Ультразвук та інфразвук

а) Інфразвук—поздовжня механічна хвиля частотою меншою за 16 Гц.

Людиною не сприймається. Джерелом його можуть бути вітер, грозові розряди, землетруси, обвали, вибухи, робота промислових установок, шторм тощо. Інтенсивність звука І пропорційна квадрату амплітуди А і частоті ω, тобто I~А·ω, а ω мала, то інфразвуки утворюються від коливань з великою амплітудою, тобто при коливаннях речовини великого об’єму і маси, наприклад, під час шторму. Інфразвук розповсюджується на великі відстані, слабо поглинаючись.

За великих інтенсивностей І>170 дБ відбувається розрив барабанної перетинки. Менш інтенсивні інфразвуки небезпечні тим, що можуть викликати резонансні коливання внутрішніх органів, тому що ті мають власні частоти коливання в діапазоні інфразвуку:

Тіло людини:

а) в лежачому положенні 3—4 Гц

б) стоячому 5—12 Гц

в) грудна клітина 5—8 Гц

г) черевна порожнина 3—4 Гц

При цьому виникає тертя внутрішніх органів одне об одне, що супроводжується неп приємним відчуттям, або може статися розрив органа.

У зв’язку з цим військові намагаються використати інфразвукові хвилі як зброю. В мирних цілях інфразвукові хвилі, які ідуть від центрів природних катаклізмів, уловлюють для завбачення цих катаклізмів.

Б) Ультразвук—поздовжня механічна хвиля з частотою більшою за 20000 Гц. Ультразвук людина не чує, але його чують багато тварин (кішки, собаки, дельфіни, кажани та ін.)

Для отримання ультразвуку використовують п’єзоелектричний ефект або магнітострикцію.

Озн. Зворотній п’єзоелектричний ефект—зміна форми і розміру п’єзокристала (наприклад, кварцу)при розміщенні його в змінному електричному полі.

Озн. Магнітострикція—зміна форми і розмірів феромагнітного стрижня в змінному магнітному полі.

Ультразвук широко використовують в медицині. Ультразвук добре відбивається на межі м’яз—надкісниця—кістка, на поверхні порожніх органів.

Тому можна визначити розташування і розміри внутрішніх органів, порожнин(УЗД)

Використавши ефект Допплера, можна виміряти швидкість крові в судинах. Для цього направляють жмуток ультразвуку на кров в судині і реєструють зміну частоти відбитого від еритроцитів сигналу (до 0,001% зміни швидкості). Аналогічно визначають характер руху серцевих клапанів.

В рідині ультразвук викликає кавітацію—утворення порожнин і миттєве їх зхлопування, що має великий дроблячий ефект(використовується у фармакології для виготовлення емульсій), а також приводить до нагріву речовини. Іонізації молекул. В біологічних тканинах ультразвук виявляє такі явища:

1. Мікровібрації на клітинному і субклітинному рівні.

2. Руйнацію біомакромолекул.

3. Перебудову і пошкодження біологічних мембран.

4. Теплову дію

5. руйнацію клітин і мікроорганізмів

Для терапевтичних цілей використовують ультразвук з частотою 800 кГц і з інтенсивністю 1 Вт/см і менше. Первинним механізмом ультразвукової терапії є мікро масаж і теплова дія.

В хірургії ультразвук використовують як скальпель. За його допомогою розтинають м’які і кісткові тканини, руйнують злоякісні пухлини.

Бактерицидна дія ультразвуку використовується в стоматології.