 170, 176, 189 Эдельман (Edelmann М.) 27 Эйген (Eigen М.) 294 Эйкен (Eucken А.) 105, 294, 311, 313, 318, 319, 323, 325, 326, 331, 336, 527 Эйлер (Euler Н. v.) 550, 565 Эймент (Ament W. S.) 271 Эйнштейн (Einstein А.) 322, 327 Эйри (Airey J. R.) 388 Эйснер (Eisner М.) 303 Эквалл (Eckwall G.) 518 Экерт (Ekert F.) 560 Эккардт (Eckardt А.) 208, 504 Эккарт (Eckart С.) 141, 306 Экснер (Exner Е.) 185 Экснер (Exner М. L.) 502 Экстерман (Extermann R.) 187, 189, 190 Элдредж (Eldredge D. Н.) 542, 549, 564 Элиас (Elias Н.) 573 Эллфолк (Ellfolk N.) 520, 525 Элстерман (Elstermann W.) 562 Эльпинер И. Е. 479, 520, 521, 523, 524, 557 Эмерсон (Emerson Ch.) 478 Эмертон (Emerton Н. W.) 471 Эмсли (Emslie A. G.) 430 Эндерс (Enders С. v.) 476 Эндрюс (Andrews Н. L.) 221, 234 Энер (Епег С.) 189, 231, 326, 336 Энсмингер (Ensminger D.) 478 Эпштейн (Epstein L. F.) 114, 118, 127, 128 Эпштейн (Epstein P. S.) 338 Эрбринг (Erbring Н.) 484 Эрвин (Erwin W. S.) 454 Эрет (Ehret L.) 33, 57, 108, 512, 531, 532, 536 Эрлих (Ehrlich S. L.) 46 Эрлхоф (Erlhof Н.) 573 Эрнст (Ernst L.) 478 Эрнст (Ernst P. J.) 113, 119, 121, 205, 206,208—209, 261, 264 Эррера (Errera J.) 139, 288, 290, 291, 294, 298 Эртель (Oertel Н.) 164 Эскин (Eskin V. Е.) 501 Эсмарх (Esmarch W.) 504 Эстеррайхер (Oesterreicher Н. L.) 147, 570 Эше (Esche R.) 147, 276, 509, 567 Юнг (Young Н. Т.) 534 Юнг (Young L.) 520, 523 Юнг (Young R. S.) 437 Юнг (Young R. W.) 576 Юсеф (Yousef Y. L.) 114 Яваи (Yawoi Н.) 554 Яги (Yagi Н.) 420, 553 Яги (Yagi N.) 550 Якобсон (Jacobson В.) 251, 261, 264 Ямагути (Yamaguchi Sh.) 519 Ямаха (Yamaha G.) 552 Яновский (Janovski W.) 35, 468 Янь (Yen A. H. C.) 555, 556 Яффе (Jaffe H.) 92 46 Ji. Бергман
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Автопокрышки, обнаружение дефектов 439—442 Адиабатическая сжимаемость 308 Азотирование сталей 516 Акустическая жесткость 17 — мощность 16 Амплитуда колебательной скорости частиц 14, 16, 119 — колеблющегося кварца 88, 114 — магнитострикционных излучателей 45, 58 — смещения 14, 16, 58 — составных кварцевых излучателей 91 Амплитудная решетка 179, 186, 189 Амплитудное поле звуковой волны 166 — — колеблющегося кварца 166, 193 Анизотропия сжимаемости 300 Анизотропные тела 354 Антигены 557 Архитектурная акустика 162, 576 Ассоциация молекул 243, 256 и поглощение звука 292, 303 Астма 560 Атомное слагаемое 248 Аэрозоли 488 — поглощение звука 338 Бактериофаги 557 Барит, упругие постоянные 359 Белок крови 565 Берилл, диффракционная картина 355 Бетонные балки, испытания с помощью ультразву¬ ка 443 'Ii! Биологическое действие ультразвука 545 Болезнь Бехтерева 560 Бородавки 560 Брожение 525 Брэгга, отражение света под углом 169, 187, 189—190 Вагонные оси, испытания 453 Вектор волновой 357 Величины, характеризующие звуковое поле, 13, 119] Весы для измерения давления излучения 139, 140 ' — крутильные 138 > j Взрывчатые вещества 528, 529 ' Вибратор магнитострикционный 44 — — для работы в жидкости 57 кольцеобразный 49 — — погружаемый в расплавы 57 i , t . — — с вогнутой излучающей поверхностью 48, 546 — пьезоэлектрический 75, 90, 93, 109 — — излучение звука 90 теория 78 — с элементами из титаната бария 93 Вибраторы, набранные из пластин 47 Вириальные коэффициенты 309, 319 Вирусы 554 Вискозиметр 307 Вкладыш подшипника, обнаружение дефектов 437 Влияние магнитного поля на поглощение звука 339 скорость звука 259, 319, 396 — отраженной волны на колебания кварца 158 — посторонних газов на дисперсию звука 324 — на поглощение звука 336 — ультразвука на затвердевание 501 Вогнутое зеркало для концентрации звука 32, 120 Вода жесткая, смягчение 528 — тяжелая 256 Водород, перенапряжение 532 Водяной столб для улучшения передачи ультразвука 545, 546 Волновое сопротивление 17 тканей человека 570 — уравнение 13 вывод 13 Волновой вектор 357 — коэффициент 77 Волны, возбуждение в колеблющемся кварце 77 — изгибные 341, 377, 381 — комбинационные 168 — конечной амплитуды 529 — продольные 341 — релеевские 342, 344, 373 — Римана 29 — стоячие 24 — цилиндрические 15 Волокно, обработка 472 Вращательная способность оптическая 484 Время реверберации 279 — релаксации 301, 304, 321 — установления 321, 322, 326 зависимость от давления 322 — — определение 322 Выпрямитель для питания генератора 101 Высокополимерные материалы, скорость звука 373, 374, 395 Высокополимеры, расщепление молекул 478 Вычислительные машины 432 Вязкость объемная 305 — отрицательная 267 — Саудерса 254 — структурная 479 Газ, очистка акустическая 493 Газовая фаза, значение при эмульгировании 466 Газоструйный излучатель 28—33 Гаражные ворота, открывающиеся ультразвуковым сигналом 428 Гармонический закон 83 Гели тиксотропные 484 Гемолиз 551, 552, 565
