Der Schallstrahlungsdruck in Flüssigkeiten

Zusammenfassung

Es wird zunächst über Versuche berichtet, welche die beim Durchtritt eines Ultraschallstrahls durch die Grenze zwischen zwei Flüssigkeiten auftretenden Schallstrahlungsdruckwirkungen betreffen. Solche Wirkungen ergeben sich auch im Falle zweier Flüssigkeiten gleichen Schallwiderstandes, obgleich in diesem Falle der Durchgang durch die Grenzfläche ohne Reflexion erfolgt. Die Richtung der auftretenden Kräfte ist, unabhängig von der Richtung, in welcher der Schall durch die Grenze hindurchtritt, stets derart, daß eine Bewegung in der Richtung zur Flüssigkeit größerer Schallgeschwindigkeit hervorgerufen wird. Im Anschluß an diese Versuche wird eine einfache Theorie des Schallstrahlungsdruckes in elastischen Flüssigkeiten gegeben, deren Zustandsgleichung dem Hookeschen Gesetz entspricht. Es zeigt sich dabei, daß ein eigentlicher Schallstrahlungsdruck in elastischen Flüssigkeiten nicht existiert. Die Kräfte, welche die als Wirkung des Schallstrahlungsdruckes aufgefaßten Erscheinungen bewirken, haben ihren Sitz ausschließlich an der Grenze des Schallstrahls gegen die ruhende Flüssigkeit. Das Zustandekommen dieser Kräfte wird anschaulich erklärt. Durch die infolge der Teilchenverschiebung veränderte Dichteverteilung wird der zeitliche Mittelwert des in der Richtung senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung wirkenden Druckes erniedrigt und dadurch das Gleichgewicht mit der ruhenden Flüssigkeit gestört. — Es wird auf die Notwendigkeit hingewiesen, zwischen zwei Arten der Definition des Schallstrahlungsdruckes zu unterscheiden. Der Rayleighsche Schallstrahlungsdruck ist die Differenz des Druckes auf den Kolben gegenüber dem in der Flüssigkeit bei gleicher mittlerer Dichte im Ruhezustand herrschenden Druck. Er hat je nach der Zustandsgleichung des Mediums verschiedene Werte und verschwindet im Falle des Hookeschen Gesetzes. Der Langevinsche Strahlungsdruck dagegen, die Differenz zwischen dem Druck auf den Kolben und dem Druck an einem Punkte, in welchem die Flüssigkeit in Ruhe ist, ist stets gleich der Energiedichte.