光動力對超聲波有什麼影響

1. 超聲波的作用及原理

超聲波頻率高、波長短,他可以像光那樣沿直線傳播,使得我們有可能向某已確定方向上發射超聲波,聲波是縱波,可以順利地在人體組織里傳播。 超聲波遇到不同的介質交接面時會產生反射波.
聲波是屬於聲音的類別之一，屬於機械波，聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波，高於20KHz則稱為超聲波聲波。

在全球，超聲波廣泛運用於診斷學、治療學、工程學、生物學等領域。賽福瑞家用超聲治療機屬於超聲波治療學的運用范疇。
（一）工程學方面的應用：水下定位與通訊、地下資源勘查等
（二）生物學方面的應用：剪切大分子、生物工程及處理種子等
（三）診斷學方面的應用：A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等
（四）治療學方面的應用：理療、治癌、外科、體外碎石、牙科等

超聲波的作用
玻璃零件.玻璃和陶瓷製品的除垢是件麻煩事,如果把這些物品放入清洗液中,再通入超聲波,清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢,能夠很快清洗干凈.
雖然說人類聽不出超聲波，但不少動物卻有此本領。它們可以利用超聲波「導航」、追捕食物，或避開危險物。大家可能看到過夏天的夜晚有許多蝙蝠在庭院里來回飛翔，它們為什麼在沒有光亮的情況下飛翔而不會迷失方向呢？原因就是蝙蝠能發出2～10萬赫茲的超聲波，這好比是一座活動的「雷達站」。蝙蝠正是利用這種「聲吶」判斷飛行前方是昆蟲，或是障礙物的。而雷達的質量有幾十,幾百,幾千千克,,而在一些重要性能上的精確度.抗干擾能力等,蝙蝠遠優與現代無線電定位器.深入研究動物身上各種器官的功能和構造,將獲得的知識用來改進現有的設備,這是近幾十年來發展起來的一門新學科,叫做仿生學.
我們人類直到第一次世界大戰才學會利用超聲波，這就是利用「聲吶」的原理來探測水中目標及其狀態，如潛艇的位置等。此時人們向水中發出一系列不同頻率的超聲波，然後記錄與處理反射回聲，從回聲的特徵我們便可以估計出探測物的距離、形態及其動態改變。醫學上最早利用超聲波是在1942年，奧地利醫生杜西克首次用超聲技術掃描腦部結構；以後到了60年代醫生們開始將超聲波應用於腹部器官的探測。如今超聲波掃描技術已成為現代醫學診斷不可缺少的工具。
聲吶與雷達的區別
聲吶通過超聲波
雷達通過無線電波
醫學超聲波檢查的工作原理與聲納有一定的相似性，即將超聲波發射到人體內，當它在體內遇到界面時會發生反射及折射，並且在人體組織中可能被吸收而衰減。因為人體各種組織的形態與結構是不相同的，因此其反射與折射以及吸收超聲波的程度也就不同，醫生們正是通過儀器所反映出的波型、曲線，或影象的特徵來辨別它們。此外再結合解剖學知識、正常與病理的改變，便可診斷所檢查的器官是否有病。
目前，醫生們應用的超聲診斷方法有不同的形式，可分為A型、B型、M型及D型四大類。
A型：是以波形來顯示組織特徵的方法，主要用於測量器官的徑線，以判定其大小。可用來鑒別病變組織的一些物理特性，如實質性、液體或是氣體是否存在等。
B型：用平面圖形的形式來顯示被探查組織的具體情況。檢查時，首先將人體界面的反射信號轉變為強弱不同的光點，這些光點可通過熒光屏顯現出來，這種方法直觀性好，重復性強，可供前後對比，所以廣泛用於婦產科、泌尿、消化及心血管等系統疾病的診斷。
M型：是用於觀察活動界面時間變化的一種方法。最適用於檢查心臟的活動情況，其曲線的動態改變稱為超聲心動圖，可以用來觀察心臟各層結構的位置、活動狀態、結構的狀況等，多用於輔助心臟及大血管疫病的診斷。
D型：是專門用來檢測血液流動和器官活動的一種超聲診斷方法，又稱為多普勒超聲診斷法。可確定血管是否通暢、管腔有否狹窄、閉塞以及病變部位。新一代的D型超聲波還能定量地測定管腔內血液的流量。近幾年來科學家又發展了彩色編碼多普勒系統，可在超聲心動圖解剖標志的指示下，以不同顏色顯示血流的方向，色澤的深淺代表血流的流速。現在還有立體超聲顯象、超聲CT、超聲內窺鏡等超聲技術不斷涌現出來，並且還可以與其他檢查儀器結合使用，使疾病的診斷准確率大大提高。超聲波技術正在醫學界發揮著巨大的作用，隨著科學的進步，它將更加完善，將更好地造福於人類。
研究超聲波的產生、傳播 、接收，以及各種超聲效應和應用的聲學分支叫超聲學。產生超聲波的裝置有機械型超聲發生器（例如氣哨、汽笛和液哨等）、利用電磁感應和電磁作用原理製成的電動超聲發生器、
以及利用壓電晶體的電致伸縮效應和鐵磁物質的磁致伸縮效應製成的電聲換能器等。
超聲效應 當超聲波在介質中傳播時，由於超聲波與介質的相互作用，使介質發生物理的和化學的變化，從而產生
一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應，包括以下4種效應：
①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時 ,懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見電介質物理學和磁致伸縮）。
②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡 。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞，稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓，同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷，並在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。
③熱效應。由於超聲波頻率高，能量大，被介質吸收時能產生顯著的熱效應。