Предметный указатель 715 Генератор высокой частоты для кристаллических излу¬ чателей 98 — — — — магнитострикционных излучателей 55 — импульсов 102 Геометрический множитель 81 Гетеродинирование 158 Гидрозоли 495 Гинекология 562 Гиперзвуковые волны 272 Гиперко 45, 46 Гиперник 45 Гипертрофия 553 Гистология 566 Глазные болезни 562 Глубина проникновения переменного магнитного поля 53 Гомогенизация молока 469, 566 Градиент давления в звуковом поле 17 Грибы, действие ультразвука 550 Давление излучения 18, 137 — — весы для измерения 139 — — действие на коагуляцию 492 Дальность действия 420, 422 Данные о дефектах в исследуемых материалах 433, 434, 459 Датчик импульсов с малым временем задержки 431 Двойникование, процесс 402 Двойное лучепреломление в потоке 500 обусловленнсе упругими напряжениями 385, 388, 408 — преломление акустическое 458 — — — в жидкостях 499 Действие ультразвука на бактерии 554 — животные и растительные клетки 549 животных 548, 549 — микроорганизмы 549 — — — человека, вредное 564 — — — электрохимические процессы 531 Декремент затухания логарифмический 59, 60, 79, 82, 114 — — — колеблющихся кристаллов 79, 82 магнитострикционных вибраторов 60 Демодуляция ультразвуковых колебаний 143 Денатурирование 524 Деполимеризация 478 Деполяризация электролитическая 533 Дерматология 561 Децибел 15, 26 Джоуля эффект 42 Диагностика с помощью ультразвука 567, 568 Диапазон колебаний свистка Гальтона 27 Диатермия ультразвуковая 542 Дигидрофосфат аммония 71 — — вибратор 95 — — упругие константы 72 — — пьезоэлектрические константы 72 — калия 71 упругие константы 72 — — пьезоэлектрические константы 72 Дипольный момент 243, 249, 251 Диск Релея 135 — радиометра 138 Диспергирование 469 — ДДТ (дихлордифенил—трихлорэтан) 471 — индантреновых красителей 471 — количественные исследования 474 — металлов 470, 513 — при электролизе 472 Диспергирование твердых тел 469 Дисперсия скорости звука в газах 319 — — — — газовых смесях 325 — — жидкостях 271, 301, 302 стержнях 384, 385 — твердых телах 345 — — — температурная зависимость 323 Диссоциированные газы 327 Диффракционные картины при отражении света 365 — — в поляризованном свете 348, 364 — — распределение интенсивности света 364 создаваемые колеблющимися твердыми телами 346, 355, 356, 358, 361—367 — — теория 366 Диффракция звуковых волн 167, 192, 194 — на пересекающихся звуковых волнах 202 — света 168 — — на бегущих звуковых волнах 171 — стоячих звуковых волнах 171 звуковых волнах в воздухе 178 твердых телах 346 на поперечных волнах в твердых телах 347, 353, 354 — — — пространственной решетке 202, 346 ультразвуковых волнах 189 при косом падении световых лучей 176, 185 теория 179 — Френеля звуковых волн 167 Диффузия молекул газа 329 Длина свободного пробега 309, 328 — углеродной цепи молекулы 242 Длины ультразвуковых волн в различных материалах 460 Добротность кристалла 126 Дозиметрия ультразвука 569, 572 Дополнительное подмагничивание магнитострикцион¬ ных вибраторов 54, 55 Допплера частоты 171, 173, 180, 189 Дубление кожи 478 Дуговой генератор 56 Дыхание тканевых и кровяных клеток, действие ультра¬ звука 566 Еж морской 551 Емкость колеблющегося кварца 79, 81 Железнодорожные рельсы, испытания 455 Жидкости органические 234 Жидкостный свисток 34, 468 Зависимость от давления времени установления 322 — — — скорости звука в газах 309, 318 — — — — — в жидкостях 258 Закон Ома акустический 17 Затвердевание под действием ультразвука 501 — расплавов при облучении 512 Затухание 60, 79, 82, 114 Затягивание колеблющегося пьезокварца 171 Звуки, издаваемые насекомыми 575 Звуковое давление 17 — поле колеблющегося кварца 165, 223, 284 — — поршневой мембраны 222, 223 Звуковой ветер 141, 305 Звуковые волны искровых излучателей 38, 162 — — конечной амплитуды 529 — линзы 119, 206, 369 — — фокусное расстояние 369 Звукометрический диск 135 Зеркало вращающееся 163 46*
716 <■Предметный указатель Зональная пластинка Френеля 205 Зонд пьезоэлектрический 151, 153 Зубные болезни, использование ультразвука при лече¬ нии 563 Известковый шпат, диффракционные картины 355 — — упругие постоянные 380 Излучатели для медицинских целей 100, 110, 545 '— для* эхолотов 423 — магнитострикционные 42 — механические 27 —лпьезоэлектрические 75 — термические 38 — электродинамические 39 — электростатические 41 — фокусирующие 90, 93 Излучатель газоструйный 28—33 — Гольцмана 37 — EF 125 — из дигидрофосфата аммония 95 — — сегнетовой соли 94 : —\ сульфата лития 96 — — титаната бария 92 — — турмалина 92 — цинковой обманки 92 — Лайжевена' 91 — Ланжевена и Флориссона 421 — предназначенный для получения очень больших амплитуд колебаний 129 — работающий в некотором диапазоне частот 128 Излучение звука колеблющимися пластинами 23, 85 —- ^ стержнями 166 — — подводными излучателями 419 — — сиренами 36 — ультразвука 27 Изменение щвета- красителей под действием ультра¬ звука 520 Измерение длины золны 131, 144, 157 — коэффициента диффузии жидкостей 193 — скорости звука в горной породе буровых скважин 374 —*,-г, —г теория,320 света с помощью ультразвуковых стробоскопов 408 — температуры акустическое 316, 429 — толщины посредством ультразвука 454 — частоты звука 234 Измерители, толщины 454 Изображение звуковой волны, получение 204, 206 — стоячих ультразвуковых волн 199 Изосоединения 242, 252 Из'отропные тела 343 Изохроматы 167, 283 Импульсный генератор 102 — метод 216, 277, 316, 371 — — Прйменение для измерения поглощения звука 277 — скорости звука 216, 316 — — — — определения упругих констант 371, 390 — ультраайук 572 Инвар 46 Ингаляционная терапия 487 Индикатор переменного звукового давления электро¬ литический 148, Индилатан 46 Индуктййнрсть кварца 79 : Инерционность ультразвуковой ячейки для модуляции света 416 Инкременты связей 25*3 Интерференционные картиньгпри диффракции света на пространственной решетке 202, 346 Интерференция волн 23 Интерферометр для измерения скорости звука при вы¬ соких температурах 312 — — — — низких температурах 221, 228, 311 — — — — — с оптической регистрацией 222 — — — — — — фиксированным расстоянием до от¬ ражателя 160, 226, 314 — Жамена 192 — оптический для изучения колебаний