Az ultrahangok

Ismeretes, hogy fülünk csak azokat a hanghullámokat fogja fel, melyeknek rezgésszáma 20.000-et nem múlja felül. Ha a rezgéskeltő rezgésszáma ezen a határon túlmegy, akkor ultrahangról beszélünk. Ilyent többféleképen lehet előállítani. Ha gyantázott posztóval acéldrótot dörzsölünk, vagy 10 cm hosszú acélrúdat középen befogunk és egyik végét megütjük, akkor ultrahang keletkezik.

De a legjobb módszer az elektroncsöves rezgéskeltő, amellyel alkalmas kvarckristályt rezgésbe hozunk. A kvarclemez az összenyomáskor a két szemben levő lapon ellenkező töltésű lesz, ha pedig kiterjed, akkor a töltés jele mindkét lapon ellenkezőre változik.

Ha a kristály térfogata periódikusan változik, akkor a töltés is periódikusan változó. Ez a piezoelektromosság. Megfordítva, ha a kristály két lapját ellenkező töltéssel látjuk el, akkor a kristály összehúzódik vagy kiterjed. Ennek alapján a kristályt rezgésbe lehet hozni. A lemez két lapját két fémelektróddal kötjük össze, ezeket pedig az elektroncsöves hullámkeltő útján periódikusan feltöltjük. A kristály rezgésének amplitudója akkor legnagyobb, ha a kristály saját mechanikai rezgésszáma megegyezik a hullámkeltő rezgésszámával.

Ilyen módon Hopwood az ultrahangokkal igen érdekes jelenségeket állított elő. 5 nmm vastag, köralakú, körülbelül 7 cm átmérőjű kristályt használt. Egyik oldalán vastag ólomelektród volt, másik oldalán vékony rézlemez, az egész pedig transzformátorolajba mártva. Az olajban az elektródokat nagy feszültséggel lehet megterhelni és így az amplitudó nagy lesz. A hullámkeltő 3 kilowatton, rezgésszám a másodpercenként 500.000 vagy még több.

A vízben keletkező hullámokat R. W. Boyle úgy mutatta ki, hogy opálüveglemezre kokszport hintett és ezt a lemezt a hullámnyalábba helyezte. A por sávok mentén állt össze. Ezek a sávok az álló hullámok csomóvonalai, távolságuk, amely a kísérletben 1-2 mm volt, a hullámhossz fele.

Ez az edény és a kristály méreteihez képest oly kicsi, hogy a hullámok a fényhullámok tulajdonságait mutatják. Sík- és gömbtükörrel a visszaverődést, lencsével a törést lehet előállítani. Ha a hullámok pentánból transzformátorolaj felé haladnak, akkor teljes visszaverődés keletkezhet. A polározás kivételével az összes optikai jelenségeket ki lehet mutatni.