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內容簡介

　　《現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理》圍繞聲空化介紹相應的物理學知識和應用技術。在連續介質力學的理論框架裏，介紹均勻流體中的聲傳播理論、不同流體中的界麵行為以及振動錶麵的聲輻射問題等。重點介紹Rayleiph氣泡動力學模型的建立、修正和求解。闡述過程由淺入深、循序漸進，從無阻尼、無驅動的小幅脈動氣泡開始，然後引入阻尼、驅動，得到描述聲空化泡脈動的Rayleigh-Plesset方程，最後把理論推廣到可壓縮流體和非球對稱情形。非綫性是氣泡動力學的一個重要特徵，為此，《現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理》介紹空化泡脈動的周期、倍周期、多周期和}昆沌特徵，以及氣泡動力學方程的數值求解。
　　聲空化是一種強聲效應，圍繞強超聲波的激發，《現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理》介紹材料的彈性、介電性和壓電性，以及超聲波電源相關的電路理論；而作為強聲産生的效應，專門介紹當前熱門課題聲緻發光；最後，介紹進入各行各業的聲空化應用技術，其中包括超聲清洗、超聲粉碎、超聲滅菌、超聲萃取、聲化學、超聲治療學和包膜微氣泡及其臨床應用。
　　《現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理》可供聲學專業的高年級本科生、研究生做為教材使用，也可做相關科研人員的參考資料。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
第2章 液體中的聲波
2.1 理想流體中的聲波理論
2.1.1 Euler方程
2.1.2 Bernoulli方程
2.1.3 連續性方程
2.1.4 守恒形式的流體力學基本方程
2.1.5 物態方程
2.1.6 過程方程
2.1.7 理想氣體的絕熱指數
2.2 聲波方程的求解及其簡單解
2.2.1 聲波方程的微擾展開
2.2.2 綫性化聲波方程
2.2.3 邊界條件和初始值
2.2.4 綫性聲波方程的簡單解
2.3 聲場的能量
2.3.1 能量
2.3.2 能量密度
2.3.3 能流和能流密度
2.4 聲波在界麵上的行為
2.4.1 銜接條件
2.4.2 反射定律和摺射定律
2.4.3 聲全反射
2.4.4 反射係數和透射係數
2.4.5 聲阻抗
2.5 聲輻射
2.5.1 球麵聲輻射理論
2.5.2 輻射聲波的強度
2.5.3 聲輻射阻抗
2.6 黏性流體中的聲波
2.6.1 流體中的應力張量
2.6.2 Nevier一Stokes方程
2.6.3 麯綫坐標係中的微分運算
2.6.4 球坐標下的Navier-Stokes方程
2.7 場和物質運動
2.7.1 Euler體係流體理論
2.7.2 Lagrange體係流體理論
2.7.3 Euler體係和Lagrange體係之間的相互轉換
2.7.4 Euler體係和Lagrange體係的物理量的區彆

第3章 電一超聲波能量轉換
3.1 晶體壓電性的微觀機理
3.2 晶體的彈性
3.2.1 應力張量和應變張量
3.2.2 廣義Hooke定律
3.2.3 六維矢量錶示的應力和應變張量
3.2.4 Young模量、切變模量和Poisson比
3.2.5 彈性體中的彈性能量密度
3.3 晶體的介電性
3.3.1 極化的量子微觀機理
3.3.2 極化率張量
3.3.3 介電常數張量
3.3.4 電介質中的電能量密度
3.4 晶體的壓電性
3.4.1 壓電效應和逆壓電效應
3.4.2 壓電常數
3.4.3 壓電方程
3.4.4 壓電晶體中的能量密度
3.4.5 機電耦閤係數
3.5 超聲換能器
3.5.1 電聲轉換元件
3.5.2 變幅杆原理
3.5.3 超聲換能器
3.5.4 壓電換能器的等效電路
3.5.5 壓電換能器的阻抗頻率特性
3.5.6 壓電換能器的阻抗匹配
3.6 超聲功率放大器
3.6.1 放大器的種類和特性
3.6.2 D類放大器
3.6.3 頻率跟蹤電路
3.6.4 超聲波發生器

第4章 液體的空化
4.1 空化閾值
4.1.1 理想空化和有核空化
4.1.2 空化泡的形狀
4.1.3 錶麵張力
4.1.4 彎麯液體錶麵的附加壓力
4.1.5 空化核
4.1.6 有核空化和Blake空化閾值
4.2 聲空化
4.2.1 超聲空化
4.2.2 水力空化
4.2.3 水翼空化
4.2.4 螺鏇槳空化
4.2.5 水錘空化
4.3 空化效應
4.3.1 空蝕現象
4.3.2 空化噪聲
4.4 空化強度
4.4.1 驅動聲壓描述空化強度
4.4.2 空化效應描述空化強度
4.4.3 空化強度錶

