ЯГМА

Медицинская физика

Педиатрический факультет

1 курс

1 семестр

Лекция № 4

«Медицинская акустика»

Составил:

Бабенко Н.И.

2010 г.

1. Акустика и её виды. Медицинская акустика, её разделы и задачи.

Дословно "акустика" переводится как учение о слухе. Современное определение термина "акустика" следующее:

Акустика - это наука о получении, свойствах и распространении механических волн в различных средах и взаимодействии этих волн с физическими и биологическими объектами.

Акустика состоит из следующих разделов:

• общая акустика, изучает наиболее общие вопросы, связанные с получением и распространением звука, методами звуковых измерений.

• архитектурная акустика, изучает звуковые явления с точки зрения получения хорошей слышимости и речи в разных помещениях, или защиты помещений от нежелательных звуков.

• техническая акустика, изучает практическое применение звука в разных областях техники.

• биологическая акустика, изучает получение и применение звука живыми организмами (летучие мыши, рыбы, дельфины).

• медицинская акустика, изучает физику и биофизику слуха и речи, условия и особенности восприятия звука человеком, применение звука для диагностики заболеваний и их лечения.

Применение акустики в медицине включает в себя практическое использование свойств слышимого звука и ультразвука:

Основными задачами медицинской акустики являются:

• изучение звуковых явлений, возникающих при работе сердца;

• разработка методов диагностики заболеваний при помощи звука и ультразвука;

• разработка звуковых методов лечения;

• разработка гигиенических норм и норм безопасного использования звука в промышленности, медицине и народном хозяйстве.

2. 3Вук как физическое явление. Виды звуковых волн и их характеристика.

Звук - это механические колебания, которые распространяются в упругой материальной среде преимущественно в виде продольных волн.

B вакууме звук не распространяется, так как для передачи звука необходима материальная среда и механический контакт между собой частиц материальной среды.

В среде звук распространяется в виде звуковых волн. Звуковые волны представляют собой механические колебания, которые передаются в среде при помощи её условных частиц. Под условными частицами среды понимают её микрообъёмы.

Основные физические характеристики акустической волны:

1. Частота.

Частота звуковой волны - это величина, равная числу полных колебаний в единицу времени. Обозначается символом v ( ню) и измеряется в герцах. 1 Гц =1 кол/сек = [ с^-1 ].

Шкала звуковых колебаний делится на следующие частотные интервалы:

• инфразвук ( от 0 до 16 Гц );

• слышимый звук ( от 16 до 16 000 Гц );

• ультразвук ( свыше 16 000 Гц ).

С частотой звуковой волны тесно связана обратная величина – период звуковой волны. Период звуковой волны - это время одного полного колебания частиц среды. Обозначается Т и измеряется в секундах [ с ].

2. Направление колебаний условных частиц среды.

По направлению колебаний частиц среды, переносящих звуковую волну, звуковые волны делятся на:

• продольные;

• поперечные.

У продольных волн направления колебаний частиц среды совпадает с направ­лением распространения в среде звуковой волны ( Рис. 1).

У поперечных волн направления колебаний частиц среды перпендикулярны направлению распространения звуковой волны ( Рис. 2 ).

Рис. 1 Рис. 2

Продольные волны распространяются в газах, жидкостях и твердых телах. Поперечные - только в твердых телах.

3. Форма колебаний.

По форме колебаний звуковые волны делятся на:

• простые волны;

• сложные волны.

Графиком простой волны является синусоида.

Графиком сложной волны является любая периодическая несинусоидальная кривая.

4. Длина волны.

Длина волны - величина, равная расстоянию, на которое распространяется звуковая волна за время, равное одному периоду. Обозначается λ ( лямбда ) и измеряется в метрах ( м ), сантиметрах ( см ), миллиметрах ( мм ), микрометрах ( мкм ).

Длина волны зависит от среды, в которой распространяется звук.

5. Скорость звуковой волны.

Скорость звуковой волны - это скорость распространения звука в среде при неподвижном источнике звука. Обозначается символом v, вычисляется по формуле:

Скорость звуковой волны зависит от вида среды и температуры. Наибольшая скорость звука в твёрдых упругих телах, меньше - в жидкостях, и самая малая - в газах.

Примеры :

воздух, нормальное атмосферное давление, температура - 20 градусов, v = 342 м/с ;

вода, температура 15-20 градусов, v = 1500 м/с ;

металлы, v = 5000-10000 м/с.

Скорость звука в воздухе с увеличением температуры на 10 градусов возрастает примерно на 0,6 м/с.