第三章

波動聲波

波動（簡稱波）波機械波：電磁波：物質波：它們產生的機制各不相同，性質上也有本質的區別，但也有許多共同的規律，如反射、折射、干涉等。

本章以機械波為例介紹波的一般性質。即振動狀態的空間傳播水波、聲波、地震波等；光波、無線電波、X射線等；與實物粒子相聯系的波。

條件一、機械波的產生波源：作機械振動的物體機械振動以一定速度在彈性介質中彈性介質：承擔傳播振動的物質由近及遠地傳播出去，就形成機械波。123456789101112彈性介質細繩上波的產生說明(1)波動中各質點并不隨波前進。在波動過程中，傳播的只是質點的振動狀態。p點t時刻的振動狀態和o點時刻振動狀態相同波動是相位的傳播。對波是質點振動狀態在的傳播的正確理解至關重要。細繩op

振動曲線tsyx波動曲線(波形圖）(2)波動曲線與振動曲線不同。波面二、

波的幾何描述在波傳播過程中，任一時刻介質中振動相位相同的點聯結成的面。波面也稱為波陣面。波面球面波波面波前在某一時刻，波傳播到的最前面的波面。波面為球面的波稱為球面波波面為平面的波稱為平面波顯然，波面上所有點的振動狀態都相同，但振動狀態相同的點不一定在同一波面上。表示波傳播方向的射線稱為波線。球面波波面波線波線波面波線平面波四.波長周期頻率和波速波線上相鄰的振動狀態相同的兩點間的距離。xu即波源作一次完全振動，波前進的距離?；蛘卟▌釉谝粋€周期內傳播的距離。波長(λ)波的周期就是波源振動的周期。單位時間內通過波線上某一點完整波長的個數。波的頻率就是波源振動的頻率。頻率與周期的關系為振動狀態在介質中的傳播速度。波速與波長、周期和頻率的關系為一個完整的波通過波線上的某點所需的時間。(1)波的周期和頻率與介質的性質無關；一般情況下，與波源振動的周期和頻率相同。(2)波速大小決定于介質的性質（彈性和密度），與波的頻率無關。介質密度越大，波速越小；彈性越好，波速越大。說明簡諧波:

波源做簡諧振動，在彈性介質中傳播形成的波。簡諧波又稱為余弦波或單色波。

波面為平面的簡諧波(本章主要討論內容）平面簡諧波①主要討論在無吸收（即介質不吸收所傳播的能量）、各向同性、均勻無限大介質中傳播的平面簡諧波。說明簡諧波的特點：②平面簡諧波的特征：各質點振動的頻率相同、振幅相同。波所到之處所有質點都做同頻率的簡諧振動。一、平面簡諧波的波動方程（波函數）

實驗證實：對于平面簡諧波其波線相互平行，且各波線上波的傳播情況相同，因此任選取一波線，研究這一波線上波的傳播規律就可以了。xyP稱為平面簡諧波的波函數（或波動方程或波動表達式）簡諧振動物體其振動規律用振動方程表示，即注意：x軸正向可以與波線方向相同也可以相反。u如何研究波線上波的傳播規律？yxxPO已知一、平面簡諧波的波動方程（波函數）點O的振動狀態點

Pt

時刻點

P的振動狀態

時刻點O的振動狀態P點在t時刻的位移為波函數或波動方程波動方程：描述各質點振動位移隨質點平衡位置和時間t的變化關系研究波的傳播規律等就是要得到波函數。如何求得波函數？

要想得到波函數，需要三個條件：①已知波的傳播方向；②波速；③某點振動方程。xxPO

從時間看,t時刻P點振動位移與時刻O點的振動位移相同；從相位看，t時刻P點的相位與時刻O點的振動相位相同;“-”號表示P點處質點振動相位較O點處質點相位落后P點波函數或波的表達式沿x軸正向傳播的平面簡諧波，設原點振動方程為：P點振動比O點振動晚沿x軸正向傳播的平面簡諧波波函數平面簡諧波的波函數波函數的其它形式一、平面簡諧波的波函數（波函數）yxxPO

上式為沿x軸正向傳播的平面簡諧波的波函數。二、幾點重要說明：1.如果坐標原點的振動方程為則平面簡諧波的波函數yxxPO

2.如果已知坐標為點的振動方程yxxPO

.xxPO

從時間看,t時刻P點振動位移與時刻O點的振動位移相同；從相位看，t時刻P點的相位與時刻O點的振動相位相同;“+”號表示P點處質點振動相位較O點處質點相位超前P點波函數或波的表達式3.沿x軸負向傳播的平面簡諧波，設原點振動方程為：P點振動比O點振動早沿x軸負向傳播的平面簡諧波波函數