поверхности кварца 85 — ультразвуковой 154, 218 для высоких давлений 221 — — с автоматической регистрацией показаний 221, 310 двумя пьезоэлектрическими кристаллами 226, Инфракрасное излучение, влияние на дисперсию звука- 327 Инфузории 549 Ионофон 38 Ионы 215, 536 — определение массы 216 Искровой источник звука 38 — разряд—источник звука 38, 162 к. п. д. 38 Испарение перегретых жидкостей 527 Испытание материалов 432 — — при помощи просвечивания 433, — — — — метода визуализации дефекта 458 — — — — — отраженных импульсов 444 резонансного метода 453 Ишиас 558 Кавитационный шум 509 Кавитация 504, 505 — разрушающее действие 518 Камертон 27 Карцинома 561 Катализаторы, повышение эффективности 526 Катодный потенциал электролитический 531 Качание ультразвуковой частоты 435, 437 Квант вращательной энергии 322 — колебательной энергии 322 — образование 322 — обратный переход в энергию поступательного дви¬ жения 323 Кварц 62—69 — диффракционные картины 355, 364, 366 — излучатель 75 — излучающий сходящийся ультразвуковой пучок 90 — срез под углом 71° 88' Кварцевая мозаика 92 — пластина 64, 75, 77, 88, 89 вырезание 64, 77, 88 — — колебания высших порядков 83 — — крепление 107 — — собственная частота 89 — — форма которой повторяет кривую квадратного корня из модуля упругости 89 Кварцевый стержень 64, 75, 88 — — амплитуда колебаний 88 — — вырезание 64, 88 форма колебаний 88 Коагулирующее действие ультразвука 488 — — — на белки 559 Коагуляция аэрозолей 488 — гидрозолей 495 — зависимость от интенсивности звука 489 — — частоты звука 489
Предметный указатель 717 Коагуляция ортокинетическая 489 Когерентность дифракционных спектров 174 Колебания высших порядков 45, 83 — — — пьезоэлектрическое возбуждение 84 распределение упругих напряжений 84 — изгиба 381 — по длине кварцевой пластины 75 — по толщине кварцевой пластины 75 — стеклянного цилиндра 385—389 Колебательные степени свободы 320 Коллоидные растворы 474 Кольцеобразный вибратор магнитострикционный 49 — кварцевый излучатель 96 Комбинационные тона 143 Конденсатор ультразвуковой 547 Конденсация, ускорение процесса 525 Константа давления пьезоэлектрическая 68 — деформации пьезоэлектрическая 69 Константы магнитострикционных материалов 44 — пьезоэлектрических материалов 66 Контрактура Дюпюипрена 560 Концентрационная характеристика скорости звука 261 Концентрация звуковой энергии 32 — ультразвука 90, 112, ИЗ, 119—122, 419 Коррозия, действие уль?развука 519 Коши, условие 381 Коэффициент затухания 25, 26 — колебаний 45, 77, 117 — модуляции 406, 415 — отражения 20, 21 — поглощения 273, 274 — — безразмерный 274 органических жидкостей 288, 289 растворов 293 смеси жидкостей 294 суспензий 299 — температурная зависимость 273 — — частотная зависимость 273 Коэффициент полезного действия газоструйного излу¬ чателя 31 — — — магнитострикционных излучателей 58 — пьезоэлектрического излучателя 113, 127 ультразвуковых сирен 36, 37 Коэффициент поперечного сжатия 344, 347 — — — определение 41, 344, 347 — потерь 397 — пропускания 20 — Пуассона 343 Коэффициент связи 60 — — магнитострикционного излучателя 60 — — пьезоэлектрического излучателя 79 — — различных кристаллических излучателей 117 — тепловогофасширения 214, 346 — увлечения 489 Красители, действие ультразвука 471 Краски, термочувствительные 209 Красные кровяные тельца 551 Крепление кварцев 103 — —в приборах для испытаний материалов 106 для одностороннего излучения ультразвука 108 со свободноколеблющейся верхней поверхностью 105 — кварцевых стержней 106 Кривая смертности 549 Кристалл ADP 71, 72 — DKT 71, 72 — EDT 71, 72 — KDP 71, 72 Кристаллизация 527 Кристаллизация пересыщенных растворов 527 Кристаллическая решетка 356 Кристаллические пластины, пропускание звука 379, 380 Кристаллы, выращивание 527 — травление 472 Крутильные весы 138- — колебания 341, 383, 385 — — в стержнях 41, 383 — — возбуждение в кварцевом цилиндре 78 — — — — цилиндре из кристалла ADP 98 — — — — — — титаната бария 97 Куколки комаров, облучение 550 Кювета для биологических исследований 548 Лакокрасочное производство, применение ультра-* звука 476 Ланжевеново давление излучения 19 Лауэграммы 401 Лейкоциты 252, 265, 552 Лекарства, приготовление 566 Ленточный телефон 39 Летучие мыши, полет 573 Лечебное применение ультразвука 558 Линзы ультразвуковые 119, 206, 369 Линии задержки ультразвуковые 429 — схождения 186, 193, 194 Листовое железо, обнаружение дефектов 436, 437 Лов рыбы с помощью эхолотов 424 Логарифмический декремент затухания 59, 60, 79, 82, 114 — — — колеблющихся кристаллов 79, 82 магнитострикционных вибраторов 60 Локальный нагрев 541 L-срез 95 Люминесценция 510 Люминофоры, измерение времени возбуждения и после- ‘-свечения 412 Магнитная восприимчивость 44, 243 Магнитное поле, влияние на поглощение звука 339 — — — — скорость звука 259, 319, 396 Магнитострикционные излучатели 42 в приборах для слепых 427 — — для облучения расплавленных металлов 57 — — — эхолота 423 — — конструкции 54 — — с вогнутой излучающей поверхностью 48, 58 — — схема с самовозбуждением 54 — — теория 51 уменьшение длины стержней 48 — приемники звука 154 Магниты молекулярные, расшатывание 514 Мази и жидкие медикаменты, глубокое проникновение в кожу 567 Манометр ультразвуковой 568 Маргариновые эмульсии 469 Масляный фонтан 13G, 561 — — зависимость высоты от силы звука 136, 146 Массаж тканей 558 Мембрана поршневая 86 звуковое поле 223, 284 «Мерцание» 357 Металловедение, применение ультразвука 511 Металло-органические соединения 527 Метод визуализации дефекта акустический 458 — вторичной интерференции 193 — измерения скорости распространения волн в твер¬ дых непрозрачных телах 368
