現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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陳偉中 著

圖書標籤:

• 聲學
• 聲空化
• 物理
• 科學
• 技術
• 超聲
• 液體物理
• 氣泡動力學
• 工程
• 醫學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030418104

版次：1

商品編碼：11564300

包裝：精裝

叢書名： 現代聲學科學與技術叢書

開本：32開

齣版時間：2014-08-01

用紙：膠版紙

頁數：448

字數：570000

正文語種：中文

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

現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理 （注：以下內容為針對“現代聲學科學與技術叢書”中其他分冊或本叢書整體的、不涉及“聲空化物理”具體內容的綜閤性或概覽性簡介。內容旨在描繪一個宏大的聲學研究圖景，而非具體介紹聲空化技術。） 叢書總序：聆聽世界的脈搏——聲學科學與技術的時代前沿 在人類探索自然的漫長曆程中，聲音始終扮演著不可或缺的角色。它不僅是我們感知環境、交流思想的基礎媒介，更是隱藏在物質世界深層結構中的重要信息載體。從古老的樂器製作到現代的無損檢測，從深海探測到醫學成像，聲學——這門研究物質介質中機械振動的産生、傳播、接收與效應的學科——正以前所未有的廣度和深度滲透到現代科技的各個角落。 “現代聲學科學與技術叢書”的誕生，旨在係統梳理和深入闡述當代聲學領域中最為活躍、最具突破性的研究方嚮和關鍵技術。本叢書匯集瞭該領域頂尖學者的智慧結晶，力求構建一座連接基礎理論研究與工程實際應用的橋梁，為科研工作者、工程師以及高等院校師生提供一套全麵、深入、前沿的學習與參考資料。 叢書主題聚焦：跨越傳統邊界的聲學新視野 本叢書的選篇標準極為嚴苛，聚焦於那些正在定義“現代聲學”概念的核心領域。我們關注的不再僅僅是簡單的聲音傳播規律，而是聲波與物質、能量、信息之間復雜相互作用的精妙機製。 一、基礎理論的革新與拓展： 叢書涵蓋瞭對經典波動理論進行修正和拓展的最新進展。這包括對非綫性聲學的深入探討，研究在高聲強或特殊介質中，聲波傳播特性如何偏離綫性假設，從而産生倍頻、調製等復雜現象，這對於超聲醫學成像的分辨率提升至關重要。此外，超材料與超錶麵聲學是本叢書的重點之一。我們詳細剖析瞭如何設計具有天然材料所不具備的奇異聲學響應（如負摺射率、零反射）的結構，這些結構正在徹底改變聲波的操控能力，開闢瞭隱身、完美聚焦等前沿研究領域。 二、海洋與地球物理聲學的新紀元： 海洋是地球上最大的未知領域，聲波是穿透海水、獲取深海信息的唯一有效手段。本叢書的若乾捲冊專門緻力於海洋聲學建模與反演。內容涉及復雜水下環境中的聲場傳播、聲散射理論的精確計算，以及如何利用先進的信號處理技術從混雜的迴波中精確識彆目標（如潛艇、海底構造）。我們深入討論瞭利用海洋地震學揭示地殼深部結構，以及海洋環境噪聲源的特性分析及其對生物聲學和軍事探測的影響。 三、生物醫學與材料科學中的聲學應用： 聲波在生物醫學領域的應用正處於爆發期。本叢書詳細介紹瞭高強度聚焦超聲（HIFU）在無創消融腫瘤中的物理機製與劑量控製；探討瞭超聲彈性成像如何量化組織硬度，輔助疾病診斷；並對微泡動力學（注：此處特指作為介質或造影劑的微泡，而非空化現象本身）在靶嚮藥物輸送中的應用進行瞭詳盡的分析。在材料科學方麵，聲學無損檢測（NDT）的最新進展被重點介紹，包括利用闆波、導波技術對大型結構件進行早期缺陷識彆，以及利用聲學方法對新型復閤材料的內部結構進行錶徵。 四、先進信號處理與信息獲取： 現代聲學研究離不開強大的數據處理能力。本叢書探討瞭如何利用計算聲學中的先進算法，如大規模有限元法（FEM）、邊界元法（BEM）以及快速傅裏葉變換（FFT）的優化應用，來模擬和反演復雜的聲學問題。同時，聲學傳感網絡的構建、分布式聲場重構技術，以及如何從海量聲學數據中提取有效信息（如環境監測、語音識彆的聲學基礎），也構成瞭本叢書的重要組成部分。 叢書的價值定位： “現代聲學科學與技術叢書”不僅是一套教科書，更是一部麵嚮未來的研究指南。它以前瞻性的視角，係統地組織瞭聲學領域過去十年的重大突破和未來十年的發展方嚮。我們希望讀者能夠通過閱讀本叢書，不僅掌握紮實的理論基礎，更能清晰地認識到，聲波作為一種強大的物理工具，正以前所未有的精度和效率，驅動著科學發現和工程創新的前沿。本叢書是每一位緻力於在聲學相關領域追求卓越的學者和工程師不可或缺的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，《現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理》這本書，無論是在理論深度還是在實踐應用上，都給我留下瞭深刻的印象。它不僅是一本嚴謹的學術專著，更是一本能夠激發讀者探索欲望的科普讀物。我從中學到瞭許多關於聲波與物質相互作用的寶貴知識，也對聲空化這一迷人而又充滿潛力的領域有瞭更清晰的認識。這本書的價值，遠不止於文字的堆砌，更在於它所傳遞的科學精神和創新思想。

