超聲是什麼,它為什麼能溼化空氣?我們知道,超聲屬於聲的範疇。可是人耳能感知的聲音頻率範圍是16～2×104赫,低於16赫的聲波稱為次聲波,高於2×104赫的稱為超聲波。次聲和超聲人耳都聽不到,但作為一種物理量,次聲和超聲都包含著很大的機械能,超聲霧化器正是利用了這個特點。水在超聲波的作用下,一會兒受壓變密,一會兒受拉變疏。在疏密交替的過程中,水很容易形成許多小水泡,並很快破裂,在破裂時將吸收的能量釋放出來。這在物理學上稱為「空化作用」,在空化作用下,水泡進一步被分裂成更多霧狀的小水滴,「雲霧」於是形成了,然後再靠超聲波定向壓強將其噴起。
在實際過程中,霧化器的超聲波是由一種換能器產生的,它是霧化器的核心。其工作原理是把電能轉化為超聲波,再利用超過波與水作用產生雲霧。在換能器的電路中大多採用電晶體電容三點式振蕩器,進而獲得高達1.65兆赫的高頻振蕩電流,用來激勵浸於水中的壓電陶磁換能片。當壓電陶磁片以同樣高的頻率振動時,就可以產生超聲波,使霧化器進入工作狀態。
其實,超聲波的用途十分廣泛。這是因為除了能溼化空氣外,它還有很多可貴的性質。可以用在工業、農業、海洋、軍事和日常生活中。例如超聲波與液體作用產生的空化作用,可以產生小氣泡,它們釋放的能量能像「小刷子」一樣,有很強的去汙作用,工業上常用來清洗精密儀器,這是普通清洗方法難以辦到的。利用超聲波的穿透性和反射性,我們可以製造出超聲波探測儀,用於金屬探測和人體探測。當超聲波發射後,它能穿透物體或人體內部。如果在中途遇到結構異常時,它會通過反射波顯示出來,故超聲波常被稱為醫師和維修人員的好助手。
茫茫大海,天水連成一片;水下暗礁險灘,水面波濤洶湧。在軍事和航海領域,若依賴發射電磁波的雷達系統,則將困難重重。這是因為光和電磁波在水中容易被大量吸收而傳不了多遠,原在陸地上被稱為「千裡眼」的雷達,在水中卻成了「近視眼」。而超聲波在水中則有著無法比擬的優勢,它可以按一定方向直線前進,傳到幾十公裡、甚至幾千公裡之外。故利用超聲波作為發射源的聲納儀,被廣泛地裝置在軍艦、潛艇、海輪、漁船上,用來探測海底情況、搜索可疑目標,甚至在惡劣的氣候下導航;也可以用來調查漁業資源,追捕魚群,增加捕魚量。
在農業和生物學上,超聲波還有一個特殊的用途,即促進植物的生長和種子發芽。人們通過長期的實驗觀察,發現超聲振動會對植物種子產生類似摩擦的作用,這樣能使種子外殼改善透氣、透水性;超聲波還能促使種子內貯存的澱粉、脂肪和蛋白質結構改變,使水的親和力增加,有利於種子在生長過程中的養料吸收;超聲波還可殺滅隱藏在種子身上的致病菌,更利於種子的茁壯成長。
當然,不同種類的植物都有自己喜歡聽的「超聲音樂」,也就是說它們對不同頻率和強度的超聲波敏感。只要處理得當,就能明顯提高產量。據科學的實驗證明,象棉花種子接受超聲波後能提前3天吐絮,結出的棉桃又大又好;象巨大的蘿蔔、黃瓜、捲心菜等,與超聲波處理過它們的種子也不無關係。另外還有不少糧食作物和蔬菜瓜果的種子,經超聲波處理後,這些農產品都能獲得好收成。
隨著人們對超聲本質的更深刻認識,超聲波對人類的貢獻也越來越大。需要指出的是,如果應用不當,超聲對人體和生物體有一定的危害性,如過大的超聲能使組織損傷、眼晶狀體混濁;過長照射種子反而造成減產或死亡,這是需要引起注意的。