④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫；溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸；染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後，特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發生了改變 。
超聲應用 超聲效應已廣泛用於實際，主要有如下幾方面：
①超聲檢驗。超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質，這一特性已被廣泛用於超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術。超聲成像是利用超聲波呈現不透明物內部形象的技術 。把從換能器發出的超聲波經聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息（如對聲波的反射、吸收和散射的能力），經聲透鏡匯聚在壓電接收器上，所得電信號輸入放大器，利用掃描系統可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術已在醫療檢查方面獲得普遍應用，在微電子器件製造業中用來對大規模集成電路進行檢查，在材料科學中用來顯示合金中不同組分的區域和晶粒間界等。聲全息術是利用超聲波的干涉原理記錄和重現不透明物的立體圖像的聲成像技術，其原理與光波的全息術基本相同，只是記錄手段不同而已（見全息術）。用同一超聲信號源激勵兩個放置在液體中的換能器，它們分別發射兩束相乾的超聲波：一束透過被研究的物體後成為物波，另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時產生的衍射效應而獲得物的重現像，通常用攝像機和電視機作實時觀察。
②超聲處理。利用超聲的機械作用、空化作用、熱效應和化學效應，可進行超聲焊接、鑽孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進化學反應和進行生物學研究等，在工礦業、農業、醫療等各個部門獲得了廣泛應用。
③基礎研究。超聲波作用於介質後，在介質中產生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運過程，並在宏觀上表現出對聲波的吸收（見聲波）。通過物質對超聲的吸收規律可探索物質的特性和結構，這方面的研究構成了分子聲學這一聲學分支。普通聲波的波長遠大於固體中的原子間距，在此條件下固體可當作連續介質 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ，波長可與固體中的原子間距相比擬，此時必須把固體當作是具有空間周期性的點陣結構。點陣振動的能量是量子化的 ，稱為聲子（見固體物理學）。特超聲對固體的作用可歸結為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種准粒子的相互作用。對固體中特超聲的產生、檢測和傳播規律的研究，以及量子液體——液態氦中聲現象的研究構成了近代聲學的新領域——
聲波是屬於聲音的類別之一，屬於機械波，聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波，高於20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波具有如下特性：
1） 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
2） 超聲波可傳遞很強的能量。
3） 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
4） 超聲波在液體介質中傳播時，可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。
超聲波是聲波大家族中的一員。
聲波是物體機械振動狀態（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質的質點在其平衡位置附近進行的往返運動。譬如，鼓面經敲擊後，它就上下振動，這種振動狀態通過空氣媒質向四面八方傳播，這便是聲波。
超聲波是指振動頻率大於20KHz以上的，人在自然環境下無法聽到和感受到的聲波。
超聲波治療的概念：
超聲治療學是超聲醫學的重要組成部分。超聲治療時將超聲波能量作用於人體病變部位，以達到治療疾患和促進機體康復的目的

2. 超聲波對人體有影響嗎

①機械效應。超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見電介質物理學和磁致伸縮）。

②空化作用。超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞，稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓，同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷，並在氣泡內因放電而產生發光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。

③熱效應。由於超聲波頻率高，能量大，被介質吸收時能產生顯著的熱效應。

④化學效應。超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫；溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸；染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後，特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發生了改變。

