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声学是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的物理学分支学科。媒质包括各种状态的物质,可以是弹性媒质也可以是非弹性媒质;机械波是指质点运动变化的传播现象。声学发展简史 声音是人类最早研究的物理现象之一,声学是经典物理学中历史最悠久,并且当前仍处在前沿地位的唯一的物理学分支学科。 从上古起直到19世纪,人们都是把声音理解为可听声的同义语。中国先秦时就说“情发于声,声成文谓之音”,“音和乃成乐”。声、音、乐三者不同,但都指可以听到的现象。同时又说“凡响曰声”,声引起的感觉(声觉)是响,但也称为声,这与现代对声的定义相同。西方国家也是如此,英文的的词源来源于希腊文,意思就是“听觉”。 世界上最早的声学研究工作主要在音乐方面。《吕氏春秋》记载,黄帝令伶伦取竹作律,增损长短成十二律;伏羲作琴,三分损益成十三音。三分损益法就是把管(笛、箫)加长三分之一或减短三分之一,这样听起来都很和谐,这是最早的声学定律。传说在古希腊时代,毕达哥拉斯也提出了相似的自然律,只不过是用弦作基础。 1957年在中国河南信阳出土了蟠螭文编钟,它是为纪念晋国于公元前525年与楚作战而铸的。其音阶完全符合自然律,音色清纯,可以用来演奏现代音乐。1584年,明朝朱载堉提出了平均律,与当代乐器制造中使用的乐律完全相同,但比西方早提出300年。 古代除了对声传播方式的认识外,对声本质的认识也与今天的完全相同。在东西方,都认为声音是由物体运动产生的,在空气中以某种方式传到人耳,引起人的听觉。这种认识现在看起来很简单,但是从古代人们的知识水平来看,却很了不起。 例如,很长时期内,古代人们对日常遇到的光和热就没有正确的认识,一直到牛顿的时代,人们对光的认识还有粒子说和波动说的争执,且粒子说占有优势。至于热学,“热质”说的影响时间则更长,直到19世纪后期,恩格斯还对它进行过批判。 对声学的系统研究是从17世纪初伽利略研究单摆周期和物体振动开始的。从那时起直到19世纪,几乎所有杰出的物理学家和数学家都对研究物体的振动和声的产生原理作过贡献,而声的传播问题则更早就受到了注意,几乎2000年前,中国和西方就都有人把声的传播与水面波纹相类比。
扫描电声显微镜是一种多功能、高分辨率的显微成像仪器,兼具电子显微术高分辨率和声学显微术非破坏性内部成像的特点,拥有广阔的市场应用前景。2011年3月7-14日,中科院上海硅酸盐研究所研制的纳米热学-声学显微镜成像系统亮相国家“十一五”重大科技成就展,并引起了业内人士、专业媒体多方面关注。 据了解,该项目负责人殷庆瑞研究员以自行研制的材料和器件为核心技术,已成功研发出多台具有自主知识产权的大型科学仪器设备,如扫描电声显微镜(SEAM)、扫描探针声学显微镜(SPAM)、扫描热学显微镜(SThM)、激光-光声测量仪、超声雾化器等。其中,扫描电声显微镜创新性地将电子显微术(SEM)与声学显微术(SAM)“合二为一”,现已荣获国家技术发明二等奖、国际工业博览会银奖以及中科院自然科学一等奖等殊荣。 近年来我国科技经费投入持续增长,每年取得的科技成果有3万多项,但多数成果却陷入了“成果-证书-鸡肋”的尴尬状况。虽然目前科学成果商品化面临诸多问题,但也有不少成功范例,殷庆瑞研究员扫描电声显微镜的成功商品化便是其中之一。据悉,目前,该款仪器已成功更新至第IV代,分辨率达到200nm,已出口到美国、德国、日本、台湾、新加坡等地,成为“我国大型科学仪器出口到发达国家和地区的一个成功范例”,被誉为“全球唯一成熟的商品化扫描电声显微镜”。 随着材料科学朝着纳米及精细复合方向发展,功能器件则越来越小型化、集成化,这就对材料及功能器件的评价表征方法提出了日益严峻的考验;为应对这一挑战,殷庆瑞研究员课题组目前已成功研制出扫描探针声学显微镜与扫描热学显微镜,现正在研发电-声-热显微镜“三合一”技术。 近日,仪器信息网就声学显微镜成像技术与仪器的研制、应用、产业化等问题,专门采访了中科院上海硅酸研究所殷庆瑞研究员。 更多精彩内容:近场声学显微镜成熟商品的“中国创造”—访中科院上海硅酸盐研究所殷庆瑞研究员http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/06/201106210920_300691_1899109_3.jpg中科院上海硅酸盐研究所殷庆瑞研究员http://bimg.instrument.com.cn/lib/editor/UploadFile/20116/2011620192355875.jpg扫描电声显微成像系统http://bimg.instrument.com.cn/lib/editor/UploadFile/20116/2011620192516447.jpg扫描探针近场压电-声学-热学显微成像系统 其它相关新闻报道: 发展我国电子显微镜产业需循序渐进——访军事医学科学院国家生物医学分析中心张德添教授 风物长宜放眼量——访国家“十一五电镜项目”攻关单位之一、中科科仪张永明总裁
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