听不见的声音

超声波是什么？

如果有人告诉你，声音能切割金属、能洗衣裳、能医牙病，你一定会惊奇；可是，这些话一点也不假。

你知道什么是声音吗？你在大声喊叫时，试把手放在嗓子上摸摸吧；你在敲鼓时，把手指凑到鼓面上去吧：你会发觉它们都在抖动。由于嗓子中的声带或鼓皮发生机械式的振动，把它们旁边的空气激起了波动，这波动在空气中如水浪一样流荡到我们耳中，影响了我们的耳膜，我们就感觉到声音。声音，不单是能在空气等气体中傅播，而且能在液体，固体中傅播。把耳朵贴在地上，可以听见远处的脚步声；把头没在水池中，可以听见水中他处的声音。发出声音来的物体，有的振动得快，有的振动得慢；每秒钟内振动的次数，叫做频率。男人声音的频率低，女人频率高；锣鼓频率低，箫笛频率高；因此男人和锣戴等的声音，我们听起来觉得很粗，而女人和箫笛等的声音，却觉得很尖。

但是，人的听觉却不能感受到全部的声音。声音的频率必须在一定的范围之内，我们才听得到。这范围各人不同，而且和年龄有关。平常人能听到的声音频率范国是自每秒四十次左右起，到每秒一万五千次左右止。频率高得或低得超过了这范围，我们的耳朵就不能感到它。

高频率的机械式的声波，就叫做超声波。

有些动物很有趣，譬如狗等，具有很敏锐的听觉，能感到人所听不到的超声波。驯狗的人常利用这一点，用掩蔽的超声波哨音给狗作信号。

但是更有趣的要算是蝙蝠。我们知道，蝙蝠的视力很差，但是，它在夜间飞行时的辩别方向能力却很强，不会碰到什么障碍物，就是电线或小树枝也不会碰到。甚至把蝙蝠的眼睛弄瞎了，它也仍然能够很好地辨别方向，这是什么道理呢？原来，蝙蝠在飞行时本身就会不断地放出一种短促的超声波。它放出超声波以后便竖起大耳朵收听超声波有没有回声。如果没有回声，表示前面没有障碍物，可以安全飞行。如果有回声，表示前面有障碍物，蝙蝠就马上转换方向飞行。

超声波具有很宝贵的特性：它能很容易穿进气体、液体和固体，自由地在其中傅播开去。科学家和工程师就是利用这一特性，找到了超声波的广泛的用处。

超声波的历史

早在上一世纪，科学上就知道了有一种人听不到的声音。科学家们在实验室内靠了一些专门仪器，能用人工把这些声音转达出来。但是那时还不知道超声波有什么用处。人们不知道怎样利用它；而且仪器也不完善。

1912年，一艘航海大轮船“巨人”，在海洋上跟浮在水面上的冰山相撞，毁掉了。撞毁的消息轰动了全世界。许多实验室和研究所，都开始寻求一种能及时向海员预告危险的仪器。于是超声波才开始应用起来。

科学家们利用的是声音碰到阻碍就反射的特性。这是大家熟知的如普通的回声一样的特性。他们创制了一些专门装置，这种装置能在船前面发射听不出的声波。声波碰到途中的冰山或船只，就反射回来，感觉灵敏的仪器立刻就觉察到这反射回来的声波。海员这才得到一种能在黑夜或浓雾中向他们预告危险的工具。

既然声波能从冰山反射回来，那末它也能同样地从海底反射回来。声音在欢中傅播的速度是知道的。我们知道了声音从船传播到海底再返回船上所经过的时间，就可以准确地判断出海洋的深度。根据这个原理就创造了超声波回声测深器。从前，测量海洋深度时，必须把挂在绳索上的测深锤坠到海里去。这需要很大的努力，而且不是任何时候都能做到的。现在，在海洋上任何地点，都能用回声测深器在几秒钟之内测量出海洋的深度了。

在第二次世界大战之前，超声波很少得到应用。只是在最近几年设计制造了可以发生强力超声波的新仪器以后，超声波的应用范围才无比地扩大起来。现有一种设备，发出来的超声波能有相当于一百万人齐声高喊所产生的强度，这是非常强的。

历格的检查员

超声波有一极好的特性：它能透入固体，如金属、合金和陶器等。现在这种特性正在广泛地用来制造超声波的检查产品质量的仪器。工作人员可以依靠这种专门仪器，来检查机器零件内部有没有毛病。超声波可以很便利地把裂缝、空洞和其他毛病发现出来。