超聲對人體的生物效應，與超聲功率和照射時間有關。低功率超聲波，照射時間有限，不會產生明顯的生物效應。盡管高強度超聲(>5W/cm2)用來粉碎結石，破壞腫瘤組織，具有強大的機械功率作用，但診斷用超聲只是利用超聲作為一種信號，所需功率極小。

因此，多年來診斷用超聲一直被認為是很安全的。在國際規定的安全閥值條件下，未發現任何明顯副作用，包括對胚胎和早孕胎兒的不利影響。

3. 關於超聲波穿透力的問題

原因：超聲波的波長比普通聲音波長要小很多，穿透力也強很多。聲音、光線遇障礙都是會反射的。

超聲波為一種頻率高於20000赫茲的聲波，它的方向性好，穿透能力強，易於獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠。超聲波因其頻率下限大於人的聽覺上限而得名。

(3)光動力對超聲波有什麼影響擴展閱讀：

超聲波的特點：

1、超聲波在傳播時，方向性強，能量易於集中。

2、超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離。

3、超聲波與傳聲媒質的相互作用適中，易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息診斷或對傳聲媒質產生效用及治療。

4、 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。

5、 超聲波可傳遞很強的能量。

6、超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。

4. 超聲波的特性是什麼

我們的耳朵只能分辨頻率為20至2萬赫的聲音，頻率比人的聽頻范圍高的聲波是屬於聲音的類別之一，屬於機械波，聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當聲波的頻率低於16Hz時就叫做次聲波，高於20KHz則稱為超聲波聲波。
超聲波具有如下特性：
1） 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。
2） 超聲波可傳遞很強的能量。
3） 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。
4） 超聲波在液體介質中傳播時，可在界面上產生強烈的沖擊和空化現象。

穿透力強,可以用超聲波測距離,就是我們所說的聲納,還有超聲波的破碎力強,可以用來碎石,就是結石.
下面在詳細介紹下:

超聲波的基本特性

頻率在2kHz以上的聲波稱之為超聲波，由於頻率f升高，波長λ變短使得超聲波比普通聲波具有特殊性，即近似於光的某些特徵。如束射性，由一種媒質進人另一種媒質發生折射、反射等。同時有很強的被吸收性與衰減性，帶有很強的能量。本節簡要介紹超聲波的幾個主要特徵。

【超聲波的束射性】

人耳可感受的聲音是無指向性的球面波，即以聲源為中心呈球面向四周擴散周圍均能聽到聲音。由於超聲波頻率很高，所以方向性就相對要強，方向性即柬射性。當超聲波發生體壓電晶體的直徑尺寸遠大於超聲波波長時，則晶體所產生的超聲波就類似於光的特性，如圖1一1一1所示。

緊靠晶體輻射板的一段叫近場區，接近於圓柱狀；離晶本輻射較遠的部分，超聲波以一定的角度擴散，叫遠場區。若壓晶體圓片的直徑為D,超聲波在該介中的波長為λ，則近區的長度為：

D2－λ2 D2

N= ———— ≈ —— （D》λ）

4λ 4λ

由上式看出，壓電晶體片直徑愈大或頻率越高，即波長λ愈短，則近場區的長度愈長，此超聲波場的束射性就愈好。

聲學工作者用光衍射法，對醫用超聲波換能器的聲場顯示做了深入、生動的研究。

就是這個研究成果的一組照片，它對我們深入而又形象地理解超聲波的束射性，超聲波的聚焦性，都有很大的幫助。圖1-2是這種是這種光衍射法的實驗光路圖。圖中的He——Ne激光器的波長為6328A（埃），O為一組組合透鏡，它將光束鏡發出的擴散光束變為平行光束。最後在相屏上得到的是一個超聲波聲束的倒立的實相。圖1-3圖1-6的一組照片，就是從這個相屏上拍攝而成的。整個實驗均在暗室中進行。圖1-5所示的這張未聚焦的單片換能器的全景超聲波束照片，是我們超聲波治療機所發出的超聲波聲束的生動、形象的顯示，是值得我們深入研究和理解的。

理解了超聲波的束射性，對超聲波治療有重要的意義。由於超聲波具有很強的束射性，在超聲波治療時，要注意使用聲頭輻面垂直，對准治療部位。以由於超聲波聲頭輻射出的超聲波場中心處最強，愈向外側愈弱，所以，在超聲波治療操作時，一般都要以一定的速度，在治療部位做小圓周或其它形式的移動，以使治療部位得到的超聲波劑量基本均勻，從而保證治療效果的良好。

