1、第一節 聲波第二節 多普勒效應第3章 聲波與超聲波第三節 超聲波及其醫學應用 1波的產生和傳播2波線和波面3波在介質中的傳播4教學要求1熟練掌握聲強級的概念和多普勒效應以及它們的物理意義和計算方法。2理解聲壓、聲強、聲特性阻抗等基本概念及超聲波的基本特性。3了解超聲波的生物效應及醫學應用。5第一節 聲波 （Sound Wave）一. 聲波的基本概念二. 聲壓和聲強四. 聲強級和響度級三.聽覺區域6能夠使聽覺器官引起聲音感覺的波稱為聲波。聲波是機械振動在彈性媒質中產生的縱波。一. 聲波的基本概念7能夠使聽覺器官引起聲音感覺的波稱為聲波。聲波是機械振動在彈性媒質中產生的縱波。20Hz 20000H

2、z聲波低于20Hz 次聲波高于 20000Hz超聲波空氣331 m s-10 C 標準大氣壓下水肌肉密質骨1480 m s-11570 m s-13600 m s-1頻率范圍傳播速度 dv/dt = 0.61 m/s 一. 聲波的基本概念聲波8 聲波是縱波，當其在媒質中傳播時，將引起密度作周期性變化，從而壓強亦作周期性變化。1、聲壓 媒質中壓強的瞬時值與無聲波傳播時的大氣壓強之差叫做聲壓。 聲壓幅值(聲幅)二. 聲壓和聲強聲波可以證明，介質中某點聲壓P的變化規律9幾種聲波的聲壓值聲波10聲阻抗 聲壓幅值2、聲阻抗聲波介質質點振動速度幅值：-表示介質聲學特性的重要參數。11幾種媒質的聲速和聲阻抗

3、聲波聲阻抗123、聲強：聲波聲音的強度（聲波的能流密度）：單位時間內通過垂直于聲波傳播方向上單位面積的聲波能量。簡稱聲強。單位：瓦/米213強度反射系數：強度透射系數：例題：14三、聽覺區域聽閾（ 最低可聞聲強）threshold of hearing：1000 HZ : 10-12 W.m-2最敏感的頻率：10005000HZ痛域 threshold of feeling:聽閾曲線:痛域曲線:1000HZ: 1 W.m-2可聞聲波頻率范圍內,能引起聽覺的最小聲強刺激量,稱為聽閾.人耳可容忍的最大聲強刺激量叫痛閾.15聽覺區域(auditory region): 由聽閾曲線、痛閾曲線、20赫茲

4、線、20000赫茲線所圍成的區域稱為聽覺區域。16四. 聲強級和響度級 人耳能感覺到的聲音的聲強變化范圍很大，數量級相差有1012倍 人耳對聲音的主觀感覺到的強弱更接近于和聲強的對數成正比。單位:貝爾(B)通常取1000 Hz 聲音的聽閾值I0=10-12Wm-2作為標準參考聲強單位:分貝(dB)聲波1、聲強級172、 響度級人耳對聲波反應的因素強度頻率引入響度級來描述人耳對聲音強弱的主觀感覺單位：方(phon)聲波響度：人耳判斷的聲音的強弱程度叫做響度。18響 度 (loudness) 人耳主觀感覺到的聲音的響亮程度稱為響度.響 度 級 規定1000Hz純音的響度級在數值上就等于它的聲強級.

5、響度級的單位: 方返回19 40 100 200 400 1000 2000 4000 10000 20000 頻率 （Hz） 110-1210-1010-810-610-210-4聲強W/m2120060204080100聲強級dB120方060204080 100響度級聽覺區域 (anditory region)返回20聲波50分貝100赫茲與40分貝1000赫茲響度級是以1000赫茲的純音為標準，將其他頻率聲音的響度與該標準相比較，當它們的響度相同時，則它們具有相同的響度級。等響曲線：21正常人的聽閾曲線聽力衰減者的聽閾曲線dB20100dB20聲波響度級22第二節 多普勒效應一.現象二

6、. 定量分析三. 醫學應用23 聲波的多普勒效應 當觀察者和聲源相對介質運動時,使觀察者接收到的聲波的頻率發生變化的現象,叫做多普勒效應(Doppler effect).返回一.現象 當聲源與接收者之間有相對運動發生時, 接收者接收到的聲音頻率與聲源的振動頻率不同.2425二. 定量分析定義:聲源: 頻率, 移動速度u媒質: 聲波的速度c，接收者: 頻率, 移動速度v1.聲源和接受者相對靜止(u=0, v=0)多譜勒效應262.聲源不動，接受者運動 u=0 v0相向：接受者向著聲源運動相背：接受者離開聲源運動多譜勒效應v273. 聲源運動，接受者靜止 u 0 v = 0相向：聲源向著觀察者運動

7、相背：聲源遠離觀察者運動多譜勒效應uT284. 聲源和接受者都運動 u 0 v 0 若S和R的運動不在二者連線上多譜勒效應注意：符號規則 RSuv 將由多普勒效應所引起的接收頻率的變化 ,稱為多普勒頻移.29三. 醫學應用多普勒超聲血流計超聲發生器超聲接收器12多譜勒效應30 多普勒效應小結一.現象二. 定量分析 當聲源與接收者之間有相對運動發生時, 接收者接收到的聲音頻率與聲源的振動頻率不同.31解釋馬赫錐(快拖)32第三節 超聲波及其醫學應用一. 超聲波的性質二. 超聲波的產生四. 超聲波的醫學應用三、超聲波對介質的作用33一. 超聲波的性質2104 5109 Hz的機械振動1. 方向性強

8、2. 強度大3. 穿透本領強4. 空化作用頻率高20Hz 20000Hz聲波頻率高，強度大，在固、液體中傳播時衰減很小在強大的聲壓下，液體被拉斷而出現微小空腔超聲波頻率高、波長短，不易發生衍射現象34二. 超聲波的產生電致伸縮壓電晶體 把壓電晶體放在高頻電場中，利用其壓電伸縮的性質，在媒質中產生超聲波-逆壓電效應：電能機械能超聲波35正壓電效應-機械能轉變為電能36 超聲探頭高頻脈沖發生器高頻脈沖發生器壓電晶體超聲波返回373839三、 超聲波對介質的作用1.熱作用機制 被組織吸收的超聲波對分子產生作用會導致兩種基本的結果：分子振動和轉動能量可逆轉性增加,使介質溫度上升分子結構永久性地被改變返回403.超聲空化作用 聲空化可以定義為充有氣體或水蒸氣的空腔在超聲場作用下發生震蕩的各種現象.2.機械作用 超聲波在人體中