超声波频率越高是什么原因(频率高于多少是超声波)

我们上一篇有关钻石的保养中提到了钻石的清洗其实是一件非常简单的事情，但是现在很多珠宝店铺中都配有超声波清洗机，清洗首饰起来也是非常的方便，并且作为一种吸引顾客的方式，这种清洗也往往是免费的，但是利用超声波清洗钻石却存在很大的隐患。

在百度百科中是这样对超声波进行定义的：超声波是声波的一种，频率高于20000赫兹，具有很好的方向性、较强的穿透力，并且容易获得较为集中的能量，因此在水中的传播距离较远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石和杀菌消毒等用途。在生物界中，就有很多生物将超声波作为主要的生存工具，例如蝙蝠、海豚等。

从这个定义中我们就可以看出，超声波的频率非常的高，超声波清洗机的基本原理就是通过超声波的发生器产生高频率的超声波，再通过能量的转换器转换成高频率的机械振动传播到清洗剂中。声波本身属于纵波，也就是说传播方向与振动方向是相同的，因此会在超声波在清洗液中疏密相间的向前传播。具体的传播方式如下动图所示。波是向右传播的，但是质点却是左右摆动的，整个介质在不停的压缩、舒张，能量最终以波的形式前进。

超声波这样向前传播的方式会产生负压区（该部分是相对拉张的）和正压区（该部分是相对挤压的），在负压区，由于压强的降低会使得气体在液体中的溶解度降低，从液体中逸出，另一方面，负压区具有强大的拉力足以将液体\"撕开\"，形成一个空洞，这个过程称之为\"空化\"作用。

但是在正压区（压缩区域），当压力达到一定值时，气泡会迅速增大然后突然闭合。并在气泡闭合的瞬间产生冲击波，释放到被清洗物体的周围会产生上千个大气压的瞬间高压，破坏不溶性的脏东西，使他们分散在清洗液中，从而达到清洗的目的。

随着超声波频率的增加，空化作用形成的气泡数量也会呈线性增加，从而产生更多更密集的冲击波，使其进入到更小的裂隙中，从而达到清理死角或者缝隙的目的。看看下面这张动图，就是利用超声波，在高频率的震动下清洗眼镜。

简单来讲，超声波清洗的原理就是利用高频率的振动产生的瞬间高压将脏东西打碎。超声波清洗机具有非常多的优势，省时、省力、节能、高效，最重要的是清洗出来的东西异常干净，成为了很多相关行业非常青睐的一种仪器。

钻石的硬度是众所周知的高，自然界中没有比钻石更硬的矿物了，因此很多人都会认为钻石是坚不可摧的，但这是一个非常大的误区。我们举个身边非常常见的例子吧，你手上的手机以及手机外面的手机壳，两个物品哪个硬度更大呢？毫无疑问，当然是手机了，但是如果将两个物品狠狠的摔在地上会出现什么样的后果呢？同样毫无疑问，手机会被摔得稀碎，而手机壳则会安然无恙，其实这就是硬度与韧性之间的差异，手机的硬度固然很高，但是在受到外界打击力量的时候很容易破碎，但是手机壳靠着更好的韧性，可以很好的保护自己不受伤害。

钻石也是这样的，虽然硬度非常的高，无人能敌，但是在受到击打的时候也是非常容易发生破碎的，我经常会说一句话\"老天给了钻石坚硬的外表，同时也给了它脆弱的内心\"。根据仅有的一点物理化学我们可以很好的理解，如果钻石内部碳原子之间的距离越近，两者之间的结合力就会越强，反之越弱。在钻石的晶体结构中，八面体方向上晶格面网之间的距离最大，联结力也最弱，在受到外力的时候特别容易沿着该方向破裂开来，形成一个相对光滑的平面，钻石的这种性质我们称之为\"解理\"。利用钻石的这种性质就在研究钻石的基础上，沿着钻石的解理方向劈钻了。

钻石除了发育解理以外，部分钻石会发育双晶，双晶我们可以简单的理解为两个或两个以上的钻石晶体按照一定的规律生长了一起，这种规律是要符合结晶学规律，与钻石的结构密切相关。一般情况下，在两个晶体的联结处，质点的排列并不是连续的，同样是一个力学的薄弱面，在受到外力的时候容易发生破裂。下图是钻石较为常见的三角薄片双晶。

前段时间还有人在抖音上大锤砸钻石呢，一锤下去，钻石立刻成了粉末，对大锤没有丝毫的抵御能力。

超声波清洗机高频率的振动其实就是在给钻石一个高频率的外力，刚刚也提到过了，气泡在闭合的过程中，可产生超过1000个大气压的瞬间高压。因此利用超声波清洗钻石的时候实际上是将钻石放置在一个不断敲打它的小锤子下面，这样清洗钻石真的就太危险了。因此，为了保护我们心爱的钻石，远离超声波是大家最好的选择。

红蓝宝石的硬度很高，次于钻石为9，韧性也相对较高，是单晶类宝石里面韧性最好的，因此正常情况下红蓝宝石是不容易受到破坏的，但是红蓝宝石在生长的过程中特别容易形成双晶，而且是聚片双晶（可以理解为是一片一片的红蓝宝石按照一定的规律生长在一起的），另外，红蓝宝石中有一些包裹体沿着一定的结晶学平面出溶出来，同样会在红蓝宝石的内部形成一个结合的薄弱面，因此，当红蓝宝石含有双晶或者包裹体出溶面时，是容易发生破碎的。下图就是红宝石的聚片双晶纹。

祖母绿的硬度相对较高，为7.5-8，但是天然产出的祖母绿有个非常大的问题，就是裂隙过于发育，从而造成祖母绿的加工变得比较困难，这也是祖母绿为什么要经过注油处理的一个重要的原因，一般情况下，矿工们会随身携带一个油桶，将开采出来的祖母绿直接放置在油桶中。所以祖母绿的性质非常脆，怕摔怕碰，前面的内容我们也讲到，超声波的频率越高，气泡越小，气泡会进入到更小的空间中达到清洗的目的，但是这一点对裂隙发育的祖母绿来讲却是致命的，因此祖母绿同样不适用超声波的清洗。下图为注油处理的祖母绿，在裂隙出可见明显的蓝色闪光。

除了刚刚提到的贵重宝石，那些具有解理、裂理或者具有脆性的宝石其实都不太适用超声波的清洗，例如月光石、拉长石、辉石、方解石、萤石、菱锰矿、托帕石等。

好了，关于钻石的清洗问题就分享到这里，希望对大家有所帮助。要记住，千万不要\"清洗一时爽、眼泪纵横恨半生\"。