聽不見的聲音

超聲波是什么？

如果有人告訴你，聲音能切割金屬、能洗衣裳、能醫(yī)牙病，你一定會驚奇；可是，這些話一點也不假。

你知道什么是聲音嗎？你在大聲喊叫時，試把手放在嗓子上摸摸吧；你在敲鼓時，把手指湊到鼓面上去吧：你會發(fā)覺它們都在抖動。由于嗓子中的聲帶或鼓皮發(fā)生機械式的振動，把它們旁邊的空氣激起了波動，這波動在空氣中如水浪一樣流蕩到我們耳中，影響了我們的耳膜，我們就感覺到聲音。聲音，不單是能在空氣等氣體中傅播，而且能在液體，固體中傅播。把耳朵貼在地上，可以聽見遠處的腳步聲；把頭沒在水池中，可以聽見水中他處的聲音。發(fā)出聲音來的物體，有的振動得快，有的振動得慢；每秒鐘內(nèi)振動的次數(shù)，叫做頻率。男人聲音的頻率低，女人頻率高；鑼鼓頻率低，簫笛頻率高；因此男人和鑼戴等的聲音，我們聽起來覺得很粗，而女人和簫笛等的聲音，卻覺得很尖。

但是，人的聽覺卻不能感受到全部的聲音。聲音的頻率必須在一定的范圍之內(nèi)，我們才聽得到。這范圍各人不同，而且和年齡有關(guān)。平常人能聽到的聲音頻率范國是自每秒四十次左右起，到每秒一萬五千次左右止。頻率高得或低得超過了這范圍，我們的耳朵就不能感到它。

高頻率的機械式的聲波，就叫做超聲波。

有些動物很有趣，譬如狗等，具有很敏銳的聽覺，能感到人所聽不到的超聲波。馴狗的人常利用這一點，用掩蔽的超聲波哨音給狗作信號。

但是更有趣的要算是蝙蝠。我們知道，蝙蝠的視力很差，但是，它在夜間飛行時的辯別方向能力卻很強，不會碰到什么障礙物，就是電線或小樹枝也不會碰到。甚至把蝙蝠的眼睛弄瞎了，它也仍然能夠很好地辨別方向，這是什么道理呢？原來，蝙蝠在飛行時本身就會不斷地放出一種短促的超聲波。它放出超聲波以后便豎起大耳朵收聽超聲波有沒有回聲。如果沒有回聲，表示前面沒有障礙物，可以安全飛行。如果有回聲，表示前面有障礙物，蝙蝠就馬上轉(zhuǎn)換方向飛行。

超聲波具有很寶貴的特性：它能很容易穿進氣體、液體和固體，自由地在其中傅播開去。科學家和工程師就是利用這一特性，找到了超聲波的廣泛的用處。

超聲波的歷史

早在上一世紀，科學上就知道了有一種人聽不到的聲音。科學家們在實驗室內(nèi)靠了一些專門儀器，能用人工把這些聲音轉(zhuǎn)達出來。但是那時還不知道超聲波有什么用處。人們不知道怎樣利用它；而且儀器也不完善。

1912年，一艘航海大輪船“巨人”，在海洋上跟浮在水面上的冰山相撞，毀掉了。撞毀的消息轟動了全世界。許多實驗室和研究所，都開始尋求一種能及時向海員預(yù)告危險的儀器。于是超聲波才開始應(yīng)用起來。

科學家們利用的是聲音碰到阻礙就反射的特性。這是大家熟知的如普通的回聲一樣的特性。他們創(chuàng)制了一些專門裝置，這種裝置能在船前面發(fā)射聽不出的聲波。聲波碰到途中的冰山或船只，就反射回來，感覺靈敏的儀器立刻就覺察到這反射回來的聲波。海員這才得到一種能在黑夜或濃霧中向他們預(yù)告危險的工具。

既然聲波能從冰山反射回來，那末它也能同樣地從海底反射回來。聲音在歡中傅播的速度是知道的。我們知道了聲音從船傳播到海底再返回船上所經(jīng)過的時間，就可以準確地判斷出海洋的深度。根據(jù)這個原理就創(chuàng)造了超聲波回聲測深器。從前，測量海洋深度時，必須把掛在繩索上的測深錘墜到海里去。這需要很大的努力，而且不是任何時候都能做到的。現(xiàn)在，在海洋上任何地點，都能用回聲測深器在幾秒鐘之內(nèi)測量出海洋的深度了。

在第二次世界大戰(zhàn)之前，超聲波很少得到應(yīng)用。只是在最近幾年設(shè)計制造了可以發(fā)生強力超聲波的新儀器以后，超聲波的應(yīng)用范圍才無比地擴大起來?，F(xiàn)有一種設(shè)備，發(fā)出來的超聲波能有相當于一百萬人齊聲高喊所產(chǎn)生的強度，這是非常強的。

歷格的檢查員

超聲波有一極好的特性：它能透入固體，如金屬、合金和陶器等。現(xiàn)在這種特性正在廣泛地用來制造超聲波的檢查產(chǎn)品質(zhì)量的儀器。工作人員可以依靠這種專門儀器，來檢查機器零件內(nèi)部有沒有毛病。超聲波可以很便利地把裂縫、空洞和其他毛病發(fā)現(xiàn)出來。

