Борис Кудрявцев: О неслышимых звуках

При рассматривании изображений в ультразвуковом микроскопе следует помнить, что светлые и темные участки их не совпадают со светлыми и темными участками изображений в оптическом микроскопе. Небольшие пустоты в твердом теле, которые мы ожидаем видеть как более светлые участки, в действительности оказываются более темными в силу отражения или поглощения ультразвука. На рис. 73 воспроизведено ультразвуковое изображение стеклянной палочки (слева) и стеклянной трубочки (справа). Стекло пропускает ультразвуковые колебания, и поэтому на изображении палочки имеются светлые участки. Через трубочку, наполненную воздухом, ультразвук не проходит, и поэтому она дает ровную тень.

Ультразвуковой микроскоп позволяет обнаружить дефекты металлических покрытий, нанесенных на кварцевую пластинку. На рис. 74 ясно видны светлые пятна, напоминающие звездочки, — это области, где серебряное покрытие неплотно пристало к пластинке и потому отслоилось. Другим способом обнаружить такие изъяны очень трудно.

Ультразвук весьма чувствителен к изменению плотности вещества. Поэтому струйки нагретой жидкости (рис. IV, в ) будут точно регистрироваться ультразвуковым микроскопом. Инженеры и ученые могут следить за тепловыми потоками, возникающими в жидкостях. Если жидкость прозрачна, пользуются оптическим методом. Для непрозрачных же веществ ультразвуковой микроскоп незаменим. Именно он дает возможность узнать, как надо конструировать различные нагреватели, какую придавать им форму, чтобы тепловые потоки жидкости возможно быстрее переносили тепло и вся жидкость нагревалась равномерно.

Прозрачность воды примерно такая же, как и прозрачность керосина, поэтому оптическими методами трудно получить изображение капелек воды в керосине. Взгляните на рис. IV, б . Ультразвуковой микроскоп обнаружил капельки воды в керосине, и каждая капелька как бы обведена четкой белой рамкой.

Особенно велико значение ультразвукового микроскопа при отыскании дефектов в металле. Даже скрытый глубоко под поверхностью металла изъян не ускользнет от его зоркого глаза. На рис. IV, а показаны ультразвуковые изображения дефектов, обнаруженных на глубине 600 и 110 миллиметров.

Если ультразвуковое изображение наблюдают на поверхности жидкости, оно оказывается выпуклым, как бы объемным. Именно так было получено изображение слова «Москва» (рис. 75), буквы которого были сделаны из тонкой проволоки.

Замечательные свойства ультразвукового микроскопа, о которых мы рассказали, и в первую очередь возможность с его помощью рассматривать в увеличенном виде предметы, скрытые от человеческого взора толстым слоем непрозрачного вещества, обеспечивают широкое применение этого прибора в самых разнообразных областях науки и техники.

То, что рассказано в этой книге, не исчерпывает всех применений ультразвука. Мало рассказали мы об использовании ультразвуков в научных исследованиях. Так, например, изучая распространение ультразвука в газах, можно исследовать процессы, происходящие при соударении газовых молекул. Физики знают, что при этом молекулы переходят в особое «возбужденное» состояние. Исследовать подробности процесса, выяснить время жизни возбужденной молекулы, влияние различных добавок к газу и целый ряд других интересных вопросов позволяют ультразвуки.