1. 「頻率」在物理學中是一個很重要的概念,請說說頻率的概念是怎樣定義的,他的單位是什麼。什麼叫超聲波
頻率小於20Hz(赫茲)的聲波叫做次聲波。次聲波不容易衰減,不易被水和空氣吸收。而次聲波的波長往往很長,因此能繞開某些大型障礙物發生衍射。某些次聲波能繞地球2至3周。某些頻率的次聲波由於和人體器官的振動頻率相近,容易和人體器官產生共振,對人體有很強的傷害性,危險時可致人死亡。
目錄
產生和特點
應用與危害
擴展閱讀故事
生活中的次聲波展開
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產生和特點
次聲波的產生
在自然界中,海上風暴、火山爆發、大隕石落地、海嘯、電閃雷鳴、波浪擊岸、水中漩渦、空中湍流、龍卷風、磁暴、極光等都可能伴有次聲波的發生.在人類活動中,
次聲波的波形
諸如核爆炸、導彈飛行、火炮發射、輪船航行、汽車爭馳、高樓和大橋搖晃,甚至像鼓風機、攪拌機、擴音喇叭等在發聲的同時也都能產生次聲波。據研究稱,著名的「殺人樂曲「《黑色星期天》所彈奏的旋律也是屬於次聲波。
次聲波的特點
次聲波的特點是來源廣、傳播遠、穿透力強.次聲的聲波頻率很低,一般均在20Hz以下,波長卻很長,傳播距離也很遠.它比一般的聲波、光波和無線電波都要傳得遠.例如,頻率低於1Hz的次聲波,可以傳到幾千以至上萬千米以外的地方.次聲波具有極強的穿透力,不僅可以穿透大氣、海水、土壤,而且還能穿透堅固的鋼筋水泥構成的建築物,甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機都不在話下.次聲波的傳播速度和可聞聲波相同,由於次聲波頻率很低。大氣對其吸收甚小,當次聲波傳播幾千千米時,其吸收還不到萬分之幾,所以它傳播的距離較遠,能傳到幾千米至十幾萬千米以外。1883年8月,南蘇門答臘島和爪哇島之間的克拉卡托火山爆發,產生的次聲波繞地球三圈,全長十多萬公里,歷時108小時.1961年,蘇聯在北極圈內新地島進行核試驗激起的次聲波繞地球轉了5圈。7 000 Hz的聲波用一張紙即可阻擋,而7 Hz的次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土.地震或核爆炸所產生的次聲波可將岸上的房屋摧毀.次聲如果和周圍物體發生共振,能放出相當大的能量,如4 Hz~8 Hz的次聲能在人的腹腔里產生共振,可使心臟出現強烈共振和肺壁受損。
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應用與危害
危害
次聲波會干擾人的神經系統正常功能,危害人體健康。一定強度的次聲波,能使人頭暈、惡心、嘔吐、喪失平衡感甚至精神沮喪。有人認為,暈車、暈船就是車、船在運行時伴生的次聲波引起的。住在十幾層高的樓房裡的人,遇到大風天氣,往往感到頭暈、惡心,這也是因為大風使高樓搖晃產生次聲波的緣故。更強的次聲波還能使人耳聾、昏迷、精神失常甚至死亡。
應用及前景
從20世紀50年代起,核武器的發展對次聲學的建立起了很大的推動作用,使得對次聲接收、抗干擾方法、定位技術、信號處理和傳播等方面的研究都有了很大的發展,次聲的應用也逐漸受到人們的注意.其實,次聲的應用前景十分廣闊,大致有以下幾個方面:
1.研究自然次聲的特性和產生機制,預測自然災害性事件.例如台風和海浪摩擦產生的次聲波,由於它的傳播速度遠快於台風移動速度,因此,人們利用一種叫「水母耳」的儀器,監測風暴發出的次聲波,即可在風暴到來之前發出警報.利用類似方法,也可預報火山爆發、雷暴等
次聲波
自然災害.
2.通過測定自然或人工產生的次聲在大氣中傳播的特性,可探測某些大規模氣象過程的性質和規律.如沙塵暴、龍卷風及大氣中電磁波的擾動等.
3.通過測定人和其他生物的某些器官發出的微弱次聲的特性,可以了解人體或其他生物相應器官的活動情況.例如人們研製出的「次聲波診療儀」可以檢查人體器官工作是否正常.
4.次聲在軍事上的應用,利用次聲的強穿透性製造出能穿透坦克、裝甲車的武器,次聲武器——般只傷害人員,不會造成環境污染。
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擴展閱讀故事
首次發現次聲波
1890年, 一艘名叫「馬爾波羅號」帆船在從紐西蘭駛往英國的途中,突然神秘地失蹤了. 20年後,人們在火地島海岸邊發現了它.奇怪的是:船上的東西都原封未動.完好如初.船長航海日記的字跡仍然清晰可辨;就連那些死已多年的船員,也都「各在其位」,保持著當年在崗時的「姿勢」;
1948年初,一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時,一場風暴過後,全船海員莫名其妙地死光;在匈牙利鮑拉得利山洞入口, 3名旅遊者齊刷刷地突然倒地,停止了呼吸......