718 Предметный указатель Метод многократных отражений 452 — просвечивания ультразвуком 433 — рельефа 207 — фазового контраста 198 — эхолота 420 — эхо-пеленгации «сонар» 421 Методы визуализации звуковых изображений 203 Механическая прочность 127 ADP-кристаллов 128 кварца 128 сульфата лития 93 Механические излучатели 27 — методы приема и измерения ультразвука 131 Микроскоп ультразвуковой 461 Микротом ультразвуковой 476 Микрофон в виде зонда 153, 154 — из титаната бария 153 — конденсаторный 147 — кристаллический 152 — магнитострикционный 154 — пьезоэлектрический 152 — электрокинетический 148 Многократная диффракция света на ультразвуковых волнах 173-175, 203, 353 Модули пьезоэлектрические 65 Модуль сдвига 341, 343 — упругости 45, 343 влияние намагниченности 61 динамический метод измерения 346 г- кварца 66 магнитострикционных материалов 46 статический метод измерения 346 — температурная зависимость у кварца 89 турмалина 69 — Юнга 343 Модулятор света 416 Модуляция света с помощью ультразвука 406 Мозаичные электроды передающих телевизионных тру¬ бок 476 Молекулярная поляризация 249, 251 — рефракция 246, 249 — теория поглощения звука в жидкостях 300 Молекулярные магниты 514 Молекулярный вес 255 — объем 244 Молоко, облучение ультразвуком 469, 566 Молярная концентрация газа 309 — сжимаемость 25*3 — скорость звука 252—255 Монель 46 Монохорд 27 Морское дно, исследование 424 Морской прибой 529 Мощность магнитострикционных излучателей 58 — пьезоэлектрических излучателей 113 — ультразвукового излучателя 58, 116 Мощный ультразвуковой свисток 28 Мультиротация 484 Мутации 550, 553 Мышечная ткань 542—544, 549, 570 — разрывы 549 Наблюдение ультразвуковых волн 131—134, 160—168, 192, 193, 198 — при стробоскопическом освещении 162, 194, 408 — звуковых волн с помощью конденсированных паров спирта 134 Нагревание тканей тела человека и животных 542 Накипь в паровых котлах 472 Намагничивание, влияние ультразвука 515, 516 Направленность 24, 132 — подводных излучателей 419 — прибора для слепых 427 Насадки для медицинских целей 546 Насекомые, облучение 549 Невралгия 559 Невриты 559 Незатухающие звуковые колебания 35 Непер 26 Нервная проводимость возбуждения, метод блокирова¬ ния 563 — система, действие ультразвука 563 Нервы, возбуждение 563 Ночные бабочки 575 Обезгаживание 501 — количественные измерения 503 — расплавов 503 Обезжиривание металлических деталей 477 Области Вейсса 43 Область неустойчивости 30 Облучение вин 525 — глубоких участков тканей человека 573 — небольших животных 548 — организмов малых размеров 548 — потоков жидкости 112 — твердых металлов 514 Обнаружение китов 424 — препятствий под водой 421 Обогащение руд мокрым методом 472 Образование пузырьков газа в жидкостях 133, 501 — смешанных кристаллов в сплавах 514 — туманов под действием ультразвука 485 — — использование для визуального наблюдения зву¬ ковых волн 134 Объемная вязкость 305 — магнитострикция 43, 50 Объемный коэффициент вязкости 305 Ожижение гелей 484 Ожоги, вызываемые действием ультразвука 541, 542, 549, 564 Окисляющие действия ультразвука 520 Оксидная масса для катодов, перемешивание 476 Определение наполнения замкнутых стальных резер¬ вуаров 425 Оптикотеневой метод 207 Оптические методы наблюдения ультразвуковых волн 160 Опухоли, диагностика 568 — раковые 561 Ориентация кварцевых пластинок 64, 78, 88 — — — для получения волн Релея 77 — — — сдвиговых волн 77 — пластинок из сегнетовой соли 94 Ориентирующее действие ультразвуковых волн 497 Осаждение металлов электролитическое 534 Оседание частиц под действием ультразвука 135, 488 Оси полярные 62 Острота резонансной кривой 60, 82 Осцилляторные схемы Пирса 102 Осцилляция волновой решетки 173 Отражение аномальное 378 — звуковых волн 20, 162—165, 192 — продольных 344, 430 — на границе раздела газ—твердое тело 331 — — двух жидкостей 206
Предметный указатель 719 Отражение света под углом Брэгга 169, 187, 189—190 Отражения побочные 391, 422, 449 Охлаждение 143 Очистка металлических деталей 477 Ошибки при измерении скорости звука 222 Парахор 251, 254, 255 Парфюмерия, применение ультразвука 525 Пассивность металлов химическая 536 Паяльник ультразвуковой 516, 517 Пептизирующее действие ультразвука 485 Перегонка фракционирования 497 Переломы позвоночника 560 Переменное звуковое давление 17 Пересекающаяся решетка 202 Пермендюр 45 Пиво, облучение 525 Плазма крови, свертывание 565 Пламя, влияние ультразвука 527 — звукочувствительное 146 Пластины, прохождение звука 21, 374 Плексиглас, изготовление ультразвуковых линз 206 Плексит 558 Плоский аэродинамический излучатель 34 Плотность энергии звуковой волны 15, 119 Поверхности модуля упругости кварца 87 Поверхностное натяжение 251 Поверхность разрыва 529 Повреждения необратимые 563 Поглощение звука в воздухе 337 газах 328 — — влияние влажности 337 — — магнитного поля 339 — — — — — посторонних газов 336 — — — — зависимость от давления 329 — — — — измерение 159, 330 — — результаты измерений 333 — теория 333 — — в жидкостях 273 — зависимость от давления 291 классическая теория 273 — методы измерения 274 — — молекулярная теория 300 — — — — результаты измерений 288 — — — — температурная зависимость 289, 292, 303 — — частотная зависимость 273 в кислороде 336 Поглощение звука в твердых телах 397 — — — — — влияние магнитного поля 400 — частотная зависимость 398 — — дымами 338 — инфракрасных лучей и поглощение звука 302, 339 — ультразвука в тканях животных 401, 543 человеческого тела 543 Подводный ультразвуковой излучатель 419, 421 Показатель преломления звука в жидкости 206 Покрытие кристаллов лаком 81 Полимеризация, ускорение процесса 525, 526 Полное отражение 378 — — продольных волн 344 — — смещение пучка 378 Полосы темные в диффракционных спектрах 178 Полуволновой составной вибратор 110, 125 Поляризация света при диффракции на звуковых вол¬ нах 174 Помутнение водопроводной воды 528 Поперечное сечение поглощения 294 Поперечные волны, диффракция света 347, 353, 354 — колебания 14, 341 Поперечные колебания, скорость распространения 342, 343 Поправка Релея для скорости звука в стержнях 383 Постоянные гибкости синтетических кристаллов 72 Потенциал электролитического осаждения газов 531 Потери за счет вихревых токов 47, 50, 53 Потоки воздуха 141 устранение 142 Потускнение металлов 518 Почва, анализ 472 Преломление звуковой волны 20, 165, 192, 450 Преобразование звуковой энергии в тепло, связь с дисперсией скорости звука 328 Прибор для определения содержания водорода в воз¬ духе 314 проверки пластин 436 слепых 426 Приборы для испытаний материалов 436—442, 444—447, 458 Приемники звука магнитострикционные 154 пьезоэлектрические 149 термические 143 — — термоэлектрические 144, 145 электрические 147 — — электрокинетические 147, 148 Прием телевидения, использование ультразвука 416—419 Пробы пород из буровых скважин, определение ско¬ рости звука 381 Проводимость электрическая 148, 537 — электролитов, зависимость от давления 147, 537 Продолжительность жизни кванта энергии 321 Продольные колебания 14, 341 — — скорость распространения 343 Промышленные материалы, испытания 432 Пропускание, коэффициент 20 — упругих волн через пластину 22 Прорастание семян 553, 554 Просвечивание материалов ультразвуком 433 Простейшие организмы, действие ультразвука 549 Пространственная решетка, образованная звуковыми волнами 202 Протеины, облучение 524 Противопоказания к лечебному применению ультра¬ звука 564 Протоплазма 552 Прохождение звука через границу раздела двух сред 20 Процесс аллотропических изменений 516 — диффузии через мембраны 538, 559 — затвердевания цементного раствора 443 Прочность кристалла на разрыв 127, 128 — максимальная кристаллов 128 — сцепления красок и лаков с металлами 518 Псевдокавитация 505 Пузырьки газа 133, 501 колебания 133, 501 Пылевые фигуры 131, 132 Пьезокристалл 62 — колебания 75 Пьезоэлектрическая константа действующая различ¬ ных кристаллов 117 Пьезоэлектрический эффект 62 — — обратный 66 — — поперечный 64, 66 — — продольный 64, 66 — — расчет 65, 67 — — температурная зависимость 69 — — теория 63
720 Предметный указатель Радиальные колебания 385, 388 — — стенок труб 393 Радиолокаторы обзора местности 432 Радиометр 138 Радиус молекулы 245, 246 Разделение смеси на компоненты при помощи ультра¬ звука 264, 297, 497 Размельчение целлюлозы при помощи ультразвука 472 ■ , Разрушающее действие кавитации 518 Раковые опухоли 561 раскисляющее действие ультразвука 525 Распад молекул высокополимеров 479 Расплавы металлов, облучение 511 Распределение давлений в колеблющейся кварцевой пластинке 84, 85 стоячей звуковой волне 24, 172 — интенсивности света в диффракционных спектрах 177, 185 — разрядов в колеблющихся кварцевых пластинах 84 Распространение звука в трубах 393 вдоль стержней 382 Распыление жидкого горючего 187 — жидкостей 486 Рассеяние света частицами 498 — ультразвука в твердых телах 399 Расслоение листов при прокате, обнаружение 437 Растворение, ускорение при облучении ультразвуком 527 Растворы пересыщенные 527 — сжимаемость 214, 267 Растительные клетки 549, 552 Расшатывание структуры 514, 516 Расширение светового луча при прохождении сквозь звуковую волну 191 Расщепление молекул высокополимеров 478 Реверберационный метод 279, 331 Ревматические заболевания 560 Резанье с помощью ультразвука 477 Резонансная кривая колеблющейся кварцевой пластины ' 81, 104 магнитострикционных вибраторов 59 — — стержней из никеля 61 — — — — сплава цекас 61 — — острота 60 Резонансный метод испытания материалов 453 Резан аторные схемы 101 Релаксационные колебания 29 Релаксация вязкости 302 Рефлектоскоп ультразвуковой 444, 446, 447 Решетка диффракционная 169, 172, 202, 203 Саранча 5?5 Саркома 561 Сателлиты 224, 315 — расчет 224 Сварные швы, контроль 438, 451 Сверла ультразвуковые 477 Световая телефония 413 Свет поляризованный 174, 348, 364, 385, 403 при диффракции на колеблющихся твердых телах 348, 364, 385 Свисток Гальтона 27 — ультразвуковой 27, 34 применение для эмульгирования 468 Связь излучателя с испытуемым изделием 449 — на расстоянии акустическая 419 Сдвиговая вязкость 305 измерение 306 Сдвиговые волны 343, 371, 399 — колебания в кварце 77 Сегнетова соль 70 — — вибратор 94 ориентация пластинки 94 — — пьезоэлектрические константы 71 упругие константы 71 Сегнетоэлектрики 70 Сегнетоэлектрические материалы 71 Семейство линий, возникающее при изломе стекла, 345 Семена, облучение ультразвуком 553 Сжатие кварца 64, 66 Сжимаемость взвешенных частиц 270 — галогенных соединений 242 — жидкостей 213 — жирных кислот 242 — и дипольный момент 24-3 изосоединения 252 концентрация 214 межмолекулярные расстояния 245 — изомеров 242, 252 — масел 240 — молярная ,253 — одноатомных спиртов 240 — олефинов 241 — органических жидкостей 234 — предельных углеводородов 240 — сжиженных газов 257 — температурная зависимость 213, 257 — тяжелой воды 257 — электролитов 214 Сила звука 15 излучаемая кристаллом 115, 118 — — измерение 136. — разрыва молекулярной связи 480 «Силуэт» звуковой волны 188 Сирены ультразвуковые 36 Скважность 572 Склейка кварцевых пластин 91 Скорость групповая 217 — диффузии 516 — звука 13 — — в воздухе 309, 317, 318 — — — высокомолекулярных полимерах 269 — газах 308 зависимость от давления 318 температуры 309, 318 результаты измерений 317 в диссоциированных газах 327 — жидкостях 213, 234—242 влияние магнитного поля 259 электрического поля 259 дисперсия 271 — — — — зависимость от давления 258, 259 — — — — плотности 243 температуры 232, 265 ошибки при измерениях 222, 233 в жирных кислотах 242 изомерах 242, 252 каучуке 373, 378, 395 ’ маслах 240 — — — металлических сплавах 394 морской воде 422 — — — одноатомных спиртах 240 олефинах 241 — — — органических жидкостях 234—240
Предметный указатель 721 Скорость звука в парах 318 предельных углеводородах 240 расплавах 260 — — — растворах 260, 267 сжиженных газах 257, 258 — смеси газов 310 — смесях жидкостей 260 — — — стержнях, поправка Релея 383 суспензиях 269 твердых телах 341 дисперсия 345 зависимость от намагничивания 396 — — — тканях человека 570 дисперсия 317 — — и ассоциация молекул 243 — — — дипольный момент 243, 249 молекулярный вес 243, 255 — обьем 244 — — — поверхностное натяжение 251 — — — точка кипения 255 — — измерение 135, 216, 310 — потоков, измерение 428 Смешивание сплавов нескольких металлов 513 Смягчение воды 528 Собственная частота диафрагмы 33 — — излучателя из кристаллов ADP 95 сегнетовой соли 93—95 — — титаната бария 92 — — — — сульфата лития 96 излучателя крутильных колебаний 78, 98 — — — Ланжевена 91 кварцевой пластинки 75 кольцеобразного вибратора 49, 97 магнитострикционного вибратора 48 — — никелевого стержня 45 пластинки турмалина 92 стеклянного цилиндра 388 Собственные колебания стеклянного цилиндра 385— 389 Согласование кристаллических вибраторов с гене¬ ратором 124 Содержание водяных паров в воздухе, влияние на поглощение звука 337 — — — скорость звука 326 — углекислоты в выдыхаемом человеком воздухе, определение 567 Созревание вин и ликеров 524 Сонометр 437 Сопротивление излучения колеблющегося кристалла 123, 125 Составной вибратор магнитострикционный 58 — излучатель Ланжевена 91 Составные излучатели 125 Соударения 322, 323, 326 Спекание металлических порошков 514 Спектры, распределение интенсивности 177, 185 Сплавы, изготовление 513 Спондилоз деформирующий 560 Стабилизаторы эмульсий 465 Стабильность колебаний кварца 89 Старение вин 525 — ликеров 524 — металлов 516 Степень дисперсности эмульсий 464, 466 Стерилизация 557 Стетоскоп 143 Стирка при помощи ультразвука 477 Стробоскоп 406 Структура кристалла кварца 63 Структурная вязкость 479 — релаксация 301, 303 Структурный анализ 519 Струна, колебания 27 Сульфат лития 72 — — вибратор 96 пьезоэлектрические константы 72 упругие константы 72 Сушка при помощи ультразвука 487 Сферическая волна 15 Сферический реверберационный сосуд 279 Тартрат калия 71 — — пьезоэлектрические константы 72 упругие константы 72 Текучесть 303 Телевидение, использование ультразвука для приема 416—419 Температурный коэффициент кристалла кварца 89 — — скорости звука 232 — — — — в смесях жидкостей 265 Теневой метод 160—168 измерение поглощения звука 283 Теория дисперсии звука 320 — продольных колебаний труб и стержней 383 Тепло, выделение при облучении 539 Теплоемкость колебательных степеней свободы 321 Теплопроводность 273, 329 Терапевтическое действие ультразвука 558 Термическая диссоциация 327 Термические действия ультразвука 143, 539 применение для измерительных целей 143 Термометр акустический 316 — сопротивления 145 Термомикрофон 143 Термоэлемент 145 Тиксотропия 484 Типы волн в твердых телах 342 — колебаний кварцевого стержня 87 — — кварцевой пластинки 87 в стеклянных цилиндрах 385—390 Титанат бария 72 вибратор 92 — — пьезоэлектрические константы 73 структура кристалла 73 упругие константы 73 Ткани тела человека, глубокий массаж 558 Толщина ткани тела человека, при которой сила звука уменьшается вдвое 543 Точка воспламенения минеральных масел 528 — кипения, понижение 527 Трансформация импедансов акустическая 125 Трение внутреннее 273, 327 — твердых тел 397 Трехточечная схема 98, 100 Тройные соударения 338 Тубус с водой для локального облучения 546 Тугоухость, лечение 562 Турмалин 69 — пьезоэлектрические константы 70 — упругие константы 70 Турмалиновая пластинка 92 — — собственная частота 92 Углекислый газ 323, 336, 567 Угловая головка к рефлектоскопу 450 Удары кварца о подложку 104
