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研究生: 張菀馨
Chang, Wan-Hsin
論文名稱: 單氣泡聲致發光的光譜研究
Spectrum of Single-bubble Sonoluminescence
指導教授: 洪在明
Hong, Tzay-Ming
口試委員: 伊林
I, Lin
王子敬
Wang, Tsz-King
施宙聰
Shy, Jow-Tsong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 58
中文關鍵詞: 聲致發光光譜
外文關鍵詞: Sonoluminescence, Spectrum
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  • 自1990年,Felipe Gaitan 和 Lawrence Crum成功地達到單氣泡(single-bubble)發光現象,不管是國外或國內已經有許多人投入聲致光(sonoluminescence, SL)實驗的探討;不過直到目前,發光的機制仍然沒有定論,實驗數據的詮釋也有很大的爭論。在中研院王子敬教授和林楓凱先生的協助下,我們在清大物理系重新組裝了一套儀器,結合施宙聰和王立邦教授的光學專長,以及化學系黃國柱教授以及物理系果尚志教授的光譜儀技術,在最經濟的預算成本下,成功地量到單氣泡聲致發光的光譜。基於儀器頻率上限,我們將目標放在黑體輻射的理論範疇進行探討與驗證工作。實驗過程為黏貼一壓電材料(PZT)對溶液外部之玻璃瓶產生週期性壓縮,使溶液中的氣體產生空穴效應進而發光,參數為溶液溫度、聲波頻率及振幅大小。實驗中,我們改變不同的溶液及氣體 ─ 水和摻了20 wt%的磷酸溶液中,分別灌入空氣和氬氣,且皆觀察到發光現象和量到其光譜。我們利用黑體輻射和軔致輻射的公式來擬合光譜數據,經過分析發現前者公式比較吻合,得出發光溫度和發光區域大小與文獻數量級相當之結果,由黑體輻射理論可以推估發光時亮點溫度大約在一萬度。


    ch1 緒論 3 1.1 聲致發光簡介 . . . .. . . . . . . . . . . 3 1.1.1 聲致發光的歷史發展 . . . . . . . . . . . 3 1.1.2 聲致發光的特性 . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.3 核融合的可能性 . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 特別的聲致發光現象 . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 槍蝦的祕密武器 . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2 摔瓶子發光 . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.3 試管內的星空 . . . . . . . . . . . . . 10 1.3 研究動機與目的 . . . . . . . . . . . . . 11 ch2 實驗原理 12 2.1 不可壓縮流體中的氣泡運動方程式 . . . . . . . 12 2.1.1 R-P方程式的週期運動特徵 . . . . . . . . 15 2.2 各種參數與發光的關係 . . . . . . . . . . . 17 2.2.1 壓力與頻率 . . . . . . . . . . . . . . 17 2.2.2 液體溫度 . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.3 氣體與液體種類 . . . . . . . . . . . . . 21 2.2.4 發光脈衝時間 . . . . . . . . . . . . . 23 2.3 聲致發光的機制. . . . . . . . . . . . . . 24 2.3.1 衝擊波理論 . . . . . . . . . . . . . . 25 2.3.2 黑體輻射 . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.3.3 軔致輻射 . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3.4 離子體的存在. . . . . . . . . . . . . . 32 ch3 實驗儀器與流程 35 3.1 聲致發光儀器介紹 . . . . . . . . . . . . . 36 3.2 前置作業 . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3 實驗流程 . . . . . . . . . . . . . . . . 47 ch4 實驗結果與討論 48 4.1 ‘使氣泡穩定發光 . . . . . . . . . . . . . . 48 4.2 光譜量測 . . . . . . . . . . . . . . . . .50 ch5 結論與展望 55

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