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資料來源 ： http://tech.big5.enorth.com.cn/system/2006/12/18/001493221.shtml

通常情況下，聲音在水中的傳播速度為1450米/秒，但20年前人們驚奇地發現，當聲波頻率達到幾個太赫茲時，這一頻率下的超聲波在水中的傳播速度竟是上述的2倍多。多年來，科研人員試圖通過建立各種模型來揭示這一問題的本質，但都未獲得成功。不久前，意大利物理學家通過實驗最終以高彈性介質理論成功地解釋了這一現象，解決了困擾物理學20年的難題。該項研究成果發表在近期的《物理學評論快報》上。

　　目前，科學家用兩種理論來解釋超聲波在水中的高速傳播。第一種是高彈性介質理論。該理論認為，超聲波的頻率越高，水的彈性越高並更難移動，成為一種高彈性介質，超聲波在這種介質中的擴散就像在固體中傳播一樣，而聲音在固體中的傳播要比在液體中快得多。

　　第二種理論認為，水是由極輕的氫離子與極重的氧離子交織組成的二元介質，在兩個重量相差很大的二元介質中，經常存在一種特殊形式的超聲波，該超聲波的傳播只在輕原子網中進行。由於該理論在二元氣介質和金屬合金介質中都得到了驗證，因而認為超聲波在水中的高速傳播的現象適合這一理論。

　　雖然上述兩理論對超聲波在水中高速傳播現象的解釋相一致，但在解釋超聲波由正常傳播到高速傳播的過渡方面卻完全不同。意大利物理學家的實驗成功解釋了這一現象。

　　進行這樣的實驗非常困難，因為，目前科學家還沒有研制出能產生實驗所需高頻超聲波的設備。為此，研究人員利用間接的方法來測量超聲波的速度。在實驗中，研究人員用中子流或者X射線輻射水。它們與水分子發生作用，在微小區域產生高速振動，同時發生能量與頻率的傳遞。根據能量與頻率這兩個數據就可以間接計算出聲音的傳播速度。

　　在研究光波與紫外光子的散射過程中，研究人員觀測了頻率從1吉赫到100吉赫范圍內聲音的傳播，首次得到了該頻段聲音傳播速度的資料。實驗准確表明，在逐漸增大頻率(或者降低溫度)的情況下，聲音的傳播速度也逐漸偏離『正常』速度，開始增大。將實驗數據與上述兩個理論對比後，研究人員認為，高彈性介質理論是正確的，二元理論則不成立，從而在實驗上成功解釋了超聲波在水中的高速傳播現象。