Анализ фототермического механизма

Более подробно рассмотрим фототермический механизм, т.к. другие механизмы (фотофизический и фотохимический) имеют незначительное влияние на объект исследования и требуют сложных методов обнаружения и измерения. Под фототермическим механизмом понимается нагревание вещества поглощаемым электромагнитным излучением.

 

Фототермический механизм можно разделить на следующие этапы:

1) Поглощение материалом (сажей) модулированного электромагнитного излучения;

2) Периодические колебания температуры в местах поглощения излучения вследствие периодических колебаний интенсивности излучения;

3) Колебания температуры вызывают колебания давления по закону Шарля:

 

4) Возбуждение акустических волн в среде, окружающей область поглощения излучения вследствие колебаний давления.

 

Анализ частоты звука.

При экспериментах частота звука была больше частоты переменного тока в 2 раза. Теоретические расчёты подтверждают это:

 

 

Происходит удвоение частоты (f) колебаний мощности тока, а значит и колебаний мощности лампы.

 

 

Побочные эксперименты.

Побочный эксперимент №1

Рис. 5 Изучение зависимости громкости звука от расстояния - установка

Рис. 6 Изучение зависимости громкости звука от расстояния – спектр звука

 

Рис. 7 Изучение зависимости громкости звука от расстояния – график зависимости

Побочный эксперимент №2

Рис. 8 Зависимость громкости звука от мощности лампочки – спектр звука

 

Рис. 9 Зависимость громкости звука от мощности лампочки – график

Выводы.

· Причиной звука является фототермический эффект.

· Звук возникает лишь при модулированном излучении.

· На громкость звука влияют: мощность лампочки и расстояние от лампы до банки.

· На частоту звука влияет частота переменного тока.

 

Применение явления.

Фотоакустический эффект используется в следующих областях науки и техники:

· Высокочувствительные методы  газового анализа;

· Дефектоскопия, выявление неоднородностей непрозрачных материалов;

· В биомедицине (фотоакустическая томография):

– Мониторинг гемодинамики (движения крови)

– Выявление повреждений мозга

– Обнаружение рака молочной железы

– Фотоакустическая микроскопия

Рис. 10 Лазерный фотоакустический комплекс, предназначенный для дефектоскопии

Таким образом, фотоакустический эффект используется в современных отраслях науки и техники и является перспективным и полезным для использования.

Список использованной литературы

 

· http://en.wikipedia.org

· Manfred Euler, Kurt Niemann, and Andreas Muller. Hearing Light. Phys. Teach. 38, 6, 356-358      (2000) (ресурс:  uni-landau.de/physik/Hearing%20Light.pdf)

· http://encyclop.ru – Большая Советская Энциклопедия

· http://www.ngpedia.ru/

· Sound by Radiant Energy – A.G. Bell

· X. Wang, et al. (2006). "Non-invasive imaging of hemoglobin concentration and oxygenation in the rat brain using high-resolution photoacoustic tomography"