高频声激励下可见毛细波的起始

值得注意的是，流体液滴的界面在暴露于声波时会产生可见的毛细波。例如，一个小的（$\sim\! 1 \mu$L） sessile 液滴在 $\sim\!10^6$~Hz 及更高频率的声波弱驱动下，会以低至 $\sim\!10^2$~Hz 的频率振荡。我们测量了此类液滴对 6.6~MHz 超声的界面响应，以深入了解跨越这些巨大不同时空尺度的能量传递机制，所用方法为高速显微数字透射全息术——一种以纳米空间分辨率和微秒时间分辨率捕获三维表面动力学的独特方法。我们表明，低频毛细波是通过声辐射压力与流体界面演化形状之间的反馈机制被驱动产生的。声压分布在液滴的驻波腔中，随着流体界面形状响应界面上存在的分布压力而改变，驻波场也改变形状，反馈产生腔内声辐射压力分布的变化。我们提供了明确基于该提出机制的物理模型，并针对全息术获得的微尺度液滴界面动力学以及使用微粒子图像测速法获得的内部压力分布的直接观测结果验证了使用该模型的模拟。压力-界面反馈模型准确预测了毛细波出现时的振动幅度阈值、随后毛细波的振幅与频率，以及导致毛细波的 sessile 液滴内驻波压力场的分布。