【超聲波的透射、反射、折射與聚集】

由於超聲波的頻率較高，所以超聲波在定向傳播時，在兩種不同媒質的分界面上，會出現類似於光線一樣的透射、反射和折射現象。

光線的透射、反射與折射現象是常見的。例如，我們在一個黑暗的環境里將一束光線投身到一個盛滿水的透明玻璃燒杯里，我們將十分清楚地看到光線在水面上產生的透射、反射與折射現象。我們採用圖1一2所示的光衍射法，也可以清楚地看到超聲波聲束的反射、透射與折射現象。見圖1一7。

光的聚集現象是常見的。如果我們手邊在一個放大鏡，在強烈的陽光下，太陽光經過放大鏡的聚集到一點，就會將這一點上的紙或者香煙等物點燃。許多人都親身做過這個實驗。

超聲波的聚集現象和光線的聚集現象是一樣的。利用超聲波聚集裝置可以將超聲波束會聚到一點，從而將超聲波的聲強提高幾倍甚至幾千倍，利用這樣巨大的聲強可以做許多很有意義的工作。例如:超聲波切割、超聲波鑽孔、超聲波打磨等。

【超聲波的吸收與衰減】

聲波在各種媒質中傳播時，由於媒質要吸收掉它的一部分能量，所以，隨著傳播路程的增加，聲波的強度會逐漸減弱。

在一個廣場上，一個民族弦樂正在為廣大群眾作街頭演出，許多人聞訊前去觀看和欣賞那動聽的音樂。當你從遠處走近這個樂隊時，首先聽到的是那音調低沉的鼓聲，隨著你慢慢走近樂隊，你就逐漸聽到了鎖吶聲、笛聲、二胡聲等;當你最後走到樂隊周圍時，你才聽到了那音調很高的清脆的鈴聲。

這個例子，很生動地說明了各種不同頻率的聲波，在空氣中傳播時被吸收的程度是不同的。頻率越高的聲波，空氣對它的吸收越強，所以它傳播的距離較短。例如上述樂隊中音調很高的鈴聲;因其頻率很高，空氣對它的吸收作用很強，所以傳不遠。反之，對頻率越低的聲波，空氣對它的吸收較少，因此，它傳播的距離較長。上述樂隊中音調低沉的大鼓聲音傳得很遠，正是由於它的頻率很低的緣故。

聲波在媒質中傳播時，被吸收而衰減的另一個特點是對於同一個聲波，當它在圍體、液體或氣體，以及各種不同物質中傳播時，它被吸收的程度也是不同的。對於一個頻率固定的聲波，在氣體中傳播時，它被吸收的最厲害;在液體中傳播時，它吸收的較少；而在固體中傳播時，則被吸收的最少。所以，聲波在空氣中傳播的最短，在水中則可傳播的遠一些，而在金屬中則能傳播得很遠。

以上關於聲波吸收的兩個特性，無論對可聽聲，或是對超聲波，都是適用的。對於超聲波來講，由於它的頻率很高，所發，它在空氣中傳播時，被吸特別厲害。據科學家們的實驗，頻率為100億Hz的超聲波，在它離開聲源的一剎那間，馬上會被空氣全部吸收掉。在超聲波治療的臨床應用中，對於超聲波的吸收特性，必須予以足夠的重視。這一點，在下面的有關章節中，將要詳細談到。

【超聲波的巨大能量】

超聲波之所以在工業、國防和醫療等方面發揮著獨特而又巨大的作用，還有一個原因是由於超聲波比一般可聽聲有著強大的功率。根據聲學工作者的實驗測定，一般的講話聲音的能量是很小的。假設我們想用普通說話的能量來燒開一壺水，那麼，必須動員700多萬人，連續大聲喊叫12個小時才行。超聲波具有的能量，要比一般可聽聲大的多。根據有關聲學實驗測定，頻率為100萬赫茲的超聲波的能量，要比同幅度的頻率為1000赫茲的可聽聲能量大100萬倍。所以說，擁有巨大的能量，是超聲波的一個重要特點。超聲波的許多應用，也都是利用它的這一特點進行工作的。為什麼超聲波擁有這么強大的功率呢？這是由於聲波到達某一物質中時，由於聲波的振動作用，使物質中的分子隨便之一起振動，兩者振動的頻率是一致的。物質分子振動的頻率，決定了該物質分子振動的速度，頻率越高，速度越大。我們知道，一個運動物體所具有的動能E與其質量M和運動速度有下列關系:

E=Mv2

即，運動物體的動能與其質量成正比，與其速度的平方也成正比。

由於超聲波的頻率很高，它使所進入的物質分子運動速度，也隨之變的很高。根據上式可知，這樣高的運動速度，使該物質分子具有很大的動能，這就是超聲波擁有巨大能量的緣故。

【超聲波的聲壓特性】

所謂「聲壓」指的是由於聲波的振動而使聲場中的物體受到附加壓力的強度，單位為公斤/平方厘米，一般可聽聲的聲壓非常微小，其數值約為0.000001公斤/平方厘米~0.000002公斤/平方厘米。這公微小的聲壓，一般是不引起人們的注意的。但是，超聲波的聲壓，一般是很大的。例如，在水中通過一般強度的超聲波時，因超聲波而產生的附加壓力，可以達到好幾個大氣壓。超聲波之所以能夠產生這樣強的聲壓，可以達到好幾個大氣壓，其根本原

因仍然是由於超聲波的頻率很高，所以振動時，使高密度分子間的伸拉很快以致使其間形成瞬時的真空與壓縮高密度區，產生巨大的壓力差。當它的振幅達到一定程度時，超聲波擁有的能量十分巨大。

當超聲波束通過液體時，由於巨大的超聲波聲壓作用，可以在液體中出現"空化現象"。這種現象所產生的瞬時壓力，可以高達幾千個，甚至上萬個大氣壓!這么巨大的瞬時壓力，使超聲波的應用，在許多方面顯示出它獨特的巨大作用。現在已被普遍應用的超聲波清洗，超聲波乳化等，都是超聲波空化現象的具體運用。

超聲波的空化現象是怎樣產生的呢?讓我們通過觀察一個聲學實驗，來了解空化現象產生的奧妙。

如圖1一8所示，在一個盛滿水的玻璃容器中，放大一個超聲波發生器的聲頭。

在超聲波機末工作之前，該容器中的液體分子受到的只是大氣壓的壓力，液體的分子都很穩定，沒有什麼變化。當超聲波機開始工作後，一般強大的超聲波束穿過了整個液體內部。我們知道，當聲波通往某種物質時，由於聲振動現象，這種壓縮和稀疏相互交替的作用，使該物質分子受到的壓力產生了變化。例如當超聲波振動使水分子壓縮時，水分子所受到壓力將是大氣壓加上水分子被壓縮時受到的壓力，這個變化的壓力就是前面我們所談到的"聲壓"。當這個巨大的聲壓使水分子團壓縮時，好象水分子團受到了來自四面八方的巨大壓力(參看圖1一8A)當超聲波振動使水分子稀疏時，水分子又受到了向四面八方散開的拉力(參看圖1一8B)。對於一般的液體，它能經受得住聲壓的巨大壓力作用，所以在受到壓縮力時，水分子團不會發生反常的現象。但是當水分子團受到稀疏作用而受到四面八方的拉力時，它們就支持不住了。在拉力集中的地分，水分子團就會斷裂開來，這種斷裂作用，最容易發生在存有雜質和氣泡的地方，因為這些地方水的強度特別低，根本經不住幾倍於大氣壓力的巨大的拉力作用而發生斷裂。這種斷裂的結果，使水中會產生許多氣泡狀的小空腔，這種空腔存在的時間很短，一瞬間，就會閉合起來。小空腔閉合的時侯，會產生巨大的瞬時壓力，一般的可高達幾千個，甚至上萬個大氣壓。這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在水中的固體表面受到急劇的破壞，超聲波的絕妙的清洗作用、乳化作用以及超聲波治療中利用超聲波來擊碎 腦血栓和膽結石塊等，都是運用了超聲波的這種巨大的瞬時壓力。這種由於超聲波在液體中的聲壓，而使液體分子團破裂而產生無數氣體小空腔，由於這些小空腔閉合而產生的瞬時壓力的現象，稱之為超聲波的空化現象。超聲波的空化現象，也是超聲波的重要特性之一。