(1)

當x=x0為定值，有y=y(t)表示x0處質點的振動方程三、波函數的物理意義yxxPO

下面我們以沿x軸正向傳播的平面簡諧波的波函數為例介紹：

(2)

當t=t0為定值，有y=y(x)給出了t0時刻不同質點離開平衡位置的位移，即該時刻的波形。yx任意兩質點x1

和x2振動的相位差為：yxOx1x2三、波函數的物理意義

(3)

如果x和t

都在變化，表示不同時刻各質點的位移。如果知道波的傳播方向和t時刻的波形圖，我們可以：①畫出下一時刻的波形；②得到各個質點振動速度方向。t時刻的波形Oyxt+Δt時刻的波形它說明波的傳播是波形沿波傳播方向以波速平移，即行波。三、波函數的物理意義四、關于波函數的問題波函數是本章的重要內容，關于波函數問題主要有兩大類：第一類問題為已知波動方程，求波的波速、波長、周期、頻率和波的振幅以及某一質點的振動位移和振動速度等。例1一平面簡諧波沿x軸正方向傳播，已知其波函數為

求：

①波的振幅、波長、周期及波速；

②x=5m處質點振動位移和速度。比較法(與標準形式比較）標準形式波函數為比較可得解：①波的振幅為②第二類問題為已知波的傳播方向、波速、某一點振動方程等，求波函數及某一點振動位移和速度等。如圖，在下列情況下試求波函數：(3)若

u沿x軸負向，以上兩種情況又如何？例2

(1)以

A為原點；(2)以

B為原點；BA已知A點的振動方程為：

A點振動方程為：以A為原點，在x軸上任取一點P，AP距離為x則波函數為：解：PBA

(2)

B點為原點：以

A為原點：以

B為原點：波函數為:PBA

PBA

(3)若u沿x軸負向

一平面簡諧波沿x軸正方向傳播，已知振幅0.01m，周期為2.0s

波長為

2.0m。在t=0時，坐標原點處的質點位于平衡位置沿y軸的正方向運動。求:（1）波動方程；（2）x=0.5m

處質點的振動方程。 例3解：則波動方程為x=0.5m處質點的振動方程波速坐標原點處質點振動方程為由題意可知例4：已知：

,t=0的波形如圖所示求：1.振幅、波長和波的周期。

2.波函數(波動表達式）?

解：1.由圖可知由波速、波長及周期之間關系2.坐標原點處質點振動方程波函數為一、波的能量前面介紹了波的概念和波函數：波就是振動狀態的傳播。O點t時刻的振動狀態P點P點在t時刻振動狀態和O點在t-△t時刻振動狀態相同！波的傳播過程也是能量的傳播，接下來我們討論能量問題。研究波的能量時，把介質分成許多很小的體積元，如果知道每個體積元波的機械能，則所有體積元機械能的和就是波在介質中傳播時的機械能。一、波的能量以細棒中的平面簡諧波縱波為例討論波的能量s,ρu

整個細棒分成許多體積很小部分，由于體積很小稱為體積元。則所有體積元機械能的和就是波在細棒中傳播時的機械能。其關鍵是求出任意一個體積元中波的能量。xx△xux△xxuxxy△x+△y

體積元中波的能量就是體積元的動能和勢能之和。一、波的能量1.體積元的動能uxxy△x+△yux△xx

考慮體積元的動能時，由于體積元很小，可以把體積元看成質點，其振動動能就是體積元的動能，即介質密度為ρ與時間、位置有關，是一個具有周期性的變量2.體積元的勢能可以證明：在同一體積元的動能和勢能總是完全相等，且同相位的。即一、波的能量ux△xxuxxy△x+△y體積元本身形變具有的勢能，為體積元的勢能，即體積元總機械能△E周期性的變量上下抖動振速=0v振速最大v形變最小形變最大t時刻波形t+dt未起振的體積元定性分析以繩中橫波為例將一軟繩劃分為多個長度相等的體積元波動中各體積元產生不同程度的彈性形變，具有彈性/形變勢能pEr各體積元以變化的速率上下振動，具有變化的振動動能vEkr一、波的能量說明在波的傳播過程中，介質中任一體積元的動能和勢能總是等值同相的。xyOAB速度最小，形變也最小速度最大，形變也最大A點體積元的動能、勢能同時達到最??；B點體積元的動能、勢能同時達到最大。與彈簧振子的振動能量變化規律是不同的。一、波的能量說明⑵在波的傳播過程中，介質中任一體積元的機械能不守恒,這說明了波是能量的傳播。體積元的機械能uxxy△x+△y體積元機械能隨時空周期性變化，表明體積元在波傳播過程中不斷吸收和放出能量；因此，波動過程是能量的傳播過程。波動過程中能量的傳播速度也是波速。二、波的強度體積元的機械能

