Какие колебания называются ультразвуковыми

Ультразвуковыми колебаниями называются механические (упругие) волны, частота которых превышает порог слышимости человеческого уха. Определение и физические параметры В физике и акустике принято считать нижней границей ультразвукового диапазона частоту 20 кГц (20 000 Герц). Верхний предел частот ультразвука обычно ограничивается физическими свойствами среды и составляет порядка ${10}^9$ Гц (1 ГГц), выше которых начинаются гиперзвуковые колебания. Основные характеристики:

• Частотный диапазон: от 20 кГц до 1 ГГц.
• Природа волн: продольные волны в газах и жидкостях, а также продольные и поперечные волны в твердых телах.
• Длина волны: ультразвук имеет гораздо меньшую длину волны по сравнению со слышимым звуком, что позволяет фокусировать его в узкие пучки.

Особенности распространения Ультразвуковые волны подчиняются тем же законам, что и звуковые, однако малая длина волны обуславливает их специфические свойства:

1. Направленность: благодаря малой длине волны ультразвук можно излучать в виде узко направленного луча, подобно свету.
2. Отражение и преломление: на границе двух сред с разным акустическим сопротивлением ультразвук интенсивно отражается, что лежит в основе эхолокации и УЗИ.
3. Поглощение: в газах ультразвук затухает очень быстро. В жидкостях и твердых телах (особенно в металлах) он распространяется на значительные расстояния.
4. Кавитация: при прохождении мощного ультразвука через жидкости возникает эффект образования и схлопывания микроскопических пузырьков газа, что сопровождается локальным выделением огромной энергии.

Основные области применения Благодаря своим уникальным свойствам, ультразвуковые колебания широко используются в различных сферах:

• Медицина: диагностика внутренних органов (УЗИ), дробление камней в почках (литотрипсия), стерилизация инструментов.
• Дефектоскопия: обнаружение скрытых трещин, пустот и неоднородностей в металлических деталях и конструкциях без их разрушения.
• Эхолокация: измерение глубины водоемов (эхолоты), обнаружение подводных объектов и навигация.
• Промышленность: ультразвуковая сварка металлов и пластмасс, очистка деталей в ультразвуковых ваннах, ускорение химических реакций.

Я могу подготовить для вас подробный разбор конкретного применения ультразвука, например, описать физику процесса кавитации или принцип работы эхолокатора. Хотите, чтобы я развил одну из этих тем?