Вопросы и задачи к главе 3

1. Какие животные способны воспринимать звук, ультразвук, инфразвук?

2. Какое физиологическое значение имеет логарифмическая зависимость уровня громкости от интенсивности звуковой волны?

3. На каких частотах наибольшая чувствительность здорового человеческого уха? Почему?

4. Какова интенсивность звуковой волны на частоте 1кГц, если уровень громкости 90 фон?

5. Как будет выглядеть аудиограмма пациента, у которого на всех частотах кривая порога слышимости лежит ниже пороговой кривой по ГОСТу?

6. Начертите акустический спектр монотонного звука.

Глава 4. Ультразвук. Его применение в медицине инфразвук

4.1. Физические свойства ультразвука

1. Частотный диапазон ультразвука

Ультразвук – это колебания и волны с частотой, большей звуковой. На рисунке 4.1 шкала механических колебаний.

Рис. 4.1. Шкала механических волн: инфразвук (ИФ), звук (З), ультразвук (УЗ), гиперзвук (ГЗ) (объяснения в тексте).

Механические волны не могут распространяться в упругой среде, когда их длина волны становится сравнима с расстояниями между молекулами. Поэтому в газах при нормальных условиях не может распространяться ультразвук с частотой, большей Гц. Для частоты длина волны:

становится сравнима со средним расстоянием между молекулами газа. м/ с – порядок скорости распространения механической волны в газах при нормальных условиях.

А при частотах, больших Гц уже не может распространяться и в конденсированных средах – жидкостях и твёрдых телах. При этой частоте его длина волны:

что сравнимо с расстояниями между молекулами в жидкостях и твёрдых телах.

2. Скорости распространения ультразвука

Важным параметром ультразвука является скорость его распространения в данной среде. Скорость ультразвука примерно равна скорости звука. Звуковые и ультразвуковые скорости в некоторых средах представлены в таблице 4.1

ТАБЛИЦА 4.1

СКОРОСТИ АСПРОСТРАНЕНИЯ ЭВУКА И УЛЬТРАЗВУКА В НЕКОТОРЫХ СРЕДАХ

Среда	Скорость, м/с
Воздух	около 340
Вода и мягкие ткани	1500
Костная ткань	3500
Дерево	2500
Железо	6000

3. Особенности физических свойств ультразвука

Широкое применение ультразвука в фармации и медицине определяется особенностями его физических свойств.

Высокая частота ультразвука определяет:

1.малую длину волны, так как длина волны обратно пропорциональна частоте:

2.возможность получать большие интенсивности ультразвуковой волны при сравнительно небольших амплитудах A, так как интенсивность прямо пропорциональна квадрату частоты :

где - плотность среды, - круговая частота, v- скорость распространения ультразвука.

У звука с эталонной частотой длина волны в воде и мягких тканях:

А у используемого в медицине и фармации ультразвука с частотой 1 МГц = Гц длина волны в этих средах:

Из относительной малости длины ультразвуковой волны следует:

1. ультразвук не дифрагирует на малых неоднородностях среды размером до нескольких миллиметров. Дифракция – это отклонение волны от прямолинейного распространения на неоднородностях среды, например огибание волной краёв препятствий и отверстий.

2. ультразвук может излучаться с поверхности излучателя узким пучком, а если поверхность излучателя сделать вогнутой, то ультразвук можно фокусировать на нужную точку объекта.