5. 超聲波有什麼用途

一、超聲波治療作用基礎有下述三種效應：

1．機械效應：超聲振動可引起組織細胞內物質運動，由於超聲的細微按摩，使細胞漿流動、細胞震盪、旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用，也稱為「內按摩」這是超聲波治療所獨有的特性，可以改變細胞膜的通透性，刺激細胞半透膜的彌散過程，促進新陳代謝、加速血液和淋巴循環、改善細胞缺血缺氧狀態，改善組織營養、改變蛋白合成率、提高再生機能等。

2．溫熱效應：人體組織對超聲能量有比較大的吸收能力，因此當超聲波在人體組織中傳播過程中，其能量不斷地被組織吸收而變成熱量，其結果是組織的自身溫度升高。即內生熱。超聲溫熱效應可增加血液循環，加速代謝，改善局部組織營養，增強酶活力。一般情況下，超聲波的熱作用以骨和結締組織為顯著，脂肪與血液為最少。

3．理化效應：超聲的機械效應和溫熱效應均可促發若干物理化學變化。

a.彌散作用：超聲波可以提高生物膜的通透性，對鉀，鈣離子的通透性發生較強的改變。從而增強生物膜彌散過程，促進物質交換，改善組織營養。

b.觸變作用：超聲作用下，可使凝膠轉化為溶膠狀態。對肌肉，肌腱的軟化作用，以及對一些與組織缺水有關的病理改變。如類風濕性關節炎病變和關節、肌腱、韌帶的退行性病變的治療。

c.空化作用：空化形成，或保持穩定的單向振動，或繼發膨脹以致崩潰，細胞功能改變，細胞內鈣水平增高。成纖維細胞受激活，蛋白合成增加，血管通透性增加，血管形成加速，膠原張力增加。

d.聚合作用與解聚作用：水分子聚合是將多個相同或相似的分子合成一個較大的分子過程。大分子解聚，是將大分子的化學物變成小分子的過程。可使關節內增加水解酶和原酶活性增加。

e.消炎，修復細胞和分子：超聲作用下，可使組織PH值向鹼性方面發展。緩解炎症所伴有的局部酸中毒。超聲可影響血流量，產生致炎症作用，抑制並起到抗炎作用。使白細胞移動，促進血管生成。從而達到對受損細胞組織進行清理、激活、修復的過程。

6. 有關超聲波的問題

具有回聲定位能力的蝙蝠，能產生短促而頻率高的聲脈沖，這些聲波遇到附近物體便反射回來。

人體組織對超聲能量有比較大的吸收本領，因此當超聲波在人體組織中傳播過程中，其能量不斷地被組織吸收而變成熱量，其結果是組織的自己身體的溫度升高。

產熱過程既是機械能在介質中轉變成熱能的能量轉換過程。即內生熱。超聲溫熱效應可增加血液循環，加速代謝，改善局部組織營養，增強酶活力。一般情況下，超聲波的熱作用以骨和結締組織為顯著，脂肪與血液為最少。

(6)光動力對超聲波有什麼影響擴展閱讀：

超聲在介質中前進時所產生的效應。（超聲在介質中傳播是由反射而產生的機械效應）它可引起機體若干反應。超聲振動可引起組織細胞內物質運動，由於超聲的細微按摩，使細胞漿流動、細胞振盪、旋轉、摩擦、從而產生細胞按摩的作用。

也稱為「內按摩」這是超聲波治療所獨有的特性，可以改變細胞膜的通透性，刺激細胞半透膜的彌散過程，促進新陳代謝、加速血液和淋巴循環、改善細胞缺血缺氧狀態，改善組織營養、改變蛋白合成率、提高再生機能等。

7. 超聲波與次聲波的作用與危害

超聲波

超聲波一般由具有磁致伸縮或壓電效應的晶體的振動產生。它的顯著特點是頻率高，波長短，衍射不嚴重，因而具有良好的定向傳播特性，而且易於聚焦。也由於其頻率高，故而超聲波的聲強通常比一般聲波大得多。用聚焦的方法，可以獲得聲強高達109W／m2的超聲波。超聲波在液體、固體中傳播時，衰減很小。在不透明的固體中，能穿透幾十米的厚度。超聲波的這些特性，在技術上得到廣泛的應用。