722 Предметный указатель Удельная теплоемкость газов 320 — — жидкостей 213 Узловой эффект 144 Уксус, брожение 525 Ультразвук в архитектурной акустике 576 — — микроскопии 546 Ультразвуковая головка для испытаний материалов 438, 439, 450—452 — — — медицинских целей 110, 545, 546 — частота, наивысшая 85 — ячейка для приема телевидения 416 — — управление световым потоком 414 Ультразвуковой конденсор для микроскопических ис¬ следований 547, 548 — манометр 568 — метод визуализации дефекта 458 — микроскоп 461 — микротом 476 — прибор для слепых 426 — рефлектоскоп 444 — стробоскоп 406 — флуорометр 411 — ламповый генератор 54, 55, 98—100 — данные катушек 101 для возбуждения магнитострикционных стер¬ жней 54 пьезоэлектрических кристаллов 98 — — — питающее устройство 101 Ультразвуковые волны в природе 573 — линии задержки 429 — приборы для испытания материалов 436 — сирены 36 — центрифуги 484, 558 Ультразвукография 209 Ультрасоноскоп 567 Ультрафиолетовый свет и поглощение звука 340 Уменьшение зерен в расплавах 512 — отражений ИЗ Управление световым потоком с помощью ультра¬ звуковой ячейки 414 Упругие константы барита 72, 359 — — горных пород 377, 380, 391 — — дигидрофосфата аммония 72 — — дигидрофосфата калия 72, 361 — — кварца 66, 359 — — кристаллов гексагональной системы 355, 380 —ь — — тригональной системы 380 — — монокристаллов металлов 372, 373 — — оптического стекла 349 поликристаллов 381 правильных кристаллов 354, 356, 380 — — пьезокристаллов 359—362, 373, 381 — — стекла 350 — — температурная зависимость 361, 372 — постоянные Ламе 343 Уровень жидкости в сосудах, измерение 426 — силы звука 15 Ускорение частиц среды 14, 16 Установка с волновой щелью для Приема телевидения 417 Ушные болезни 562 — шумы 562 Фазовая поверхность волн 357 — — шестого порядка 357 — решетка 179, 186, 189 — скорость 217 Фактор соударений 246, 247 Фанера, проверка склейки слоев 437 Фармацевтические цели, применение ультразвука Фасоль, облучение ультразвуком 552 Ферриты 48 Ферроэлектрики 70 Физико-химические действия ультразвука 519 Фитопатология 550 Флотационное обогащение руд, применение ультра¬ звука 469 Флуорометр 411 Фокусировка звука 33, 48, 120, 121 Формула Лапласа для скорости звука 309 — Ньютона для скорости звука 309 — Рао 254 Фосфоресцирующие вещества 208 Фотографические эмульсии, действие ультразвука 474—476, 530 Фотопластинка, воздействие ультразвука 209, 530 Фотоупругие постоянные 402—405 Фотоэлементы 530 Характеристика направленности 132 — скорости звука концентрационная 261 Химические реакции, ускорение 520 Химическое действие ультразвука 519 Хирургия, применение ультразвука 560 Хладниевы фигуры 86 Хлопья, образование 493 Цекас 46, 61 Целлюлоза, нарушение структуры волокон 476 — размельчение при помощи ультразвука 472 Цементный раствор, исследование затвердевания 443 Центрифуги ультразвуковые 558 Цилиндры двигателей внутреннего сгорания, про¬ верка 438 Цинковая обманка 70 вибратор 92 — — пьезоэлектрические постоянные 70 — — упругие постоянные 70 Частота антирезонанса 80 — параллельного резонанса 80 — последовательного резонанса 80 — релаксации 301 — следования импульсов 572 Частотная модуляция 435, 437 Шелк искусственный 476 Шоколад, перетирка и размол 525 Эквивалентная схема магнитострикционного вибра¬ тора 52 — — пьезокварца 79 Экстракция при помощи ультразвука 476, 557, 566 — хмеля при пивоварении 476 Электрокинетический микрофон 148 — эффект 148, 538 Электронномикроскопические исследования, примене¬ ние ультразвука 476, 487 Электрострикция 41 Электрохимическое действие ультразвука 531 Эмаль, снятие с сосудов 472 Эмульгирование 462 — зависимость от длительности облучения 463, 464 — частоты 464 — ртути в жидкостях 464, 465 Эмульсия 462 — масло—вода 468
Предметный указатель 723 Эмульсия ртути в воде 467 v- степень дисперсности 464, 466 — фотографическая 474 Эмфизема 560 Энергия внешняя 320 — внутренняя 320 — вращательных степеней свободы 324 — колеблющейся газовой молекулы 320 — распределение 320 Энзимы молока 566 Эритроциты 551 Этилендиаминтартрат 71 — пьезоэлектрические константы 72 — упругие константы 72 Эхолот 423—426 Эффект Дебая, электролитический 536 — Допплера 171, 173, 180, 189, 423 — колебаний 144 — конвекционного потока 144 — магнитострикции 42 — — обратимость 43 сплавов 46 — — теория 43 Юстировка звукофокусирующей системы 204, 225, 313 Ячейка Керра 408
ОГЛАВЛЕНИЕ Отредакторов 5 П р е д и с л о в и е а в т о р а к ш е с т о м у изданию 7 Введение 9 ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ИЗЛУЧЕНИЕ, ПРИЕМ И ИЗМЕРЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА Глава I. Звуковое поле 13 § 1. Величины, характеризующие звуковое поле 13 § 2. Отражение и преломление звука, прохождение звука через границу раз¬ дела двух сред 20 § 3. Интерференция; стоячие звуковые волны 23 § 4. Поглощение звука 25 Глава II. Излучение ультразвука 27 § 1. Механические излучатели 27 1. Свисток Гальтона 27 2. Газоструйный излучатель 28 3. Жидкостный свисток 34 4. Ультразвуковые сирены 36 5. Ультразвуковой излучатель Гольцмана 37 § 2. Термические излучатели 38 § 3. Электродинамические и электростатические излучатели 39 § 4. Магнитострикционные излучатели 42 1. Эффект магнитострикции 42 2. Магнитострикционный вибратор 44 3. Конструкции магнитострикционных излучателей 54 4. Мощность и коэффициент полезного действия магнитострикционного излучателя 58 § 5. Пьезоэлектрические излучатели 62 1. Пьезоэлектрический эффект 62 2. Колебания пьезокристалла 75- 3. Генератор высокой частоты ' 98 4. Крепление кварцев 103 5. Мощность и коэффициент полезного действия пьезоэлектрических излу¬ чателей 113 Глава III. Прием и измерение ультразвука 131 § 1. Механические методы приема и измерения ультразвука 31 § 2. Термические приемники звука 143 § 3. Электрические приемники звука. Ультразвуковой интерферометр 147 1. Ультразвуковой интерферометр 154 § 4. Оптические методы 160 1. Теневой метод 160 2. Диффракция света на ультразвуковых волнах 168 3. Метод вторичной интерференции 193 4. Диффракция света на нескольких пересекающихся ультразвуковых волнах 202 5. Методы визуализации звуковых изображений 203