上述慘案,引起了科學家們的普遍關注,其中不少人還對船員的遇難原因進行了長期的研究.就以本文開頭的那樁慘案來說,船員們是怎麼死的?是死於天火或是雷擊的嗎?不是,因為船上沒有絲毫燃燒的痕跡;是死於海盜的刀下的嗎?不!遇難者遺骸上沒有看到死前打鬥的跡象;是死於飢餓乾渴的嗎?也不是!船上當時貯存著足夠的食物和淡水.至於前面提到的第二樁和第三樁
海嘯產生的次聲波
慘案,是自殺還是他殺?死因何在?兇手是誰?檢驗的結果是:在所有遇難者身上,都沒有找到任何傷痕,也不存在中毒跡象.顯然,謀殺或者自殺之說已不成立.那麼,是以疾病一類心腦血管疾病的突然發作致死的嗎?法醫的解剖報告表明,死者生前個個都很健壯!
經過反復調查,終於弄清了製造上述慘案的「兇手」,是一種為人們所不很了解的次聲的聲波.
次聲波危害的研究探索
50年前,美國一個物理學家羅伯特·伍德專門為英國倫敦一家新劇院做音響效果檢查,當劇場開演後,羅伯特·伍德悄悄打開了儀器,儀器無聲無息地在工作著。不一會兒.劇場內一部分觀眾便出現了惶惶不安的神情,並逐漸蔓延至整個劇場,當他關閉儀器後,觀眾的神情才恢復正常。這就是著名的次聲波反應試驗。
原來,人體內臟固有的振動頻率和次聲頻率相近似(0.01~20赫),倘若外來的次聲頻率與體內臟的振動頻率相似或相同,就會引起人體內臟的「共振」,從而使人產生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列症狀.特別是當人的腹腔、胸腔等固有的振動頻率與外來次聲頻率一致時,更易引起人體內臟的共振,使人體內臟受損而喪命.前面開頭提到的發生在馬六甲海峽的那樁慘案,就是因為這艘貨船在駛近該海峽時,恰遇上海上起了風暴.風暴與海浪摩擦,產生了次聲波.次聲波使人的心臟及其它內臟劇烈抖動、狂跳,以致血管破裂,最後促使死亡.
因此,科學家們發現,當次聲波的振盪頻率與人們的大腦節律相近,且引起共振時,能強烈刺激人的大腦,輕者恐懼。狂癲不安,重者突然暈厥或完全喪失自控能力,乃至死亡。當次聲波振盪頻率與人體內臟器官的振盪節律相當,而巨人處在強度較高的次聲波環境中,五臟六腑就會發生強烈的共振。剎那間,大小血管就會一齊破裂,導致死亡。
正因為次聲波對人體能造成危害,世界上有許多國家已明確將其列為公害之一,並規定了最大允許次聲波的標准,並從聲源、接受雜訊、傳播途徑入手,實施了可行的防治方法。
2. 蝙蝠的超聲波如何分辨食物和障礙物
蝙蝠在不同程度上都有回聲定位系統,因此有「活雷達」之稱。
藉助這一系統,它們能在完全黑暗的環境中飛行和捕捉食物,在大量干擾下運用回聲定位,發出超聲波信號而不影響正常的呼吸。
它們頭部的口鼻部上長著被稱作「鼻狀葉」的結構,在周圍還有很復雜的特殊皮膚皺褶,這是一種奇特的超聲波裝置,具有發射超聲波的功能,能連續不斷地發出高頻率超聲波。如果碰到障礙物或飛舞的昆蟲時,這些超聲波就能反射回來,然後由它們超凡的大耳廓所接收,使反饋的訊息在它們微細的大腦中進行分析。
這種超聲波探測靈敏度和分辯力極高,使它們根據回聲不僅能判別方向,為自身飛行路線定位,還能辯別不同的昆蟲或障礙物,進行有效的迴避或追捕。
蝙蝠就是靠著准確的回聲定位和無比柔軟的皮膜,在空中盤旋自如,
甚至還能運用靈巧的曲線飛行,不斷變化發出超聲波的方向,以防止昆蟲干擾它的信息系統,乘機逃脫的企圖。
3. 超聲波發生器的功能是什麼
超聲波技術在工業領域有著廣泛的應用,其核心部件超聲波發生器即超聲波電源技術也發展了幾代。從最初的電子管振盪線路——半導體電子振盪器——到目前的智能型數字電路超聲波發生器,超聲波振盪線路越來越先進可靠和智能化,超聲波發生器具有自動頻率跟蹤功能,能夠自動適應超聲波模具(焊頭)的頻率,無需調頻,長時間工作頻率也不會偏移,
超聲波發生器,又稱超聲波電源,超聲波發聲器,超聲波電箱。本文重點介紹超聲波焊接發生器採用的新技術及特點。
當前超聲波行業普遍沿習應用自激震盪推挽型和他激震盪半橋型兩種超聲波發生器,其電路原理決定了兩種電路對換能器串連諧振迴路的高電壓,大電流,大功率耐量不足,因而容易出現超聲波發生故障。
另外,超聲波焊接的振動系統對諧振頻點要求很高,電路的頻帶比較窄,振動系統在長時間的工作中會嚴重的發熱,系統頻率隨之發生偏移,輸出效率下降,嚴重的將損壞振盪線路。
超聲波發生器在塑料焊接、超聲波振水口、織造布、無紡布連續焊接、分條、封邊、剪切,塑料薄膜的封邊等工藝中得到了廣泛的應用,可以連續發超聲波,也可根據需要控制超聲波發出的時間;可以觸發操作使用,也可以安裝在自動化生產線上,實現自動生產作業。