作用

利用超聲波的定向發射性質，可以探測水中物體，如探測魚群、潛艇等，也可用來測量海深。由於海水的導電性良好，電磁波在海水中傳播時，吸收非常嚴重，因而電磁雷達無法使用。利用聲波雷達——聲納，可以探測出潛艇的方位和距離,因為超聲波碰到雜質或介質分界面時有顯著的反射，所以可以用來探測工件內部的缺陷。超聲探傷的優點是不傷損工件，可以探測大型工件，如用於探測萬噸水壓機的主軸和橫梁等。此外，在醫學上可用探測人體內部的病變，如「B超」儀就是利用超聲波來顯示人體內部結構的圖像。

目前超聲探傷正向著顯像方向發展，如用聲電管把聲信號變換成電信號，再用顯像管顯示出目的物的像來。隨著激光全息技術的發展，聲全息也日益發展起來。把聲全息記錄的信息再用光顯示出來，可直接看到被測物體的圖像。聲全息在地質，醫學等領域有著重要的意義。

由於超聲波能量大而且集中，所以也可以用來切削、焊接、鑽孔、清洗機件，還可以用來處理種子和促進化學反應等。

超聲波在介質中的傳播特性，如波速，衰減，吸收等與介質的某些特性(如彈性模量、濃度、密度、化學成份、黏度等)或狀態參量(如溫度、壓力、流速等)密切有關，利用這些特性可以間接測量其他有關物理量。這種非聲量的聲測法具有測量精度高，連度快等優點。

由於超聲波的頻率與一般無線電波的頻率相近，因此利用超聲元件代替某些電子元件，可以實現電子元件難於起到的作用。超聲延遲線就是其中一例。因為超聲波在介質中的傳播速度比起電磁波小得多，用超聲波延遲時間就方便得多。

次聲波

次聲是頻率低於可聽聲頻率范圍的聲，它的頻率范圍大致為10-4～20Hz。

作用

由於次聲的頻率很低，所以大氣對次聲波的吸收系數很小，因而其穿透力極強，可傳播至極遠處而能量衰減很小。10Hz以下的次聲波可以傳播至數千千米的距離。1983年夏，位於印度尼西亞蘇門答臘島和爪哇島之間的喀拉喀托火山爆發，火山爆發時產生的強次聲波繞地球轉了3圈，歷時108小時後才慢慢消逝。全世界的微氣壓計都記錄到了它的振動餘波。1986年1月29日，美國太空梭"挑戰者"號升空爆炸，爆炸產生的次聲波歷時12小時53分鍾，其爆炸威力之強，連遠在1萬多千米處的我國北京香山中科院聲學研究所監測站的監測儀都"聽"到了。通常的隔音吸音方法對次聲波的特強穿透力作用極微，7000 Hz的聲波用一張紙即可隔擋，而7Hz的次聲波用一堵厚牆也擋不住，次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土。

危害

次聲波具有較大的破壞性。強烈的次聲波通過固體媒質的傳播，會直接破壞建築物，使其損壞或坍塌。1980年，我國南京某廣場的一座大樓施工時，打樁機產生的強烈振動波，把工地附近一家電影院的牆壁震裂，致使這家電影院不得不被拆掉重建。高空大氣湍流產生的次聲波能折斷萬噸巨輪上的桅桿，能將飛機撕得四分五裂；地震或核爆炸所激發的次聲波能將高大的建築物摧毀；海嘯帶來的次聲波可將岸上的房屋毀壞。

次聲的頻率與人體器官的固有頻率相近(人體各器官的固有頻率為3～17Hz，頭部的固有頻率為8～12Hz，腹部內臟的固有頻率為4～6Hz)，當次聲波作用於人體時，人體器官容易發生共振，引起人體功能失調或損壞，血壓升高，全身不適；頭腦的平衡功能亦會遭到破壞，人因此會產生旋轉感、惡心難受。許多住在高層建築上的人在有暴風時會感到頭暈惡心，這就是次聲波作怪的緣故。如果次聲波的功率很強，人體受其影響後，便會嘔吐不止、呼吸困難、肌肉痙攣、神經錯亂、失去知覺，甚至內臟血管破裂而喪命。所謂次聲波武器就是利用這一原理來對人體產生影響和殺傷作用的一類新概念武器。由於人聽不到、看不見、摸不著次聲波，所以又有人把次聲波武器稱之為"無聲殺手"、"啞巴武器"等。

