ULTRADŹWIĘKI

Ultradźwięki- to fale mechaniczne o częstotliwości f większej od 20kHz, rozchodzące się w postaci zaburzeń w materialnych ośrodkach sprężystych.
Fale mechaniczne- nie rozchodzą się w próżni, aby wytworzyć taką falę, należy jedną z cząstek ośrodka pobudzić do drgań, dostarczając jej energię w sposób okresowy.
Rodzaje fal mechanicznych: płaskie- rozchodzą się w przestrzeni, kuliste- rozchodzą się w przestrzeni, koliste- rozchodzą się na powierzchni, poprzeczne- kierunek drgań ośrodka jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali, rozchodzą się w ośrodkach materialnych, w ciałach stałych; prędkość fali poprzecznej: V= pierw G/P
G- moduł sprężystości postaciowej ($\frac{N}{m^{2}}$).
podłużne- kierunek drgań ośrodka jest równoległy do kierunku rozchodzenia się fal, rozchodzą się w cieczach, gazach, ciałach stałych. Prędkość fali podłużnej:
K- moduł sprężystości objętościowej ($\frac{N}{m^{2}}$)

p- gęstość ośrodka $\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

długość fali -
λ - długość fali,

f - częstotliwość drgań źródła (odwrotność okresu T)

$$\left\lbrack f \right\rbrack = \left\lbrack \frac{1}{s} \right\rbrack = \lbrack 1Hz\rbrack$$

Liczba falowa
k- liczba falowa, w układzie SI k =1/m , λ- długość fali w metrach

prędkość fali- zależy od rodzaju ośrodka i jego własności sprężystych. Własności te opisują moduły sprężystości charakterystyczne dla rodzaju odkształcenia, jakiemu poddany jest ośrodek
moduł Younga (E)- jest równy naprężeniu zewnętrznemu wywołującemu jednostkowe odkształcenie lub naprężeniu wewnętrznemu wywołanemu jednostkowym odkształceniem, tzn. Δl=l, to E=$\ \frac{F}{S}$
Prawo Hooke’a – opisuje związek między naprężeniem i sprężystym odkształceniem. Δl = Fl/sE, gdzie: Δl - wydłużenie, s - pole przekroju poprzecznego pręta, E - moduł Younga

Fale akustyczne, fale sprężyste, zaburzenia mechaniczne (fala) ośrodka sprężystego, nie powodujące przesunięcia średnich położeń atomów ośrodka. W cieczach i gazach fala akustyczna jest falą podłużną, w ciałach stałych może być zarówno falą podłużną, jak i poprzeczną.
natężenie dźwięku- stosunek energii przenoszonej przez falę głosową w jednostce czasu przez powierzchnię ustawioną prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali do wielkości tej powierzchni I=$\frac{P}{S}\text{\ \ }$[$\frac{W}{m^{2}}$] gdzie: I- natężenie, P -moc, S- powierzchnia, poziom natężenia dźwięku mierzy się w decybelach (dB) 1Bel=10dB
głośność- moc fali dźwiękowej przypadającą na jednostkową powierzchnię.
ciśnienie akustyczne – różnica pomiędzy chwilowym ciśnieniem powietrza a ciśnieniem atmosferycznym. Pak=P(t) – Patm
opór akustyczny (impedancja akustyczna) - wielkość charakteryzująca ośrodek sprężysty (gaz, ciecz lub ciało stałe), będąca miarą jego reakcji na rozchodzącą się falę akustyczną.
Efekt Dopplera- polega na zmianie obserwowanej długości fali (i częstotliwości), gdy źródło fali porusza się względem obserwatora: 1. Gdy źródło zbliża się odbierana jest fala o mniejszej długości (większej częstotliwości), 2. Gdy źródło oddala się odbierana jest fala o większej długości (mniejszej częstotliwości).
Częstotliwość dopplerowska jest wprost proporcjonalna do prędkości przepływu krwi
Wytwarzanie ultradźwięków- metody mechaniczne (fale mechaniczne wytwarzane są w ośrodkach gazowych) oraz zjawiska piezoelektryczne (kwarc – SiO2) i magnetostrykcyjne (fale mechaniczne wytwarzane są w cieczach i ciałach stałych), polegają one na zmianie wymiarów elementów dielektrycznych lub ferromagnetycznych.
Zastosowanie ultradźwięków:
1. Telekomunikacja i hydrolokacja ultradźwiękowa:
- ultradźwiękowa telekomunikacja podwodna,
- ultradźwiękowa echosonda
2. Ultradźwiękowe badania materiałów
3. Diagnostyka ultradźwiękowa w medycynie
4. Ultradźwięki w metalurgii, biologii i farmacji, energetyce, przemyśle chemicznym, spożywczym)