钢板或混凝土墙也可以用超声波来自由地进行检查。因为超声波能透过这些固体，正和光线

能透过玻璃是一样的。苏联学者萨科洛夫教授，创制了一架完全新式的仪器，它不单能发现毛病，而且能看出毛病的轮廓。现在许多物体，对我们说来，已成了“透明的”了。检查人员能象检查玻璃一样看到金属产品中的裂缝。

超声波质量检验器在机器制造业、冶金业和建筑工程中也应用起来了。超声波是最敏锐的、最严格的检查员。在许多技术部门中，它已排挤掉笨重而价格昂贵的X光器械。

超声波能把材料加工

有些材料很容易打孔。比如说钻子很容易钻进木头、轴承和生铁里去。但是，把玻璃、磁器或陶器开孔，却几乎是不可能的事，这些东西会裂缝、会破碎。

但是应用了超声波，就是最“不听话的”材料也会马上变得顺从起来。用超声波不单可以在玻璃、石英和陶器上开圆孔，并且可以开出各种形状的孔来：菱形的、多角形的和星形的。现在甚至于已学会了用超声波切割极硬极硬的合金。

超声波也能把金属作其他的加工。例如，能很容易地把铝焊接起来。铝在平常是很难焊接的：它上面由于空气的接触而生出一层薄膜，很难和焊料接合起来。而超声波能很容易地铲去铝上的这层薄膜，使零件能够焊接上。同样，它也能悍镀不锈钢和钨等等难焊镀的金属。

用超声波洗衣服

连小学生也知道，水银在水中是凝成一粒粒的；油也一样，不和水相混。但是，如把液体用超声波来照射，水银或油马上就慢慢地化成了微小的颗粒，和水混合成为一种性能很好的能保持很久的乳状液。

超声波对液体的这种作用已在各种不同的生产都门中应用起来。靠了超声波的帮助，使皮革的浸制过程加快了八倍，使为生产地下电缆用的织物浸制过程也加速了好多。

超声波是个非常高明的洗衣工人。有人曾进行过这样的试验：把一块布在卤水中煮三个钟头；再拿一块同样的布放在卤水中用超声波照射，十分钟后，这块布却比头一块布白净得多。超声波洗衣机已经制造成功了。

超声波对液体的这种作用，也广泛地应用于无线电工业中。不久以前，在一个制造无线电灯泡的工厂事间中，堆积着大量的细小的阴极管，这些管子都很脏，而且很难洗干净。样样方法都用过了：把它们放在滚热的有机溶解剂中、用专门的刷子刷洗；但是，管中某些部份还是无法洗净。

灵巧的、无孔不入的超声波，钻入了零件中似乎是无法进入的部份，不声不响地工作着，很快就把阴极管在液体里洗净了。

它能抵上十五个到二十个人工，而且远比人洗得细致干净。每六分钟，水盆中就可以拿出九百只洗得非常干净的零件。这使积压着的不洁零件可以洗清。于是，原来无用的阴极管有百分之九十又可以投入生产了。

医生的助手

我们知道，保持我们呼吸的空气清洁，消除空气中的烟、灰尘、及其他有害的杂物，对我们的健康非常重要。超声波在这方面也能给我们以帮助。有一种叫做超声波汽笛的专门装置，能使未燃尽的燃料微粒、灰尘和其他杂物降落在一个特制的槽中。

莫斯科的国立物理治疗研究所有一间研究室里，装置了一架特制的超声波机器。护士拿着附在这架机器上的小金属筒在病人身休上徐徐地移来移去。原来这是在用超声波治病。它能医治发炎、停止某些疾病引起的疼痛。

不久以前，美国造出了医牙齿用的超声波钻孔器。这使牙齿上面的法琅质的手术进行得更快，大大地减轻了疼痛的感觉。

超声波也能用来消毒。它能大量地消减各种微生物。超声波能迅速地割裂微生物的薄膜，因而能把其中含有的液体用来制造防治疾病的血清和疫苗。

医生们正在设法利用超声波的反射特性来替瞎子创造一种随身携带的仪器，让他们走路时能够观察方向，免得碰到障碍。

好求知的人类，一年年更深入地钻进了自然界的秘密。在我们这时代，技术飞快地发展着。这几年来，人类已使原子能为自已服务，应用了奇妙的半导体，发明了复杂的计算机。在这许多突出的工作中，超声波的研究也与着重要的地位。

目前科学家们正在和工程师门在一起合制着一种新的经济实用的发电机——一种价廉物美的用电声振动来发电的机器。

（根据苏联“青年一代”1956年第2期译写）