在波的傳播過程中，單位體積介質中的機械能稱為波的能量密度，用w表示波的能量密度也是時間和空間的函數。1.能量密度：2.平均能量密度:

單位體積中的機械能在一個周期內的平均值，用表示平均能量密度與體積元的位置無關。（因為是平均值）由于具有周期性，一個周期的平均能量密度即可代表整列波3.波的強度單位時間內通過垂直于波傳播方向上的單位面積上的平均能量。用I表示大小：單位：W/m2s對于給定介質，波的強度與頻率和振幅的平方成正比對于給定介質，同一列波而言，頻率相同，波的強度僅與振幅的平方成正比三、波的衰減波的強度隨傳播距離的增加而減弱、振幅減小的現象。原因：⑴擴散衰減：波面增大，單位面積能量減小，球面波⑵散射衰減：由于散射，減小原來傳播方向的能量⑶介質內摩擦力：轉化為其他形式能量規律：μ是介質的吸收系數一、波的衍射亦稱波的“繞射”、是波的重要特性之一。是指波在傳播過程中，遇到障礙物或縫隙時傳播方向發生變化，波可以繞過障礙物繼續傳播，這種現象叫做波的衍射。

障礙物或縫隙的寬度越小，而波長越大，則衍射現象就越明顯。(1)知某一時刻波前，可用幾何方法決定下一時刻波前；R1R2S1S2O二、惠更斯原理(1)行進中的波面（波前）上任意一點都可看作是新的波源（子波源）;(3)各個子波所形成的包跡，就是新波前。(2)所有子波源各自向外發出球面子波；說明(2)亦適用于電磁波，非均勻和各向異性媒質；(3)解釋衍射、反射、折射現象；一、波的疊加原理1.波傳播的獨立性2.疊加原理幾列波傳播過程中在某一區域相遇時，各波保持它們各自的頻率、波長、振動方向等特性不變，像未相遇一樣繼續沿原來的傳播方向前進。

在波相遇區域內，任一質點的位移，為各波單獨存在時所引起的位移的矢量和。n1n2二、波的干涉干涉現象

相干波相干條件頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定一般情況下，各個波的振動方向和頻率均不同，相位關系不確定，疊加的合成波較為復雜。

本書僅討論頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定兩列簡諧波的疊加。這樣的兩列波在空間相遇，某些點上的振動始終加強，某些點上的振動始終減弱的現象稱為波的干涉。???相干波源能產生干涉現象的兩列波，稱為相干波。產生相干波的波源，稱為相干波源?三、干涉規律（重點）根據疊加原理可知，P點處振動方程為S1S2?

合振動的振幅P兩波源發出的波單獨傳到P點，引起的位移分別：兩相干波源S1、S2振動方程為波的疊加本質就是振動的合成特別注意：兩個諧振動的合振動的振幅取決于兩個分振動的相位之差，即回顧一下相位差當稱為干涉加強當稱為干涉減弱?

空間點振動的情況分析P討論干涉加強

若干涉減弱兩波源發出的波在P點相遇，所走過的路程之差，稱為波程差P例：如圖A、B兩點為相干波源，振幅皆為5cm，頻率為100Hz，兩波源初相差為。波速為10m/s，試求P點的干涉結果。20m15mABP解：由圖可知AP=15mA、B在P點的相位差故：P點因干涉而靜止。例：兩個相干波源A、B的初相相同，頻率均為550Hz，振幅均為0.5m，波源發出波的波速為330m/s，A、B發出的波在兩者之間連線P點相遇，AP=12m，BP=15m，則相遇點P處的合振幅為[]