鋼板或混凝土墻也可以用超聲波來自由地進行檢查。因為超聲波能透過這些固體，正和光線

能透過玻璃是一樣的。蘇聯(lián)學者薩科洛夫教授，創(chuàng)制了一架完全新式的儀器，它不單能發(fā)現(xiàn)毛病，而且能看出毛病的輪廓?，F(xiàn)在許多物體，對我們說來，已成了“透明的”了。檢查人員能象檢查玻璃一樣看到金屬產(chǎn)品中的裂縫。

超聲波質(zhì)量檢驗器在機器制造業(yè)、冶金業(yè)和建筑工程中也應(yīng)用起來了。超聲波是最敏銳的、最嚴格的檢查員。在許多技術(shù)部門中，它已排擠掉笨重而價格昂貴的X光器械。

超聲波能把材料加工

有些材料很容易打孔。比如說鉆子很容易鉆進木頭、軸承和生鐵里去。但是，把玻璃、磁器或陶器開孔，卻幾乎是不可能的事，這些東西會裂縫、會破碎。

但是應(yīng)用了超聲波，就是最“不聽話的”材料也會馬上變得順從起來。用超聲波不單可以在玻璃、石英和陶器上開圓孔，并且可以開出各種形狀的孔來：菱形的、多角形的和星形的?，F(xiàn)在甚至于已學會了用超聲波切割極硬極硬的合金。

超聲波也能把金屬作其他的加工。例如，能很容易地把鋁焊接起來。鋁在平常是很難焊接的：它上面由于空氣的接觸而生出一層薄膜，很難和焊料接合起來。而超聲波能很容易地鏟去鋁上的這層薄膜，使零件能夠焊接上。同樣，它也能悍鍍不銹鋼和鎢等等難焊鍍的金屬。

用超聲波洗衣服

連小學生也知道，水銀在水中是凝成一粒粒的；油也一樣，不和水相混。但是，如把液體用超聲波來照射，水銀或油馬上就慢慢地化成了微小的顆粒，和水混合成為一種性能很好的能保持很久的乳狀液。

超聲波對液體的這種作用已在各種不同的生產(chǎn)都門中應(yīng)用起來?？苛顺暡ǖ膸椭?，使皮革的浸制過程加快了八倍，使為生產(chǎn)地下電纜用的織物浸制過程也加速了好多。

超聲波是個非常高明的洗衣工人。有人曾進行過這樣的試驗：把一塊布在鹵水中煮三個鐘頭；再拿一塊同樣的布放在鹵水中用超聲波照射，十分鐘后，這塊布卻比頭一塊布白凈得多。超聲波洗衣機已經(jīng)制造成功了。

超聲波對液體的這種作用，也廣泛地應(yīng)用于無線電工業(yè)中。不久以前，在一個制造無線電燈泡的工廠事間中，堆積著大量的細小的陰極管，這些管子都很臟，而且很難洗干凈。樣樣方法都用過了：把它們放在滾熱的有機溶解劑中、用專門的刷子刷洗；但是，管中某些部份還是無法洗凈。

靈巧的、無孔不入的超聲波，鉆入了零件中似乎是無法進入的部份，不聲不響地工作著，很快就把陰極管在液體里洗凈了。

它能抵上十五個到二十個人工，而且遠比人洗得細致干凈。每六分鐘，水盆中就可以拿出九百只洗得非常干凈的零件。這使積壓著的不潔零件可以洗清。于是，原來無用的陰極管有百分之九十又可以投入生產(chǎn)了。

醫(yī)生的助手

我們知道，保持我們呼吸的空氣清潔，消除空氣中的煙、灰塵、及其他有害的雜物，對我們的健康非常重要。超聲波在這方面也能給我們以幫助。有一種叫做超聲波汽笛的專門裝置，能使未燃盡的燃料微粒、灰塵和其他雜物降落在一個特制的槽中。

莫斯科的國立物理治療研究所有一間研究室里，裝置了一架特制的超聲波機器。護士拿著附在這架機器上的小金屬筒在病人身休上徐徐地移來移去。原來這是在用超聲波治病。它能醫(yī)治發(fā)炎、停止某些疾病引起的疼痛。

不久以前，美國造出了醫(yī)牙齒用的超聲波鉆孔器。這使牙齒上面的法瑯質(zhì)的手術(shù)進行得更快，大大地減輕了疼痛的感覺。

超聲波也能用來消毒。它能大量地消減各種微生物。超聲波能迅速地割裂微生物的薄膜，因而能把其中含有的液體用來制造防治疾病的血清和疫苗。

醫(yī)生們正在設(shè)法利用超聲波的反射特性來替瞎子創(chuàng)造一種隨身攜帶的儀器，讓他們走路時能夠觀察方向，免得碰到障礙。

好求知的人類，一年年更深入地鉆進了自然界的秘密。在我們這時代，技術(shù)飛快地發(fā)展著。這幾年來，人類已使原子能為自已服務(wù)，應(yīng)用了奇妙的半導體，發(fā)明了復(fù)雜的計算機。在這許多突出的工作中，超聲波的研究也與著重要的地位。

目前科學家們正在和工程師門在一起合制著一種新的經(jīng)濟實用的發(fā)電機——一種價廉物美的用電聲振動來發(fā)電的機器。

（根據(jù)蘇聯(lián)“青年一代”1956年第2期譯寫）