Ультразвук

Ультразвуком принято называть упругие колебания и волны с частотой, превышающей верхний предел восприятия человеческого слуха. Поскольку этот предел разный для разных людей, то и нижняя граница ультразвуковых частот достаточно условна. Для большинства людей она проходит на уровне 15—20 кГц. Верхняя же граница обусловлена физической природой упругих волн, т. е. свойствами материальной среды, в которых они распространяются. В газах, например, верхнюю границу частот ультразвука определяют по равенству длины звуковой волны и длины свободного пробега молекул; при нормальном давлении она составляет порядка одного гигагерца (10⁹ Гц). В жидкостях и твердых телах — по межатомным расстояниям, и граничная частота может достигать нескольких терагерц (10¹² Гц). В зависимости от частоты ультразвук обладает некоторыми особенностями, которые обуславливают его применение, поэтому ультразвуковые частоты удобно подразделить на три области:

• низкие (15—100 кГц);
• средние (100 кГц — 10 МГц);
• высокие (10 МГц — 1 ГГц).

Упругие волны с частотами выше 1 ГГц принято называть гиперзвуком.

Ультразвук применяется как в научных исследованиях для изучения строения и свойств вещества, так и для решения самых разнообразных технических задач. А сами термины «ультразвук», «ультразвуковая техника» (англ. ultrasound, ultrasonics) часто используют для обозначения области науки и техники, занимающейся изучением и практическим применением акустических волн и не имеющей целью непосредственное восприятие звуковой информации человеком. В таком понимании ультразвука его частотный диапазон не ограничивается снизу строго частотой 15—20 кГц, а может захватывать и часть слышимого диапазона. Ультразвук как область науки и техники является одним из разделов современной акустики.

Одним из применений ультразвука является ультразвуковая очистка. Это способ очистки поверхности твердых тел, при котором в моющий раствор вводятся ультразвуковые колебания. Введение ультразвука позволяет не только ускорить процесс очистки, но и получить высокую степень чистоты поверхности, а также заменить ручной труд, уменьшить концентрацию моющих веществ, исключить пожароопасные и токсичные растворители. Ультразвуковая очистка применяется во многих отраслях промышленности. Особый интерес к способности ультразвука очищать поверхности от загрязнений отмечается в медицине.

При подготовке статьи использовались материалы книги «Ультразвук. Маленькая энциклопедия» под ред. И. П. Голяминой и др.