次聲波對人類而言可以說是一個雙刃劍。一方面，人們通過研究自然現象產生的次聲波的特性和產生機制，可以更深入地認識這些現象的特性和規律，例如人們利用測定極光產生次聲波的特性來研究極光活動的規律等。利用接收到的被測聲源所輻射出的次聲波，探測它的位置、大小和其他特性，例如通過接收核爆炸、火箭發射火炮或台風所產生的次聲波去探測這些次聲源的有關參量。許多災害性現象如火山噴發、龍卷風和雷暴等在發生前可能會輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現象預測災害事件等等。

另一方面，次聲波對人體是有害的，人類必須防止次聲波的污染。讓人頭痛的是，由於次聲波的穿透力極強，幾乎沒有什麼辦法能夠消除它對人體的危害。人們惟一能做的就是在各種次聲波污染物上（交通工具、打樁機等）安上減振器，把它對人體的危害減小到最低程度。

8. 什麼是超聲波

超聲波是頻率高於20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強，易於獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用於測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。在醫學、軍事、工業、農業上有很多的應用。超聲波因其頻率下限大約等於人的聽覺上限而得名。

9. 為什麼超聲波具有很強的穿透能力

不是超聲波穿透能力強，而是超聲波愛走直線，不像低頻聲波那樣容易拐彎。

低頻聲波波長較長，遇到障礙時容易繞射過去或產生衍射。超聲波的波長短，不容易繞射和衍射，走的是直線，所以可以利用來測距或探測障礙物。真正穿透性強的是頻率最低的次聲波，美國、蘇聯都曾經試圖開發次聲波武器，可以隔著多重障礙殺傷敵人。

超聲波是一種波長極短的機械波，在空氣中波長一般短於2cm（厘米）。它必須依靠介質進行傳播，無法存在於真空（如太空）中。

它在水中傳播距離比空氣中遠，但因其波長短，在空氣中則極易損耗，容易散射，不如可聽聲和次聲波傳得遠，不過波長短更易於獲得各向異性的聲能，可用於清洗、碎石、殺菌消毒等。在醫學、工業上有很多的應用。

10. 討論對超聲波 次聲波 激光的認識

次聲波：頻率低於20HZ的聲波。
2、超聲波：頻率高於20000HZ的聲波。
很顯然，次聲波和超聲波是聲波的「近親」，它們雖然不能被人耳感知，但卻可以通過特殊的儀器去發射和接受到。而且據我們所知，某些動物也有發射和接受次聲或超聲波的能力。
次聲波的特點和應用
產生：地震、火山爆發、風暴、海浪沖擊、槍炮發射、熱核爆炸、動物聯絡。
特點：a、被大氣吸收的能量少、傳播距離遠——1883年8月，難蘇門答臘島和爪哇島之間的克拉卡托火山爆發，產生的次聲波饒地球3圈，歷時108小時；1961年，蘇聯在北極圈內新地島進行核實驗激起的次聲波饒地球35圈！b、穿透力強（7000Hz的普通聲波用一張紙即可以阻擋，但7Hz的次聲波可以穿透十幾米厚的鋼筋混凝土）。
應用：研究自然次聲——預測自然災害；測定人工產生的次聲——做大規模氣象預測；研究人和動物的次聲——了解人體或動物器官的活動情況；軍事應用——次聲武器只對敵人的人員有傷害，不會對武器設備有任何影響（共振原理：4~8Hz的次聲能在人的腹腔里產生共振，可使心臟出現強烈共振和肺壁受損）。
不過從總體上來講，人們對次聲的研究還處於起步階段，被稱為聲波家族中的「小字輩」。
2、超聲波的特點和應用
產生：某些動物、儀器。
特點：a、波長短。大部分的超聲波波長已經接近無線電波，有的已經接近可見光波。這使得超聲波的傳播基本接近直線，解析度極高，可以用於各種信息探測，並可以將超聲波「聚焦」後向凹透鏡一樣使用；b、功率大（振幅相同的1MHz的超聲波比1kHz的普通聲波能量大100萬倍）。可以用於傳遞強大的能量；可以在液體中產生「空化現象」——當超聲波作用於液體界質時，液體先是被撕裂成很多小空穴，然後這些小空穴又會瞬間閉合，在空穴閉合的過程中，產生高壓（幾千大氣壓）和高溫（幾千攝氏度）——空化可以用於清洗、粉碎、乳化和加速化學反應等。
人們對超聲波的研究已經非常重視，應用方面也已滲入到了工業、農業、國防、醫學以及航天和航空等領域，並取得了卓有成效的進展。有人甚至認為超聲波技術的研究可以和電子技術、信息技術和核子技術向媲美。