A.1mB.0.5mC.0D.2m解：合振幅取決于相位差相遇點P處的合振幅A、B為兩相干波源，距離為10m，振幅相同，

相同，初相差為

,u=400m/s,ν

=100Hz。例A、B連線上因干涉而靜止的各點位置。求解BAP10mr1r2即在A、B

連線上外側干涉加強，不會出現靜止點在A、B

連線上外側則P在A、B中間BAPr1r210m干涉減弱在A，B之間距離A點為

r1

=1，3，5，7，9m處出現靜止點一.弦線上的駐波實驗波腹波節兩列振幅相等、傳播方向相反的相干波疊加形成駐波(a)(b)(c)OOOBBBC1C2C3C1C2D1D4D2D3D1D2D3實驗發現駐波有以下特點：①無波形移動，是一種特殊振動。②波節：始終靜止不動。③波腹：振幅最大的點。④相鄰波節（或波腹）之間距離都是二、駐波方程（掌握上述駐波運動方程或波函數獲得方法）說明：⑴駐波是一種特殊振動；駐波方程

⑵駐波方程中與時間無關，只與質點的位置有關，其絕對值表示各點的振幅；⑶駐波方程中是時間的函數，表明各位置上質點都在做同頻率的簡諧振動。例：入射波與反射波在一根很長的細線上傳播，它們的表達式為求：駐波方程解：由波的疊加原理駐波方程為駐波方程表明所有質點做角頻率為5π的簡諧振動，不同位置的質點的振幅不同。三、駐波的特點⒈波腹和波節各點都做同頻率的簡諧振動，但各點振幅不同。波腹（振幅為2A）位置滿足：相鄰兩個波腹之間距離為：波節（振幅為0）位置滿足：相鄰兩個波節之間距離（稱為波段）為：0λ/4λ3/4⒉駐波的相位特征波節將媒質劃分為λ/2的許多波段，每段中各質點的振動振幅不同，但相位皆相同。而相鄰波段間各質點的振動相位相反；即駐波中不存在相位的傳播。⒊

駐波的能量勢能動能勢能沒有能量的定向傳播。能量只是在波節和波腹之間，進行動能和勢能的轉化。

最大位移處，v=0，Ek=0,波節兩側振動相反，波節形變最大，Ep最大；能量在波節處以勢能存在。平衡位置時，v最大，Ek最大；形變消失，Ep=0；能量在波腹附近以動能存在。例：

兩個波在一根很長的細線上傳播，它們的表達式為求：⑴證明細線作駐波式振動；⑵波節和波腹的位置；

⑶求波腹處和x=1/3m處振幅。解：⑴合成波的表達式為滿足駐波方程，所以為駐波。⑵波節：波腹：⑶波腹處振幅為A=0.12m；x=1/3m處振幅為一、聲速頻率在20Hz~20kHz的機械波，可引起人耳的聽覺，這樣的機械波叫聲波。頻率低于20Hz的機械波，不可引起人耳的感覺，這樣的機械波叫次聲波。頻率高于20kHz的機械波，不可引起人耳的感覺，這樣的機械波叫超聲波。暈船、暈車、次聲武器。聲波在彈性介質中的傳播速度，稱為聲速。影響聲速大小主要是介質的彈性和密度及介質的溫度。二、聲壓、聲阻抗聲強聲壓：（以空氣為例）有聲波時的壓強p與沒有聲波的壓強p0之差?？臻g各點聲壓隨時間周期性變化聲阻抗：介質的密度與聲波在該介質中傳播速度的乘積為該介質的聲阻抗，簡稱聲阻，用Z表示。即：聲阻抗是反映介質聲學特征的物理量。聲壓和聲阻抗概念適合一切機械波，包括超聲波、次聲波。

介質

聲速

(m/s)

密度

(kg/m3)

聲阻抗

(kgm-2s-1)

空氣344(20℃)1.214.16102

水1480(20℃)988.21.48106

脂肪14009701.36106肌肉157010401.63106幾種介質的聲速和聲阻抗聲強:

單位時間內通過與聲波傳播方向垂直的單位面積的聲波的平均能量。三、聲波的反射與折射（適用于超聲波）在聲波中，關心反射波（回波）和折射波（透射波）的強度。定義：稱為反射系數稱為透射系數反射系數和透射系數由入射角和兩種介質的聲阻抗決定。一般情況下很復雜雜，下面介紹一特殊情況下反射系數和透射系數。不考慮介質吸收：則反射波：回波或回聲折射波：透射波Z1Z2IiIt反射系數：透射系數:（1）當或即兩種介質聲阻抗相差較大時，有能量幾乎都被反射回去。Z1Z2說明：垂直入射：聲波垂直入射到兩介質的分界面（2）當即兩介質聲阻抗相近時，有能量幾乎都透射到第二媒質中。Z1Z2Ir在垂直入射條件下，入射角為零，反射角和折射角也均為零。

