声致发光物理

声致发光（sonoluminescence, SL）现象描述的是气泡在液体中受到超声波的挤压而发光的现象。它广泛的存在于自然界，比如口虾蛄使用颚足捕猎以及潜艇推进器产生的气泡中都可能产生声致发光，就连它的发现也是发生在超声波水浴中的一个意外。不过，尽管该现象早在80多年前就被发现（Frenzel and Schultes, 1934），声致发光现象背后的机理仍然没有被完全解释清楚。虽然多泡声致发光（multi-bubble sonoluminescence, MBSL）的机理已经被较为广泛的接受为激发态OH*自由基所导致的化学发光现象，由超声波共振捕获的气泡形成的单泡声致发光（single bubble sonoluminescence, SBSL）迄今还有很多未解的问题。该现象发生在气泡的塌缩过程中，预估发光的时间在几十到几百皮秒（ps）。它的谱线是宽频连续的，在很多情况下光强在低于200nm时还在提高。因为空气和水几乎会吸收所有200nm以下的光，这也使得准确估算SBSL的温度几乎不可能，目前研究者们对于SBSL的温度估算跨越从不到10000 K到10⁹ K的多个数量级，而与之对应的则是从冲击波到聚变形形色色的理论解释。该现象另外一个特性是它在水温接近0°C时的亮度远高于室温，由于深海的温度大多在2°C左右，声致发光的这一特性可能会带来潜在的探测技术。本课题组主要研究SBSL的成因，采用放大成像、干涉、时域空间域转换等方法来研究气泡成分、液体成分等因素对SBSL的光强和光谱的影响，寻找SBSL的空间各项异性、时间非对称性等证明或证伪某些机理的性质，摸索SBSL的产生机制和物理原理。

相关研究人员：

王钧雷研究员/system/go.jsp?treeid=1187&apptype=content&urltype=news.NewsContentUrl&param=wbnewsid%3D2395

房常峰副研究员/system/go.jsp?treeid=1188&apptype=content&urltype=news.NewsContentUrl&param=wbnewsid%3D2398

Lu Deng教授 （网页链接，待更新）

相关图片：

声致发光的理论模型（见Reference#1）	相机镜头下的单气泡声-光现象

相关研究论文：

1. Peterson, F. B. & Anderson, T. P. Light emission from hydrodynamic cavitation. Phys. Fluids, 1967. 10: p. 874–879.

2. Putterman, S., Evans, P. G., Vazquez, G. & Weninger, K. Is there a simple theory of sonoluminescence?. Nature, 2001. 409: p. 782–783.

3. Lohse, D., Cavitation hots up. Nature, 2005. 434(7029): p. 33-34.

4. Brenner, M.P., S. Hilgenfeldt, and D. Lohse, Single-bubble sonoluminescence. Reviews of Modern Physics, 2002. 74(2): p. 425-484.

5. Xu, H. & Suslick, K. S. Molecular emission and temperature measurements from single-bubble sonoluminescence. Phys. Rev. Lett., 2010. 104: p. 244301.

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