1866 年,德国科学家孔特(Kundt)首先报道了谐振管中的声波能够悬浮起灰尘颗粒的实验现象。
1933 年波兰物理学家巴克斯(Bücks)等人利用声辐射力作用下水雾的分布实现了声场可视化,并成功地悬浮起多个直径为 1~2mm 小水滴。
1934 年,加拿大物理学家金(King)计算了理想流体中刚性小球受到的声辐射力,从而揭示了声悬浮是高声强条件下的一种非线性现象。
1964 年,美国明尼苏达州立大学的汉森(Hanson)等人根据金的理论设计建造了一台用于单个液滴动力学行为研究的声悬浮装置。
1975 年,美国科学家威马克(Whymark)将声悬浮用于空间实验的定位,并研究了铝、玻璃及聚合物在无容器条件下的熔化和凝固过程。
现在,人们可以通过声悬浮方法,实现各种金属材料、无机非金属和有机材料的无容器处理,开展液滴动力学、材料科学、分析化学和生物化学等方面的研究。
声波是介质中压强周期性振动的传播. 当介质振动较弱时, 声波可近似看成简谐波, 而简谐波声压的时间平均值是零,所以无法对声场中的物体提供持续且有特定方向的压力.但在高声强条件下,声波会表现出不同于简谐波的非线性效应, 并且可以对声场中的物体提供长时间尺度下特定方向的压力,称为声辐射力.
在这个声悬浮装置中, 发射源和反射器间的声压会形成驻波. 声压的波节处正好是声辐射力的平衡位置,当水滴偏离波节时会受到指向波节的回复力,因此作用在水滴上的声辐射力能够克服水滴的重力将其固定在波节 (偏下) 的位置上.
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