ultradźwięki

ultradźwięki, naddźwięki,

fiz. fale sprężyste o częstotliwości od 16 kHz (powyżej granicy słyszalności) do 10⁹ Hz (górna granica jest umowna — określona przez techniczne możliwości wytwarzania ultradźwięków jako wiązek fal koherentnych);

fale sprężyste o większej częstotliwości stanowią hiperdźwięki. W zakresie ultradzwięków obowiązują takie same prawa, jak dla dźwięków słyszalnych, ze względu jednak na bardzo małą długość fal ultradźwiękowych zachodzi wiele analogii między ultradźwiękami a falami świetlnymi (np. możliwość silnego ogniskowania, soczewka akustyczna); ważną cechą ultradźwięków jest możliwość otrzymywania wiązek o dużej gęstości strumienia energii. Czynne zastosowania ultradźwięków — powodujące zmiany nieodwracalne lub częściowo nieodwracalne w ośrodku poddanym działaniu ultradźwięków — to np. obróbka twardych i kruchych materiałów, spawanie, otrzymywanie stopów ze składników różniących się znacznie temperaturą topnienia i gęstością, czyszczenie powierzchni, oczyszczanie gazów, otrzymywanie emulsji, aerozoli, przyspieszanie i wzmaganie wzrostu roślin, rozbijanie kamieni nerkowych, żółciowych, chirurgia ultradźwiękowa, ultrasonoterapia. Podstawą większości technologicznych zastosowań ultradźwięków jest zjawisko kawitacji akustycznej. Zastosowanie bierne ultradźwięków (tzn. niewpływające destrukcyjnie na ośrodek, w którym się rozchodzą) jest możliwe przy małym ich natężeniu. Za pomocą wiązek ultradźwięków o małym natężeniu wykrywa się wady materiałów, bada jakość spawów itp. (nieniszczące badania). Bierne stosowanie ultradźwięków odgrywa ważną rolę w diagnostyce medycznej przy wizualizacji różnych organów i tkanek ciała ludzkiego (ultrasonografia); wykorzystuje się przy tym zróżnicowanie oporu akustycznego i absorpcji tkanek, co decyduje o wystąpieniu odbić echa akustycznego, rozpraszaniu i tłumieniu ultradźwięków. Przy badaniu struktur ruchomych (np. zastawek serca, przepływu krwi) wykorzystuje się zjawisko Dopplera dla częstotliwości ultradźwiękowych. Ultradźwięki są słabo tłumione w wodzie, dzięki czemu znalazły zastosowanie w hydrolokacji (echosonda). Do wytwarzania ultradźwięków służą generatory ultradźwięków (przetworniki nadawcze), do odbioru zaś — różnego rodzaju przetworniki odbiorcze (radiometry ultradźwiękowe, przetworniki piezoelektryczne, magnetostrykcyjne i in.). Przy większej częstości ultradźwięków przetworniki piezoelektryczne mają specjalne konstrukcje cienkowarstwowe (cienkich warstw technika). W przyrodzie ultradźwięki występują zarówno jako składniki szumów naturalnych (szum wiatru, morza, deszczu i in.), jak też wśród głosów świata zwierzęcego (nietoperze, delfiny; echolokacja).