第5章 氣泡動力學
5.1 綫性氣泡動力學
5.1.1 氣泡的自由運動
5.1.2 有阻尼的氣泡運動
5.1.3 有驅動有阻尼的氣泡運動
5.2 Rayleigh氣泡動力學
5.2.1 有限幅度脈動的自由氣泡
5.2.2 Rayleigh方程
5.2.3 Rayleigh-Plesset，方程
5.2.4 可壓縮流體的氣泡動力學方程
5.3 Rayleigh方程的綫性化
5.4 氣泡的參數振動
5.4.1 強迫振動和參數振動
5.4.2 氣泡的綫性參數振動
5.5 非球形氣泡動力學理論
5.5.1 非球形的初始氣泡
5.5.2 非球形的驅動壓力
5.6 Rayleigh-Plesset方程的數值求解
5.6.1 Euler方法
5.6.2 預報一校正方法
5.6.3 Runge-Kutta積分
5.6.4 步長控製和方法
5.6.5 氣泡動力學的數值解
5.7 氣泡脈動的測量
5.7.1 Mie散射技術
5.7.2 差頻積分成像技術
5.7.3 數字移相頻閃成像技術
5.7.4 雙路Mie散射技術

第6章 聲緻發光
6.1 多泡聲緻發光
6.1.1 多泡聲緻發光的實驗觀察
6.1.2 多泡聲緻發光光譜
6.1.3 多泡聲緻發光特徵光譜的參數相關性
6.1.4 多泡聲緻發光的溫度相關性
6.1.5 錶麵活性劑對多泡聲緻發光的影響
6.1.6 多泡聲緻發光的機理
6.2 超聲懸浮
6.2.1 聲懸浮現象
6.2.2 聲輻射壓力
6.2.3 液體中空化泡的聲懸浮
6.3 單泡聲緻發光
6.3.1 聲諧振腔
6.3.2 作液體的除氣和溶氣
6.3.3 單泡聲緻發光的實驗觀察
6.3.4 單泡聲緻發光的脈衝形狀
6.3.5 單泡聲緻發光的連續光譜
6.3.6 單泡聲緻發光的特徵光譜
6.3.7 單泡聲緻發光的時間相關光譜
6.3.8 單泡聲緻發光的參數相關性
6.4 聲緻發光機理
6.4.1 單泡聲緻發光的可能機理
6.4.2 單泡和多泡聲緻發光
6.5 非直接的聲光效應
6.5.1 聲緻熒光
6.5.2 聲緻化學發光

第7章 聲空化應用技術
7.1 超聲清洗
7.2 超聲粉碎
7.2.1 超聲細胞粉碎
7.2.2 與傳統細胞粉碎技術的比較
7.2.3 超聲細胞粉碎的樣品相關性
7.3 超聲滅菌和空化滅菌
7.3.1 超聲滅菌
7.3.2 空化滅菌
7.3.3 組閤滅菌
7.4 超聲萃取
7.4.1 萃取原理
7.4.2 萃取過程
7.4.3 超聲液液萃取
7.4.4 超聲固液萃取
7.5 聲化學
7.5.1 聲化學反應器
7.5.2 聲化學的作用機理
7.5.3 水相聲化學反應
7.5.4 有機聲化學反應
7.6 超聲治療學
7.6.1 體外衝擊波碎石
7.6.2 高強度聚焦超聲刀
7.7 包膜氣泡及其在醫學中的應用
7.7.1 超聲造影劑
7.7.2 包膜氣泡模型
7.7.3 超聲靶嚮給藥
參考文獻
索引

前言/序言

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寄齣文章之前，1954年的2月，楊振寜應邀到普林斯頓研究院作報告，正逢泡利在高研院工作一年。當楊在黑闆上寫下他們將A推廣到B的第一個公式時，“上帝鞭子”開始發言瞭：“這個B場對應的質量是多少？”，急得楊振寜一身冷汗，因為這個問題一針見血地點到瞭他們的“死穴”。之後泡利又問瞭一遍同樣的問題，楊隻好支支吾吾地說事情很復雜，泡利聽後便冒齣一句他常用的妙語：“這是個很不充分的藉口”。當時的場景使楊振寜分外尷尬，報告幾乎作不下去，虧得主持人奧本海墨齣來打圓場，泡利方纔作罷，之後一直無語【6】。

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當年的楊-米爾斯理論，雖然沒有真正解決強相互作用的問題，但卻構造瞭一個非阿貝爾規範場的模型，為所有已知粒子及其相互作用提供瞭一個框架，後來的弱電統一、強作用、直到標準模型，都是建立在這個基礎上。即使是尚未統一到標準模型中的引力，也完全可以包括進規範場的理論之中。如今，六十多年過去瞭，“對稱支配相互作用”，已經成為理論物理學傢的一個堅定信念。所以，可以毫不誇張地說：楊-米爾斯規範理論，對現代理論物理起瞭“奠基”的作用。

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