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声致发光是一种将声能转变为光能的现象。当超声波通过液体时,液体中的气泡周期性地膨胀、塌缩,泡内能量大量积聚,产生高温高压,从而引起发光的现象称为声致发光。本文在一系列声致发光实验的基础上,研究了单泡声致发光和多泡声致发光之间的联系,单泡声致发光的脉冲宽度以及在一个发光周期内的细节。
根据以往的实验现象,人们常常以光谱中是否出现线状光谱来区分单泡声致发光和多泡声致发光。尽管科学家们在极暗的和抖动的单泡声致发光中观察到特征谱线,但均不是通常意义下的单泡声致发光。我们在工作液体中溶解了一定量的稀有气体,用较小的驱动声压驱动,测量到了稳定明亮的单泡声致发光中的OH*分子基团、Na原子以及稀有气体原子的发射谱线,并研究了这些谱线的相对强度与声场的驱动声压以及溶液中的稀有气体含量的相关性。驱动声压越小,溶液中的稀有气体含量越高,线状光谱在总光谱中所占比例就越大。多泡声致发光中的线状光谱的参数相关性与单泡声致发光中的相同。声致发光中出现线状光谱应该是泡内温度较低的体现。单泡和多泡声致发光的光谱具有相同的特征,以往实验中所表现出来的区别应是来自于二者泡内温度的不同。
其次,我们用条纹相机测量了硫酸中单泡声致发光的脉冲宽度,这一数据远远大于水中单泡声致发光的脉冲宽度。硫酸中单泡声致发光的气泡比水中单泡声致发光的气泡大,泡内发光物质多,所以经历的发光时间比较长,脉冲宽度比较宽。
最后,用条纹相机和光谱仪级连测量了硫酸中单泡声致发光的时间相关光谱。我们发现,在一个周期的发光过程中,光谱从长波段不断蓝移,同时伴随着稀有气体线状光谱的消失。当温度上升到最高时,发光熄灭,没有测量到降温过程。气泡中最高的黑体辐射拟合温度比一个周期内的平均温度高一个数量级。