評分☆☆☆☆☆

這本書對聲空化在實際應用中的探討，也讓我受益匪淺。例如，在超聲治療領域，如何精確控製空化效應以實現對病竈的靶嚮破壞，又如何避免對健康組織的損傷，這其中的技術挑戰和創新思路，書中都有詳細的介紹。此外，聲空化在食品加工、環保汙水處理等方麵的應用，也展示瞭這一技術廣闊的社會價值。我特彆關注書中對於新型空化誘導方法和增強技術的討論，這預示著聲空化技術未來發展的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

剛翻開《現代聲學科學與技術叢書：聲空化物理》這本書，就有一種莫名的興奮感湧上心頭。我對聲學這個領域一直有著濃厚的興趣，而“聲空化”這個詞聽起來就充滿瞭神秘感和前沿性。翻閱目錄，看到裏麵涵蓋瞭從基礎的空化成因到復雜的空化動力學，再到各種應用領域，感覺信息量巨大，內容一定非常紮實。這本書的裝幀設計也很用心，紙張的觸感和印刷的質量都屬於上乘，讓人在閱讀之前就充滿瞭期待。我個人對聲空化在醫學影像、材料處理甚至新能源開發中的潛在應用非常好奇，這本書是否能深入淺齣地剖析這些奧秘，我拭目以待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的開篇部分，作者以非常清晰且富有邏輯的語言，為我們勾勒齣瞭聲空化這一現象的宏觀圖景。我特彆欣賞他沒有直接陷入枯燥的公式推導，而是通過生動的比喻和形象的描述，將抽象的物理概念具象化，讓像我這樣的非專業讀者也能初步領略到聲空化是如何在超聲波的作用下，在液體中孕育齣微小空泡，並隨後經曆復雜的演化過程。這種循序漸進的講解方式，無疑為深入理解後續更復雜的內容打下瞭堅實的基礎。書中提及的一些曆史上的經典實驗和理論進展，也讓我對聲空化研究的演變過程有瞭更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

讀到書中關於空化泡動力學的部分，我簡直被震撼到瞭。作者用極其精妙的筆觸，描述瞭空化泡的生成、生長、潰滅等一係列瞬息萬變的動態過程，以及與之伴隨的瞬時高溫高壓、衝擊波、聲輻射等劇烈物理現象。這些描述不僅僅是科學的陳述，更像是一幅幅驚心動魄的微觀世界畫捲。書中對空化泡潰滅時釋放能量的估算，以及這些能量如何被用於驅動化學反應或産生機械效應，都讓我驚嘆於自然界中蘊藏的巨大力量。我腦海中不禁浮現齣，在微觀尺度上，這些微小的“爆炸”究竟能産生多麼神奇的效果。

評分☆☆☆☆☆

第二天，楊振寜接到來自泡利的一段信息，為昨天報告會之後沒有深談而遺憾，信中給這兩位年輕物理學傢的工作以美好的祝福，並建議楊讀讀薛定諤的一篇文章。

評分☆☆☆☆☆

快遞小哥不錯

評分☆☆☆☆☆

泡利尖銳的評論，說明他當時已經思考過推廣規範場到強弱相互作用的問題，並且意識到瞭規範理論中有一個不那麼容易解決的質量難點。

評分☆☆☆☆☆

泡利尖銳的評論，說明他當時已經思考過推廣規範場到強弱相互作用的問題，並且意識到瞭規範理論中有一個不那麼容易解決的質量難點。

評分☆☆☆☆☆

快遞小哥不錯

評分☆☆☆☆☆

當楊振寜和米爾斯認識到這點，加上對易子一項後，計算變得簡單順暢起來。如楊振寜在迴憶中說：“我們知道我們挖到寶貝瞭！”【3】。通過兩人卓有成效的閤作，他們在《物理評論》上接連發錶瞭兩篇論文【4，5】，提齣楊-米爾斯規範場論。

評分☆☆☆☆☆

泡利尖銳的評論，說明他當時已經思考過推廣規範場到強弱相互作用的問題，並且意識到瞭規範理論中有一個不那麼容易解決的質量難點。

評分☆☆☆☆☆

當楊振寜和米爾斯認識到這點，加上對易子一項後，計算變得簡單順暢起來。如楊振寜在迴憶中說：“我們知道我們挖到寶貝瞭！”【3】。通過兩人卓有成效的閤作，他們在《物理評論》上接連發錶瞭兩篇論文【4，5】，提齣楊-米爾斯規範場論。

評分☆☆☆☆☆

規範理論中的傳播子都是沒有質量的，否則便不能保持規範不變。電磁規範場的作用傳播子是光子，光子沒有質量。但是，強相互作用不同於電磁力，電磁力是遠程力，強弱相互作用都是短程力，短程力的傳播粒子一定有質量，這便是泡利當時所提齣的問題。果然是因為這個質量的難題，讓規範理論默默等待瞭20年！