§8.5聲波超聲波一、聲波聲波是機械波一個。在彈性介質中傳輸縱波，其頻率約在20到0Hz范圍內，能引發人聽覺，這種波叫作聲波。頻率低于20Hz叫次聲波，高于0Hz叫超聲波。超聲波含有波動普通特征，也能產生反射、折射、干涉和衍射等現象。氣體中聲速為氣體定壓摩爾熱容與定容摩爾熱容之比，P為氣體壓強,。為氣體密度第1頁如在標準狀態下，空氣中聲速為例試求摩爾質量為m、溫度為T理想氣體中聲速。解可見在同一溫度下，聲波在液體和固體中傳輸速度要比在氣體中大得多第2頁聲壓介質中有聲波傳輸時壓強與無聲波時靜壓強之間有一差值，這一壓強差稱為聲壓。聲壓成因很顯著，因為聲波是疏密波，在稀疏區域，實際壓強小于原來靜壓強，在稠密區域，實際壓強大于原來靜壓強。顯然，因為介質中各點聲振動作周期性改變，聲壓也在作周期性改變。前者聲壓為負值，后者聲壓為正值。對平面簡諧波來說，能夠證實聲壓振幅為第3頁聲強聲強級單位時間內經過垂直于聲波傳輸方向單位面積聲波能量，叫聲波能流密度或聲強。能夠證實，聲強公式為超聲波頻率高，因而它聲強就很大。爆炸聲、炮聲等聲波因為振幅大、聲強也能夠很大。即聲強與頻率平方、振幅平方成正比，其單位是

能夠引發人聽覺聲強范圍大約為10-12W·m-2～1W·m-2。此范圍很大。第4頁通常要求聲強I0＝10-12W·m-2(即相當于頻率為1000Hz聲波能夠引發聽覺最弱聲強)為測定聲強標準。假如某一聲波聲強為I，則比值I/I0對數，叫作對應于聲強I聲強級L

聲強級

L單位為貝耳(B)。B這一單位太大，實際應用時通常采取貝耳1/10，即分貝(dB)為單位，在聲學中慣用聲強級來描述聲波在介質中各點強弱。第5頁聲

源聲強（W.m-2）聲強級/dB響度引發痛覺聲音1120

震耳鉆巖機或鉚釘機10-2

100

震耳交通繁忙街道10-570響通常談話10-660正常耳語10-1020輕樹葉沙沙聲10-1110極輕引發聽覺最弱聲音10-120

一些常碰到聲音聲強聲強級和響度第6頁二、超聲波普通在氣體中使用超聲波頻率可達106Hz，在固體和液體中使用超聲波頻率可達109Hz，利用共振現象能夠增大其振幅，得到很強功率。超聲波波長很短，普通為10-6～10-4m.波長越短，衍射現象越不顯著，所以超聲波易于定向；它在反射、折射及聚焦等方面與光波相同，從而能夠得到高能量、方向性良好超聲波束。在空氣中超聲波阻尼很大，但在液體、固體中阻尼很小。尤其在導體性溶液(如海水)中，這些特征，在實踐中得到廣泛應用。第7頁超聲檢測技術利用超聲波定向發射性質,能夠探測水中物體,如探測魚群、潛艇等,也能夠測量海水深度,研究海底地形起伏,發覺海礁和淺灘.在工業上,超聲波能夠探測工件內部缺點(如氣泡、裂縫、砂眼等)超聲波與打魚如試驗研究發覺，魚在覓食時可發出一定特征聲譜。當人工模仿或直接播放魚在覓食時發出特征聲譜時，即使不投放誘餌也可引誘大量魚群，大大有利于捕撈。第8頁超聲波在食品加工及醫學上應用因為超聲波破壞作用，能使微生物和病毒死亡。所以，在制備水果罐頭牛奶、飲水、血清、培養苗、疫苗等時，均可使用超聲波消毒。利用超聲波乳化、凝結和擴散作用能夠將一些不溶于水藥品制成水溶液或針劑。超聲波掃描儀用于動物疾病診療，以及利用超聲波熱效應治療動物一些疾病等。超聲波對肌肉溫熱作用可解除張力，發生普遍充血現象，軟化疤痕及改進循環等效果。第9頁超聲波對植物作用用一定強度和頻率超聲波處理大麥，結果發覺其發芽平均時間縮短，萌發機能也增加了。