例：超聲波由空氣進入人體，則進入人體的聲波強度是入射前強度的百分之幾？如果經蓖麻油（Z=1.36106）傳入，則進入聲波的強度是多少？Z空氣=0.0004106，Z人=1.63106解：1）由空氣進入2）如果經蓖麻油進入這說明：超聲診斷和治療時，為了使超聲波進入人體，要在探頭和體表之間抹液體狀的導聲耦合劑。人體探頭空氣層人體液體耦合劑液體耦合劑應滿足的條件：其聲阻抗同人體組織聲阻抗相近！四、聽覺區域一定頻率的聲波（20Hz~20kHz）聲強必須達到一定值，才能被人耳感覺到。如1kHz的聲音，最低強度10-12W/m2。100Hz的聲音，最低強度10-9W/m2。決定人耳對聲波反應的因素：聲頻、聲強。聽閾：能夠引起人耳聽覺的最小聲強值。對1kHz的聲波，能引起人耳聽覺的最低聲強為10-12W/m2。即1kHz的聲波的聽閾為10-12W/m2痛閾：人耳能夠忍受的最大聲強值。對于1kHz聲波能夠忍受的最大聲強值為1W/m2，超過此值人耳感到疼痛。即1kHz

聲波的痛閾為1W/m2對于不同頻率的聲波（聲音）其聽閾是不同的。對于不同頻率的聲波（聲音）其痛閾是不同的。02040608010012020100100010000110-210-410-610-810-1010-12聲強(W/m2)聲強級（dB)頻率(Hz)聽閾曲線痛閾曲線0120方方聽閾曲線：聽閾隨聲音的頻率變化曲線痛閾曲線：痛閾隨聲音的頻率變化曲線聽覺區域：聲強在聽閾曲線與痛閾曲線之間，頻率在20Hz~20000Hz之間的區域。在聽覺區域內，聲強相差是很大，1kHz的聲音，聽閾I=10-12W/m2，痛閾I=1W/m2。兩者相差1012倍。人耳主觀上不能分辨1012個等級。聲強級：單位：貝爾（B），如果采用分貝（dB）做單位，則五、聲強級定義：如果某一聲波的聲強為I，則該聲波的聲強級L為

例：1kHz的聲音，聽閾I=10-12W/m2，痛閾I=1W/m2，其對應聲強級分別為多少？例：在教室中講課的聲強為10-6W/m2，求聲強級。解：例：某種馬達開動時產生的噪音為10-7W/m2,求（1）開動一臺馬達，其噪音為多少dB?(2)開動兩臺馬達，其噪音為多少dB?解：解：聽閾對應的聲強級為痛閾對應的聲強級為⑴⑵幾種聲音的聲強和聲強級聲源聲強級（dB）火車或大汽車鬧市65輕聲響的收音機40耳語樹葉微動聲強（W/m2)10-12010-102010-8

日常談話3.2×10-610-57010-390產生痛覺1120對1kHz的聲音，聽閾I=10-12W/m2，痛閾I=1W/m2。人耳不能分辨1012個等級。但引入聲強級后，聲強級把聲強從10-12W/m2~1W/m2分成12個等級，剛好和正常人耳聽起來的響度一樣。(100Hz,37dB)這個聲音與

(1000Hz,0dB)聲音給人耳造成的感覺一樣，則這兩個聲音響度級均為0方。響度相同點所組成的曲線叫等響曲線。響度級：頻率為1000Hz純音的響度級數值上等于其聲強級的大小。響度級的單位用方（phon)表示。例：對于1KHz聲音，其聽閾響度級為0方，痛閾響度級為120方六、響度級和等響曲線聲音的響度不但取決于聲強，也與聲音的頻率有關。聲強或聲強級相同，但頻率不同的聲音，響度可能相差很大。為了比較不同聲音響度的大小，引入響度級的概念。響度級僅給出了1kHz聲音的響度級，其它頻率的響度級如何定義？對于其它頻率的聲音其響度級規定如下：該聲音與1kHz聲音進行比較，如果和1kHz某一聲強級的聲音等響，則兩者具有相同的響度級。聲源頻率接收頻率

