Jeżeli fale ultradźwiękowe przy przejściu przez ośrodek trafiają na granicę dwóch rodzajów tkanek, to część energii przechodzi do następnego ośrodka, reszta zaś zostaje odbita (lub rozproszona). Stosunek natężenia fali odbitej do natężenia fali padającej określamy jako współczynnik odbicia R. Odpowiednio do tego część przechodząca energii wynosi: (l - R). O wielkości energii odbitej i przepuszczonej decydują opory akustyczne (impedancje akustyczne) Z graniczących ze sobą tkanek. Opór akustyczny obliczamy
wzorem:
Z = p . ν
gdzie p - gęstość ośrodka, v - prędkość fali w ośrodku.
Przy prostopadłym padaniu fali ultradźwiękowej na powierzchnię graniczną wartość współczynnika odbicia można obliczyć z przybliżonego wzoru:
R = ((Z1 - Z2):(Z1 + Z2))²
Ze wzoru tego wynika, że wartość R jest zawsze mniejsza od jedności, tzn. że część energii padającej zostaje odbita i to część tym większa, im większa jest różnica oporów akustycznych. Zgodnie z tym na granicy tkanka-powietrze odbicie jest prawie zupełne. Oznacza to, że między źródłem ultradźwięków a ciałem człowieka nie może znajdować się warstwa powietrza. Dlatego przy działaniu ultradźwiękami na ciało ludzkie stosuje się między głowicą i ciałem substancje kontaktowe: wodę, oleje lub maści.
Przy ukośnym padaniu fali ultradźwiękowej na powierzchnie tkanek jej odbicie następuje według prawa odbicia. Głowica ultrasonograficzna pracuje jako nadajnik i odbiornik fal, rejestrując tzw. echo ultradźwiękowe. O wielkości zarejestrowanego echa ultradźwiękowego decyduje opór akustyczny tkanek graniczących ze sobą. Mierząc czas , który upłynął od chwili wysłania impulsu do chwili nadejścia echa, wyznacza się odległość granicy tkanek od źródła ultradźwięków.