Sóng siêu âm là gì? pdf

Bản chất của sóng âm Các môi trường chất đàn hồi khí, lỏng hay rắn có thể coi như là những môi trường liên tục gồm những phần tử liên kết chặt chẽ với nhau.. Nếu tác động một lực lên mộ

Sóng siêu âm là gì?

Bản chất của sóng âm

Các môi trường chất đàn hồi (khí, lỏng hay rắn) có thể coi như là những môi trường liên tục gồm những phần tử liên kết chặt chẽ với nhau Lúc bình thường, mỗi phần tử có một vị trí cân bằng bền Nếu tác động một lực lên một phần tử A nào đó bên trong môi trường này, nó sẽ rời khỏi vị trí cân bằng bền Do tương tác tạo nên bởi các mối liên kết với các phần tử bên cạnh, một mặt phần tử

A bị kéo về vị trí cân bằng, một mặt nó cũng chịu tác dụng bởi lực tác động nên phần tử A sẽ di chuyển qua – lại quanh vị trí cân bằng, có nghĩa là phần tử A thực hiện chuyển động dưới dạng dao động Hiện tượng này tiếp tục xảy ra đối với các phần tử khác của môi trường Dạng dao động cơ, có tính chất lặp đi lặp lại, lan truyền trong môi trường đàn hồi được gọi là sóng đàn hồi hay sóng cơ, nói một cách khác, sóng là một hiện tượng vật lý trong đó năng lượng được dẫn truyền dưới dạng dao động của các phần tử vật chất của môi trường truyền sóng

Về bản chất, sóng âm là sóng cơ học, do đó nó tuân theo mọi quy luật đối với sóng cơ, có thể tạo ra sóng âm bằng cách tác động một lực cơ học vào môi trường truyền âm

Vd1: Tác động một lực làm rung lên âm thoa, gây ra cho các phân tử trong không khí bị nén lại hay dãn ra tùy theo hướng chuyển động của âm thoa, phân tử đầu tiên bị tác động sẽ ảnh hưởng đến phân tử kế tiếp và cứ thế mà có sự lan truyền sóng ra mọi hướng (và cũng nhờ thế mà tai người ở bất kỳ vị trí nào xung quanh âm thoa đều nghe được âm vang của âm thoa) Hiện tượng này tương tự như khi ta thả một viên sỏi vào giữa lòng hồ đang lặng sóng, viên sỏi sẽ tạo ra những gợn sóng có hình dạng các vòng tròn đồng tâm lan tỏa ra xung quanh mà tâm của chúng là vị trí mà viên sỏi rơi xuống hồ nước

Vd2: Đánh vào mặt trống; tác động dòng điện làm rung màng loa; đạn bay trong không khí

Các đại lượng đặc trưng của sóng

Hình bên dưới là hình biểu diễn của sóng, nó là một tập hợp của các lần nén

và dãn thay đổi tuần tự theo dạng hình sin, trong đó các đỉnh sóng thể hiện áp lực cao nhất còn các đáy sóng thể hiện áp lực thấp nhất

Các đại lượng đặc trưng của sóng bao gồm:

 Chu kỳ T = (s) là khoảng thời gian mà sóng thực hiện một lần nén và một lần dãn

 Tần số f = (Hz) là số chu kỳ thực hiện được trong 1 giây

 Vận tốc truyền của sóng âm là quãng đường mà sóng âm truyền được sau một đơn vị thời gian

 Độ dài bước sóng λ = (μm): là quãng đường mà sóng truyền được sau khoảng thời gian bằng 1 chu kỳ (λ = v.T = v/f) Trên hình vẽ, ta thấy bước sóng λ là khoảng cách giữa hai đỉnh hoặc hai đáy nằm kế nhau

Phân loại sóng âm

Phân loại theo phương dao động: dựa vào cách truyền sóng, người ta chia

sóng cơ ra làm hai loại: sóng dọc và sóng ngang

 Sóng ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử của môi trường vuông góc với tia sóng Sóng ngang xuất hiện trong các môi trường có tính đàn hồi về hình dạng Tính chất này chỉ có ở vật rắn

 Sóng dọc là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường trùng với tia sóng Sóng dọc xuất hiện trong cá môi trường chịu biến dạng về thể tích, do đó nó truyền được trong các vật rắn cũng như trong môi trường lỏng và khí

Sóng siêu âm ứng dụng trong siêu âm chẩn đoán thuộc loại sóng dọc

Phân loại theo tần số: sóng âm được chia theo dải tần số thành 3 vùng

chính

 Sóng âm tần số cực thấp, hay còn gọi là sóng hạ âm (Infrasound): f <

16 Hz Ví dụ: sóng địa chấn

 Sóng âm tần số nghe thấy được (Audible sound): f= 16 Hz – 20 kHz

 Sóng siêu âm (Ultrasound): f > 20kHz

Các nguồn sóng siêu âm có trong tự nhiên: Dơi, một vài loài cá biển phát sóng siêu âm để định hướng … Nói chung các sóng này nằm trong vùng tần số 20

– 100 kHz Sóng siêu âm ứng dụng trong y học có tần số từ 700 KHz đến 50 MHz trong đó siêu âm chẩn đoán sử dụng các tần số từ 2 MHz đến 50 MHz

(Trích Siêu âm bụng tổng quát – Nguyễn Phước Bảo Quân)