文章分享详情

发布您自己的文章分享

我要发布
文章分享

【春说】声音,居然可以反重力!?

浏览:5     来源:·科学火箭叔

文章内容

注意看这个画面,这些泡沫小球被依次放置到空中,然后......它们就停在空中了!

 

不靠磁铁,没有特效,所以,它们是怎么“反重力”的?

大家好我是火箭叔,未来手术可能不用开刀?癌症病灶被会被“声波牢笼’隔空捏碎!因为,它们都陷入了由超声波制造的“悬浮陷阱”里。

这种现象叫做——声悬浮。下面我一口气给你讲清楚,国家实验室正在封存的声波黑科技!

 

首先,咱们需要两个大喇叭,专业点叫换能器,一个朝上,一个朝下面对面。它们发出的是超声波,就是频率特别高、已经超出我们人耳听力的那种“尖叫”。当这两个喇叭发出的声波精准对上,就像两个武林高手在比拼内力,会形成一种特殊的“僵持”状态——驻波。

这个驻波呢,就像在空气里画出了一道道看不见的“栅栏”。这些栅栏由高压区(波腹)和低压区(波节)像糖葫芦一样交替串起来。高压区空气分子挤得密密麻麻,低压区则稀稀拉拉。

 

关键来了!当你把那些小泡沫球或者水滴,小心翼翼地放进这个声波栅栏里时,奇妙的事情发生了。因为声波可不是软绵绵的,它会产生一股实实在在的力,叫声辐射力。于是,在高压区,密集的空气分子像无数个小拳头,“邦邦邦”地猛捶小球;在低压区,拳头少了,捶得就轻了。但是,小球待在低压区的时候,它受到的“捶打”最平均——来自上下两个高压区的捶打力量差不多大小,正好互相抵消了!这就相当于在上下左右各个方向都达到了一个微妙的平衡点,也就是我们说的“陷阱”。重力想把它往下拉?没门!声波这个无形的“大手”在下面稳稳地托着它呢,就像刚才画面里那些小球一样,它们稳稳地悬停在空中了。水滴也是同样的道理,只不过它更“水灵”——不经打,形状会随着声波微微颤动。

 

说实话,声悬浮实验的视觉效果真的是很酷炫。可除了酷炫,它能干点啥正经事吗?当然可以!

首先,它能玩“无容器魔法”。你想啊,有些材料特别娇贵,碰到容器壁就会变质或者起反应。比如制药厂要制造超精密的微胶囊药物,或者实验室研究一些高纯度、怕污染的特殊材料,用声悬浮把它们“定”在半空中操作,全程不沾边,又干净又精准!芯片制造里那些微小部件,悬浮着处理,效果也更好。

其次,它能模拟太空环境中的微重力!科学家想研究一滴液体在失重状态下怎么变形、怎么混合?以前非得发射火箭不可。现在好了,用声悬浮在地面就能创造出类似的效果。NASA和欧洲航天局早在上世纪80年代就用这招研究液滴了,并且帮人类理解恒星和行星是怎么“长大”的,这可比太空实验省老鼻子钱了。

 

当然未来,我觉得这项技术还能玩得更野:比如隔空取物—— 科学家已经在尝试用更复杂、更聚焦的声波阵列,像“声波镊子”一样,更灵活地操控多个微小物体,甚至让它们在空中旋转、跳舞。想象一下,未来实验室里,研究员隔空“抓取”和组装微型零件,连手套都不用戴!比如声波手术刀,高度聚焦的强大声波本身就有能量,想想超声波碎石。未来结合悬浮定位,会不会发展出更精密的非接触式手术工具?用声波隔空“雕刻”或者处理病变组织?还比如隔空送药,既然能悬浮药滴,未来能不能开发出体内使用的微型声悬浮器?比如,把药物精准地悬浮、输送到身体里某个特定位置再释放?这可比吃药片打针精准多了!

 

所以你看,从让泡沫球“反重力”的炫酷小把戏,到制药、芯片、太空研究的大帮手,再到未来可能打开“隔空操作”新世界的大门,声悬浮技术,真的是潜力无限!你也再来帮我开开脑洞,看看能想到啥更妙的招儿出来,咱们留言区见。

文章评论发表评论
近期活动与文章

报名

我要报名