Оглавление 725 ЧАСТЬ ВТОРАЯ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА Глава\1У. Измерение^скорости и поглощения звука в жидкостях и газах 213 § 1. Скорость звука в жидкостях 213 1. Значение измерений скорости звука в жидкостях . 213 2. Устройства для измерения скорости ультразвука в жидкостях .... 216 3. Связь между скоростью звука и химической структурой вещества . . . 234 4. Скорость звука в сжиженных газах и в жидкостях при высоких дав¬ лениях 257 5. Скорость звука в расплавах . . . 260 6. Измерения скорости звука в смесях и растворах 260 7. Дисперсия звука в жидкостях. Гиперзвуковые волны 271 § 2.| Поглощение звука в жидкостях 273 1. Основные сведения о поглощении звука в жидкостях 273 2. Методы измерения поглощения звука в жидкостях 274 3. Результаты измерений поглощения звука в чистых жидкостях 288 4. Результаты измерений поглощения звука в растворах и смесях жидко¬ стей 293 5. Теория молекулярного поглощения звука в жидкостях 300 6. Влияние объемной вязкости на поглощение звука . . 305 7. Измерение сдвиговой вязкости и сдвиговой упругости жидкостей при помощи ультразвука 306 § 3. Скорость звука в газах 308 1. Значение измерений скорости звука в газах 308 2. Устройства для измерения скорости звука в газах при помощи ультра¬ звука 310 3. Результаты измерений скорости звука в газах. Дисперсия скорости звука 317 § 4. Поглощение звука в газах 328 1. Основные сведения о поглощении звука в газах 328 2. Устройства для измерения поглощения звука в газах при помощи ультразвука 330 3. Результаты измерения поглощения звука в газах; молекулярное погло¬ щение звука 333 Fлава V. Исследование звуковых колебаний в твердых телах. Определение упругих и фотоупругих постоянных при помощи ультразвука 341 § 1. Измерение скорости звука и определение упругих постоянных твердых тел 341 1. Бесконечно протяженная среда 343 2. Исследования распространения ультразвука в пластинах 374 3. Распространение звука вдоль стержней и труб 382 § 2. Поглощение звука в твердых телах 397 § 3. Определение фотоупругих постоянных при помощи ультразвука 402 Глава VI. Различные применения ультразвука 406 § 1. Ультразвуковой стробоскоп. Ультразвуковой флуорометр 406 § 2. Применение ультразвука в световой телефонии и в телевидении 413 § 3. Ультразвук как средство связи 419 1. Связь под водой. Метод эхолота 420 2. Ультразвуковой прибор для слепых 426 3. Измерение скоростей потоков при помощи ультразвука 428 - 4. Ультразвуковые линии задержки 429 *§ 4. Испытание материалов при помощи ультразвука 432 1. Метод просвечивания 433 2. Метод отраженных импульсов 444 3. Резонансный метод 453 4. Метод визуализации дефекта 458 § 5. Диспергирующее и коллоидно-химическое действия ультразвука 462 1. Образование эмульсий . 462 2. Диспергирование твердых тел в жидкостях. Очистка при помощи ультразвука 469 3. Расщепление молекул высокополимеров под действием ультразвука . . 478 4. Тиксотропное ожижение под действием ультразвука 484 5. Пептизирующее действие ультразвука 485 6. Образование туманов под действием ультразвука *85
726 Оглавление § 6. Коагулирующее и ориентирующее действия ультразвука. Акустическое двойное лучепреломление 488 1. Коагуляция аэрозолей 488 2. Коагуляция гидрозолей • . 495 3. Ориентирующее действие ультразвуковых волн. Акустическое двойное лучепреломление 497 § 7. Обезгаживание жидкостей и расплавов при помощи ультразвука. Ультра¬ звуковая кавитация 501 § 8. Применение ультразвука в металловедении 511 1. Облучение расплавов 511 2. Облучение твердых металлов 514 § 9. Химические и физико-химические действия ультразвука 519 § 10. Действие ультразвука на электрохимические процессы 531 § 11. Термические действия ультразвука 539 § 12. Биологическое и лечебное действия ультразвука 545 1. Излучатели ультразвука, применяемые для медицинских и биологиче¬ ских целей 545 2. Действие ультразвука на организмы малых и средних размеров .... 548 3. Действие ультразвука на микроорганизмы и отдельные животные и рас¬ тительные клетки 549 4. Действие ультразвука на бактерии и вирусы 554 5. Лечебное применение ультразвука 558 Дополнение 573 1. Ультразвуковые волны в природе 573 2. Ультразвук в архитектурной акустике 576 Библиография 577 I. Работы, цитированные в пятом издании книги 577 II. Работы, добавленные в шестом издании книги 62& III. Работы, появившиеся во время подготовки к печати шестого издания книги 684 IV. Литература, добавленная редакторами перевода 698- Именной указатель 700 Предметный указатель 714
Бергман УЛЬТРАЗВУК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ ОПЕЧАТКИ Стр. Колонка Строка Напечатано Следует читать 88 прав. 13 св. Id ы 101 лев. 11 сн. С С3 142 прав. 13 сн. J'//c J/C 257 головка табл. 41 5 и 7 столбцы Ю12 см2,/дин 10-12 см1!дин 327 лев. 14 св. 48 4, 8 334 лев. 00 О Я Сг Cv Злк. 12G7
Бергман УЛЬТРАЗВУК И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ Редактор Я. Л. ТЕЛЕСНИН Технический редактор А. Д. Хомяков Сдано в производство 1 7/VII 1957 г. Подписано к печати 22/Х 1957 г. Бумага 84Х108i/i6=22,8 бум. л. 74,6 печ. л. Уч-изд. л. 86,9. Изд. № 2/3818 Цена 62 р. 85 к. Зак. 1267 ИЗДАТЕЛЬСТВО ИНОСТРАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. Москва, Ново-Алексеевская, 52. 16-я типография Московского городского Совнархоза Москва, Трехпрудный пер., д. 9.