Применение ультразвука

1. Медицина.

· Ультразвуковая диагностика (УЗИ)

Ультразвук используется для диагностики, терапевтического и хирургического лечения в различных областях клинической медицины. Способность ультразвука без существенного поглощения проникать в мягкие ткани организма и отражаться от акустических неоднородностей используется для исследования внутренних органов. Ультразвуковые методы диагностики в ряде случаев позволяют более тонко различать структуру тканей, чем рентгеновские. Так обнаруживаются опухоли мягких тканей, часто не различимые др. способами.

· Ультразвуковая терапия

Ультразвук применяют в акушерстве для диагностического исследования плода и беременной женщины, в нейрохирургии — для распознавания опухолей в головном мозге (эхоэнцефалография), в кардиологии — для изучения гемодинамики, выявления гипертрофии мышцы сердца. Микромассаж тканей, активация процессов обмена и локальное нагревание тканей.

· Ультразвуковая хирургия

- связана с разрушением тканей собственно звуковыми колебаниями: применяется фокусированный ультразвук с частотами порядка 106— 107 гц,

- с наложением ультразвуковых колебаний на хирургический инструмент: колебания на частотах 20—75 кгц с амплитудой 10—50 мкм. Ультразвуковые инструменты применяются для рассечения мягких и костных тканей, позволяя при этом существенно уменьшать усилие резания, кровопотери и болевые ощущения.

· Травматологии и ортопедия

Ультразвук используют для сварки сломанных костей: при этих операциях костной стружкой, смешанной с жидкой пластмассой, заполняют пространство между костными отломками; под действием ультразвука образуется их соединение.

В настоящее время лечение ультразвуковыми колебаниями получили очень большое распространение. Используется, в основном, ультразвук частотой от 22 – 44 кГц и от 800 кГц до 3 МГц. Глубина проникновения ультразвука в ткани при ультразвуковой терапии составляет от 20 до 50 мм, при этом ультразвук оказывает механическое, термическое, физико-химическое воздействие, под его влиянием активизируются обменные процессы и реакции иммунитета. Ультразвук используемых в терапии характеристик обладает выраженным обезболивающим, спазмолитическим, противовоспалительным, противоаллергическим и общетонизирующим действием, он стимулирует крово- и лимфообращение, как уже было сказано, процессы регенерации; улучшает трофику тканей. Благодаря этому ультразвуковая терапия нашла широкое применение в клинике внутренних болезней, в артрологии, дерматологии, отоларингологии и др.

1. Техника.

· Ультразвуковые толщиномеры

Используя явление отражения на границе различных сред, конструируют ультразвуковые приборы для измерения размеров изделий, для определения уровня жидкости в больших, недоступных для прямого измерения ёмкостях.

· Ультразвуковые дефектоскопы

Объединенные с компьютером, помогают контролировать качество сварных швов, бетонных опор и плит, а также для целей неразрушающего контроля изделий из твёрдых материалов (рельсов, крупных отливок, качественного проката и т.д.).

· Ультразвуковой микроскоп

Даёт возможность видеть те или иные предметы в непрозрачной для света среде.

· Ультразвуковая голография

· Гидроакустика (эхолот, гидролокатор)

Упругие волны являются единственным видом волн, хорошо распространяющимся в морской воде. На принципе отражения ультразвуковых импульсов от препятствий, возникающих на пути их распространения.

· Ультразвуковую аппаратуру также с успехом применяют для резки и сверления металлов, стекла и других материалов.

· Ультразвук можно использовать для измельчения вещества – например, для приготовления тонко размолотого цемента или асбеста, для получения однородных эмульсий, для очистки жидкости или газа от примесей.

· С помощью сфокусированного пучка ультразвуковых волн распыляют некоторые жидкости, например, ароматические вещества, лекарственные препараты. Получающийся «ультразвуковой туман», как правило, более качественный, чем аэрозольный. И сам этот метод экологически более безопасный, так как можно отказаться от фторсодержащих газов, которые используются в аэрозольных баллончиках.

Ультразвук в природе.

Целый ряд животных способен воспринимать и излучать частоты упругих волн значительно выше 20 кгц. Так, птицы болезненно реагируют на ультразвуковые частоты более 25 кгц, что используется, например, для отпугивания чаек от водоёмов с питьевой водой. Мелкие насекомые при своём полёте создают ультразвуковые волны. Летучие мыши, имея совсем слабое зрение, или вовсе не имея его, ориентируются в полёте и ловят добычу методом ультразвуковой локации. Они излучают своим голосовым аппаратом ультразвуковые импульсы с частотой повторения несколько Гц и несущей частотой 50—60 кГц. Дельфины излучают и воспринимают ультразвук до частот 170 кГц; метод ультразвуковой локации у них развит, по-видимому, ещё совершеннее, чем у летучей мыши.

Инфразвук — упругие волны с частотой менее 16 Гц.

Медузы и инфразвуки

На краю купола медузы расположены примитивные глаза, статоцисты и слуховые колбочки. Размеры их сравнимы с размерами булавочной головки. С их помощью медузы воспринимают инфразвуки с частотой 8—13 Гц.

Перед штормом усиливающийся ветер срывает гребни волн и захлёстывает их. Каждое такое захлопывание воды на гребне волны порождает акустический удар, создаются инфразвуковые колебания, расходящиеся на сотни километров, их улавливает медуза. Купол медузы усиливает инфразвуковые колебания как рупор, и передаёт на слуховые колбочки. Восприняв этот сигнал, медузы уходят на дно за 20 часов до начала шторма на данной местности.

Бионики создали технику, предсказывающую бури, работа которых основана на принципе работы инфрауха медузы. Такой прибор может предупредить о готовящейся буре за 15 часов, а не за два, как обычный морской барометр.

Часть тестирование (в тетрадях)

Вопрос 1

Какое физическое явление приводит к возникновению эха?

Варианты ответов

· Преломление звука

· Усиление звука

· Отражение звука

· Среди ответов нет правильного

Вопрос 2

В какой среде звуковые волны распространяются с максимальной скоростью?

Варианты ответов

· В твердых телах

· В жидкостях

· В газах

· В вакууме

Вопрос 3

На каком расстоянии от корабля находится айсберг, если посланный гидролокатором ультразвуковой сигнал был принят обратно через 3 с? Скорость ультразвука в воде принять равной 1600 м/с.

Варианты ответов

· 600 м

· 1000 м

· 2250 м

· 4600 м

Вопрос 4

Эхо, вызванное оружейным выстрелом, дошло до стрелка через 4 с после выстрела. Определите расстояние до преграды, от которой произошло отражение, если скорость звука в воздухе 340 м/с.

Варианты ответов

· 85 м

· 680 м

· 170 м

· 1360 м

Вопрос 5

Акустика - это раздел физики, изучающиий

Варианты ответов

· звуковые явления

· световые явления

· механические явления

· тепловые явления