作为一种特殊现象，单泡声致发光(SBSL)自90年被报道发现以来一直受 到人们的广泛关注，物理学界称每次闪光的气泡都表现为极端条件下的声学、流 体动力学、光学、等离子和量子物理学的奇妙实验室。 能形成稳定的单泡声致发光的所有实验参数的可能组合，称单泡声致发光的 相空间。事实上，稳态声致发光受众多实验条件的影响，其相空间主要包括：驱 动声场的振幅、环境压强、驱动频率、液体温度、液体密度、液体粘滞度及表面 张力、溶解在液体中的气体成分及远离气泡处的气体浓度。实际上，能产生稳态 单泡声致发光的相空间是非常狭小的，它的建立涉及了气泡内部和外部液体之间 的气体交换扩散过程，化学反应之间的微妙的相互作用等，为明确SBSL相空间， 我们从理论和实验两方面定量的进行了研究以理解这些参数关系。 我们引入Lo¨fstedt et al.的近似气体扩散平衡条件与Rayleigh-Plesset方程联 立，数值求解了纯水中气体的扩散平衡，发现要得到稳定的扩散平衡c∞/c0需 达到10-3量级，这与得到公认的实验情况不符。引入Hilgenfeldt的化学分解假设 理论发现可以很好的解释这一差异，同时也从理论上证实了该假设的合理性。在 本章的最后我们通过不同声压下的R0- c∞/c0理论相图，对相空间的声压范围 给出了限定，声压Pa～(1.3atm-1.5atm)为宜。 在国内首次将荧光光谱含氧量计引入声致发光研究用以测定水中的空气含 量C∞,并结合激光Mie散射测量与干涉法测球谐振声场声压技术，得到了不同 含气浓度下，气泡平衡半径R0与驱动声压Pa之间的相图。验证了扩散平衡、化 学分解假设理论，并且实验与理论两者取得了很好得一致性。同时为得到稳定的 可供研究SBSL相空间提供了可靠的依据。 对SBSL气泡内部最大温度与声压的对应关系给予了一定的分析，采用绝热 模型粗略估算了SBSL气泡的温升曲线，发现在完成氩净化后气泡温度有一个明 显的跃变，然后开始随声压增大迅速上升。在该温度跃变处放大对比了不同含气 量情况的细节，表明这一温度的跃变广泛存在于单泡声致发光现象之中，同时跃 变的中心处温度为9000K左右，即泡内双原子分子气体的分解温度，这也验证 了氩净化的存在。进一步对跃变处(发光起始位置)迟滞现象开展了研究：着c ∞/c0的增加，所有的平衡曲线移向更低的声压，且开始SL的声压和结束SL的声 压都降低。不管怎样，因为开始SL的声压的下降比结束SL的声压下降更迅速， 迟滞区域更小了。进一步增加水中的含气量，迟滞现象消失。 对SBSL适合的液体参数中的黏滞影响，进行了初步研究，采用甘油和水 的不同质量配比，探讨了随粘度增加气泡半径变化过程—膨胀、压缩、崩溃、回 弹几个阶段的影响，及相位的变化。在粘度较高的情况还发现了M-SBSL现象， 并对M-SBSL与S-SBSL和MBSL的关系进行了一些讨论，认为M-SBSL是两 者的一个过渡状态，是从单泡研究转向多泡的一个途径。 同时我们还应用ANSYS语言，对球形谐振腔进行了仿真，分析了谐振腔的 振动模态，讨论了球形谐振腔瓶颈水位对谐振声场的影响和不同施加声压方式对 声场的影响。并通过简单实验进行了验证，对今后的研究具有一定的指导意义。 关键词：单泡声致发光、Mie散射、相空间、含气量、迟滞环、 粘度、氩净化、扩散平衡