§8.5聲波超聲波一、聲波聲波是機械波一個。在彈性介質(zhì)中傳輸縱波，其頻率約在20到0Hz范圍內(nèi)，能引發(fā)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(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，空氣中聲速為例試求摩爾質(zhì)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(zhì)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(qū)域，實際壓強小于原來靜壓強，在稠密區(qū)域，實際壓強大于原來靜壓強。顯然，因為介質(zhì)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(nèi)經(jīng)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(fā)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(dāng)于頻率為1000Hz聲波能夠引發(fā)聽覺最弱聲強)為測定聲強標(biāo)準(zhǔn)。假如某一聲波聲強為I，則比值I/I0對數(shù)，叫作對應(yīng)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(yīng)用時通常采取貝耳1/10，即分貝(dB)為單位，在聲學(xué)中慣用聲強級來描述聲波在介質(zhì)中各點強弱。第5頁聲

源聲強（W.m-2）聲強級/dB響度引發(fā)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(fā)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(xiàn)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(xiàn)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(dǎo)體性溶液(如海水)中，這些特征，在實踐中得到廣泛應(yīng)用。第7頁超聲檢測技術(shù)利用超聲波定向發(fā)射性質(zhì),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(fā)覺海礁和淺灘.在工業(yè)上,超聲波能夠探測工件內(nèi)部缺點(如氣泡、裂縫、砂眼等)超聲波與打魚如試驗研究發(fā)覺，魚在覓食時可發(fā)出一定特征聲譜。當(dāng)人工模仿或直接播放魚在覓食時發(fā)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(yī)學(xué)上應(yīng)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(yǎng)苗、疫苗等時，均可使用超聲波消毒。利用超聲波乳化、凝結(jié)和擴散作用能夠?qū)⒁恍┎蝗苡谒幤分瞥伤芤夯蜥槃３暡⊕呙鑳x用于動物疾病診療，以及利用超聲波熱效應(yīng)治療動物一些疾病等。超聲波對肌肉溫?zé)嶙饔每山獬龔埩Γl(fā)生普遍充血現(xiàn)象，軟化疤痕及改進循環(huán)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(jié)果發(fā)覺其發(fā)芽平均時間縮短，萌發(fā)機能也增加了。