ULTRASUONI

ULTRASUONI (XXXIV, p. 641)

Le ricerche più recenti sulle proprietà delle oscillazioni ultra-acustiche sono dominate dall'uso di frequenze notevolmente elevate e dalla elaborazione di tecniche sperimentali fondate sull'effetto Lucas e Biquard.

Siccome alle alte frequenze (da 1 milione a 100 milioni di periodi al secondo) corrispondono lunghezze d'onda assai piccole (da 1,5 millimetri a 15 micron, nell'acqua) si è potuto sperimentare in condizioni che ricordano quelle dell'ottica geometrica. Per di più, essendo la potenza emessa da una sorgente di vibrazioni proporzionale al quadrato della frequenza, si sono ottenuti agevolmente fasci di radiazione la cui intensità supera i 50 Watt/cm².

L'effetto Lucas e Biquard consiste nella proprietà dei sistemi di onde ultra-acustiche di comportarsi come un reticolo ottico. Se infatti un mezzo trasparente, per es. l'acqua, è percorso dagli ultrasuoni questi provocano variazioni dell'indice di rifrazione aventi carattere periodico nello spazio, oltre che nel tempo, talché il mezzo risulta otticamente stratificato e si comporta come un reticolo quando sia attraversato dalla luce ortogonalmente alla direzione di propagazione degli ultrasuoni. L'effetto anzidetto consente di determinare agevolmente le lunghezze d'onda degli ultrasuoni, e quindi le loro velocità di propagazione, misurando uno degli angoli secondo i quali viene diffratto un pennello luminoso.

Mediante disposizioni sperimentali relativamente semplici, è stato altresì possibile fruire della diffrazione della luce per rendere visibili i fasci di radiazione ultra-acustica e verificare, fra l'altro, le leggi inerenti alla riflessione, alla rifrazione, all'assorbimento della radiazione (figg. 1 e 2).

Gli studî più recenti sulla propagazione degli ultrasuoni nei gas, nei liquidi e nei solidi, mentre hanno in taluni casi confermato leggi note, hanno in altri casi messo in evidenza particolarità non previste. Così nei liquidi puri il coefficiente di assorbimento ha valori notevolmente superiori a quelli predetti dalle teorie classiche; si è pure trovato che in talune mescolanze di liquidi sia la velocità di propagazione sia il coefficiente di assorbimento presentano anomalie non spiegabili esaurientemente.

Tra le attuazioni pratiche più recenti sono da ricordare le seguenti: a) Modulazione della luce. Quando un pennello di luce attraversa un mezzo stratificato dagli ultrasuoni avviene che il flusso luminoso che compete agli spettri di diffrazione, è funzione dell'intensità degli ultrasuoni: risulta quindi possibile modulare la luce a frequenza acustica se si modula alla stessa frequenza il generatore elettrico che alimenta la sorgente ultraacustica. Di tale possibilità ci si è valsi per esperimenti di fotofonia e per costituire la parte ottica di ricevitori televisivi. Se invece un pennello di luce attraversa un mezzo stratificato da onde ultrasonore stazionarie la luce diffratta risulta modulata a frequenza doppia di quella degli ultrasuoni. Ciò ha consentito di costruire stroboscopî per frequenze che raggiungono i 200 milioni di periodi al secondo. b) Verifica della omogeneità dei solidi. Si sono costruiti apparecchi destinati all'esame dei materiali metallici per verificare se nel loro interno esistono irregolarità di struttura (bolle d'aria, fratture, ecc.). Alcuni di essi si fondano sull'uso di una sorgente ultrasonora che invia nel metallo treni d'onda che sono riflessi più o meno bene secondo che esistono o no le irregolarità di struttura. c) Concentrazione degli ultrasuoni con sistemi diottrici. Usufruendo di materiali plastici, che presentano resistenza acustica caratteristica di valore confrontabile con quella dei liquidi, si sono costruite lenti che permettono di ottenere intensità di radiazione ultra-acustica circa 100 volte più grande di quella emessa dalla sorgente (vedi fig. 2). d) Depolimerizzazione di composti organici. Questa consiste nell'abbassamento del peso molecolare di taluni composti per azione degli ultrasuoni. Partendo, ad es., dal polistirolo si ha una riduzione del peso molecolare da 150.000 a 50.000.

Nel campo degli studî di carattere naturalistico sono da segnalare i risultati ottenuti esaminando il grido emesso dai pipistrelli. Si è trovato che esso è costituito da una successione di segnali a frequenza ultrasonora (circa 50.000 hertz) della durata di circa un duecentesimo di secondo, che vengono emessi periodicamente, a intervalli di alcuni decimi di secondo: Tali segnali servono all'animale per evitare gli ostacoli servendosi della eco che questi riflettono.

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