人耳聽到的聲音的頻率與聲源的頻率相同嗎？討論當汽車駛近時，行駛的聲音越來越尖銳；汽車遠離時，行駛的聲音越來越低吟。音調：由頻率決定，頻率越高音調越高，頻率越低音調越低。多普勒效應:當觀察者與波源相對靜止時，觀察者收到的頻率等于波源的頻率；當觀察者與波源相對運動時，觀察者收到的頻率不等于波源的頻率。多普勒（1803-1853），奧地利物理學家幾個重要物理量：1、聲源頻率（f0）：聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波。聲源頻率表示單位時間內完成的全振動的次數，因此聲源的頻率等于單位時間內聲源發出的完整波的個數。2、觀察者接收頻率（f）：是單位時間內觀察者接收到的完整波的個數。3、聲速（u）：聲波在介質中的傳播速度，與聲源、觀察者運動無關。4、聲源速度（vs）5、觀察者速度（vo）一聲源靜止，觀察者運動（）觀察者接收的頻率觀察者向聲源運動觀察者遠離聲源運動觀察者收到的頻率大于聲源頻率觀察者收到的頻率小于波源頻率二聲源運動，觀察者靜止（）A觀察者接收的頻率波源向觀察者運動觀察者收到的頻率大于波源頻率波源遠離觀察者運動觀察者收到的頻率小于波源頻率三波源與觀察者同時相對介質運動（）波源與觀察者相向運動波源與觀察者相背運動四聲源與觀察者不沿二者連線運動S

O

例：火車鳴笛勻速行駛，觀察者在鐵路旁，測得火車駛來時汽笛聲頻為440Hz，火車駛去時汽笛聲頻為392Hz，試計算火車速度。（空氣中聲速為330m/s）解：觀察者靜止v0=0，火車速度vs，汽笛頻率為f0，火車駛來時觀察者測得汽笛聲頻為f

1=440Hz

火車駛去時觀察者測得汽笛聲頻為f

2=392Hz例利用多普勒效應監測車速，固定波源發出頻率為100kHz的超聲波，當汽車向波源行駛時，與波源安裝在一起的接收器接收到從汽車反射回來的波的頻率為110kHz.已知空氣中的聲速為330m/s，求車速.

解:(1)波源靜止，車為觀察者，接收頻率為

(2)車為波源，向接收器運動，接收器靜止，接收器接收頻率為車速五超聲多普勒測血流儀vf0f2

RBC收到的頻率f1把RBC當成聲源，發射頻率為f1探頭收到的頻率f2探頭發射的頻率f0多普勒頻移由于u>>v，探頭一、超聲波的產生與接收壓電效應：某些晶體（石英等），受到外界壓力或拉力

作用時，在晶體受壓或受拉的兩個表面出現等量正負電荷現象，亦稱壓電效應(亦稱正壓電效應）。+++---+++---說明:⑴產生正負電荷的量與施加的外力大小成正比；⑵外力去掉后，產生的正負電荷消失；⑶具有壓電效應的晶體稱為壓電晶體.壓電晶體壓電晶體晶體電致伸縮效應（逆壓電效應）：當壓電晶體兩個表面加上電壓時，晶體的厚度將沿電場的方向發生變化。高頻信號發生器壓電晶體+++++-----高頻信號發生器壓電晶體+++++-----壓電晶體說明：⑴壓電晶體厚度變化與施加電壓大小成正比；⑵電壓消失，壓電晶體形變消失.信號發生器+++++-----結論:壓電晶體在正弦信號作用下做同頻率的簡諧振動.超聲波的產生：當把壓電晶體放入高頻電場中時，它就會按照電壓的頻率伸縮，在介質中產生超聲波。超聲波高頻信號發生器探頭：是在壓電晶體兩個表面鍍一層很薄的金屬膜（如銀）并引出導線構成，可產生超聲也可接收（探測）超聲.探頭t說明：⑴利用壓電晶體的電致伸縮效應產生超聲波；⑵產生超聲波的頻率等于高頻信號的頻率；⑶高頻信號發生器工作可以是連續的，也可以是間歇式工作。超聲波的接收：超聲波探頭說明：⑴利用壓電晶體的壓電效應來接收超聲波；⑵接收超聲波實質是把接收的超聲波轉化為同頻率的電壓信號；t二、超聲波的特性1）方向性強：和紅外線差不多，可以像光線一樣直線傳播，易會聚和發散。2）聲波強度大：3）對液體和固體的穿透性強：超聲波對液體和固體穿透能力很強，可以穿透幾十米厚的金屬層，但對氣體穿透力很弱.4）反射強:由于波長很短，超聲波在遇到不同介質界面時會產生顯著的反射.由于超聲波的頻率非常高（臨床診斷和治療中使用超聲波頻率一般在數百萬Hz），因此超聲波具有以下特性：1000KHz的超聲波比1KHz聲波的聲強大100萬倍.超