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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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聲懸浮變得更為簡(jiǎn)單 已有1人參與
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華盛頓—巴西圣保羅大學(xué)（University of São Paulo）的研究人員制造了一種新型聲懸浮儀器，讓人們比以往更容易控制懸浮在空中的小物體。 作為本周《應(yīng)用物理快報(bào)》的特色封面，該儀器利用聲波在頂部聲源和底部凹形反射器之間的來回反射使聚苯乙烯顆粒懸浮于空中。改變反射器的方向便能使懸浮顆粒移動(dòng)。 以往的研究者們也制造過類似的裝置，但是那些裝置往往要求聲源和反射器之間的“共振”距離是精確固定的，這就使自由控制懸浮物體變得困難。巴西研究組的新型裝置讓“非共振”聲懸浮儀成為可能--也即聲源和反射器之間的距離不需要固定。 這項(xiàng)突破為制造大型的聲懸浮儀奠定了基礎(chǔ)。大型儀器可用來處理有害物質(zhì)和化學(xué)敏感性材料如藥品，也可用來制造新奇有趣的高科技兒童玩具。 “當(dāng)今不少工廠使用數(shù)以百計(jì)的機(jī)器人搬運(yùn)零件，”該課題組的帶頭人Marco Aurélio Brizzotti Andrade說，“那為什么不試著不觸碰地搬移這些零件呢？” 目前Andrade和他的同事們所設(shè)計(jì)的儀器只能移動(dòng)重量輕的顆粒(他們測(cè)試的聚苯乙烯團(tuán)直徑約有3毫米)�！拔覀兿乱徊降挠�(jì)劃是改進(jìn)儀器使之可以移動(dòng)較重的物體，”他說。 Andrade說，近年來，用聲懸浮方法操控小顆粒的研究已取得了顯著的進(jìn)展。 標(biāo)準(zhǔn)的聲懸浮儀是由上部的圓筒向底部的凹形反射器發(fā)射高頻聲波，聲波觸及底部后被反射回來，反射波和入射波彼此疊加最終形成駐波。駐波中聲壓最小點(diǎn)被叫做波節(jié)，如果波節(jié)處的聲壓足夠大, 便可以克服重力使物體懸浮. 第一臺(tái)聲懸浮儀成功地將小顆粒固定在空中的某個(gè)位置，近幾年該領(lǐng)域的新發(fā)展已使科學(xué)家能夠?qū)@些顆粒實(shí)現(xiàn)短距離移動(dòng)。 但這些成功均得來不易。迄今為止，每一種聲懸浮儀在實(shí)現(xiàn)聲懸浮前，聲源和反射器之間的距離都要被精準(zhǔn)地調(diào)試以實(shí)現(xiàn)共振。這意味著二者的距離需要精確地等同于聲波半波長(zhǎng)的若干倍。 而這樣的距離只要改變一點(diǎn)點(diǎn)，駐波便不會(huì)形成，聲懸浮現(xiàn)象也不會(huì)出現(xiàn)。 而巴西研究組制造的新型懸浮儀則不受精準(zhǔn)距離條件的限制。事實(shí)上，在顆粒飛行的時(shí)候，聲源和反射器之間的距離在不斷改變，而聲懸浮現(xiàn)象卻不受影響，Andrade說。 “當(dāng)你開啟懸浮儀的時(shí)候，它就已經(jīng)準(zhǔn)備就緒了，”Andrade 說。（美國(guó)物理聯(lián)合會(huì) 張錚錚） 文章“Particle manipulation by a non-resonant acoustic levitator”的作者是Marco A. B. Andrade, Nicolás Pérez and Julio C. Adamowski。（DOI: 10.1063/1.4905130）。http://scitation.aip.org/content ... 1/10.1063/1.4905130 文章的作者來自巴西University of São Paulo和烏拉圭Universidad de la República。 9020.jpg 9030.jpg |
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2樓2015-05-22 16:46:31
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