О неслышимых звуках: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

О НЕСЛЫШИМЫХ ЗВУКАХ

ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА

Открытые в начале XX века ультразвуки нашли сейчас широкое применение в самых разнообразных областях науки и техники. Они помогают обнаруживать подводные лодки и различные препятствия на дне морей и рек, используются для промера глубин, для контроля качества металлических конструкций и деталей, для очистки воздуха, в медицине и фармацевтической промышленности и т. д.

О том, что такое ультразвуковые волны, о способах их получения, свойствах и применении и рассказывает книга специалиста в области ультразвуков профессора доктора химических наук Б. Б. Кудрявцева «О неслышимых звуках».

В настоящем издании, по сравнению с первым, вышедшим в 1954 году, книга дополнена рядом новых разделов, отражающих последние достижения науки (например, «Ультразвуки и металлургия», «Чудесный термометр», «Автоматический анализатор» и др.), и снабжена приложением, которое даст возможность желающим самостоятельно построить простейший ультразвуковой генератор.

ОТ АВТОРА

Эта небольшая книга посвящена описанию успехов молодой, быстро развивающейся отрасли знания.

Открытые в самом начале XX века неслышимые звуки сразу привлекли к себе внимание исследователей, работающих в самых различных областях науки и техники. Насчитывается уже несколько тысяч научных работ, посвященных изучению свойств неслышимых звуков и их практическому применению.

В истории развития науки о неслышимых звуках видная роль принадлежит советским ученым. Наша страна является родиной практического использования ультразвуков. Впервые их применил в своих исследованиях великий русский физик Петр Николаевич Лебедев. С тех пор наши соотечественники идут в первых рядах исследователей неслышимых звуков, открывая все новые возможности их применения в практике.

Следить за развитием науки так же интересно, как читать увлекательный роман. Каждый из нас может назвать книгу, от которой ему трудно было оторваться. Вспомните, с каким волнением следили вы за судьбой героя, как радовались его удачам, как горевали, когда судьба была к нему жестока. Вспомните, как хотелось узнать его дальнейшую участь, как старались вы догадаться о том, что ожидает его впереди, чего ему удастся добиться и что из его начинаний останется незавершенным.

То же самое испытываешь, когда следишь за развитием науки, пытаешься заглянуть в ее завтрашний день.

В этой книге мы расскажем о различных открытиях в области неслышимых звуков. Может случиться так, что некоторые из описанных в этой книге применений неслышимых звуков не оправдают в дальнейшем возлагаемых на них надежд. Вполне возможно, что, объясняя действия ультразвука, мы совершим ошибку. Когда эта ошибка обнаружится, придется возвратиться назад и начать работу снова… Вспомним тогда слова Карла Маркса о том, что «в науке нет широкой столбовой дороги, и только тот может достигнуть ее сияющих вершин, кто, не страшась усталости, карабкается по ее каменистым тропам».

Если кто-либо из читателей заинтересуется применением неслышимых звуков и захочет попробовать свои силы, участвуя в развитии этой области знания, перед ним распахнутся двери в необъятный и увлекательный мир научных исследований.

Изучение неслышимых звуков в настоящее время представляет необозримое поле деятельности для исследователей природы, открывает огромные возможности для применения творческих сил человека.

Советские воины могут быть уверены в том, что наши ученые, вдохновляемые великими идеями Коммунистической партии, с честью выполнят возложенные на них задачи, используют все достижения науки в целях дальнейшего укрепления могущества нашей социалистической Родины.

Глава 1.

МИР ЗВУКОВ

Мир, в котором мы живем, наполнен звуками. Лишенный звуков, мир был бы неизмеримо беднее. Наше представление о лесе неразрывно связано с пением птиц, шумом деревьев; о поле — со стрекотаньем кузнечиков; о море — с рокотом волн, шумом прибоя; о городе — с его характерным многообразием звуков, называемым «городским шумом», в котором сливаются в своеобразную симфонию отдаленные гудки паровозов, трамвайные звонки, обрывки человеческой речи или музыки, приглушенный гул многочисленных фабрик и заводов.

Очень давно человек научился находить приятные сочетания звуков — создавать музыкальные мелодии. Музыка справедливо считается одним из старейших видов искусства. Чарующее действие музыкальных мелодий породило много поэтических легенд. Наши предки приписывали звукам даже волшебные свойства. Они считали, что музыка может усмирять диких зверей, сдвигать с места леса и скалы, удерживать потоки воды, успокаивать разбушевавшуюся стихию. Уже в глубокой древности научились создавать музыкальные инструменты. На египетских памятниках мы встречаем изображения музыкантов, играющих на флейтах и арфах.

Древние народы заложили и основу науки о звуке, или, как мы теперь говорим, акустики. Первые акустические опыты, сведения о которых дошли до нас, принадлежат греческому философу и ученому Пифагору, жившему две с половиной тысячи лет назад.

С тех пор человек прилагал много усилий для того, чтобы узнать природу и свойства звуков. И вот постепенно к концу XIX века установилось мнение, что о звуке мы знаем практически все. Казалось, что в акустике можно только пояснять уже известные явления, пользуясь более совершенными приборами, с меньшей ошибкой определять величины, которые, хотя и грубо, были уже определены раньше, но открыть что-либо новое нельзя.

Это было неверно.

Наше знание окружающего мира непрерывно расширяется и углубляется, «…и если вчера, — как учит нас В. И. Ленин, — это углубление не шло дальше атома, сегодня — дальше электрона и эфира, то диалектический материализм настаивает на временном, относительном, приблизительном характере всех этих вех познания природы прогрессирующей наукой человека. Электрон так же неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна…» (Соч., т. 14, стр. 249).

Оказалось, что и мир звуков хранил тайны, о существовании которых не догадывался человек. В то самое время, когда ученые склонялись к мысли о том, что в акустике все выяснено, была открыта новая увлекательная страница знания, была открыта дверь в неизвестное до тех пор царство природы — царство неслышимых звуков.

Это открытие имело большое значение для развития науки. Узнав свойства и особенности неслышимых звуков, человек с успехом использовал их как средство дальнейшего проникновения в тайны природы. Они стали помощниками человека.

Свойства ультразвука без знакомства с обычными, слышимыми звуками понять нельзя. Поэтому мы очень кратко расскажем читателю, что же известно о природе и свойствах обычных, воспринимаемых ухом звуков.

Прислушаемся к тем звукам, которые проникают в наше сознание, как только мы проснемся. Вот, например, раздался гудок заводской сирены.

Что произошло в тот момент, когда возник звук гудка?

Машинист открыл клапан, и сжатый воздух стремительно вырвался наружу, расширился, занял значительно больший объем. Подстегнутые толчком, сместились мельчайшие частицы воздуха — молекулы. Но уйти далеко молекулы не могут. Резко подавшись вперед, они смешиваются с молекулами слоев воздуха, расположенных перед ними, и поджимают их. Поэтому в соседних слоях воздуха на ничтожное мгновение окажется гораздо больше молекул, чем было раньше. Это означает, что давление в них на мгновение возрастет, воздух станет плотнее.