Ультразвук. Ультразвуком называют звуковые волны с частотами от 2×104 до 1013 Гц

Ультразвуком называют звуковые волны с частотами от 2×10⁴ до 10¹³ Гц. Верхний предел частот ультразвука в данной среде определяется межмолекулярным расстоянием (или длиной свободного пробега в газе): в кристаллах и жидкостях он равен 10¹²-10¹³ Гц, а в газах — 10⁹ Гц.

Из-за большой частоты (малой длины волны) ультразвук характеризуется особыми свойствами. Так, ультразвуковые волны подобно световым могут образовывать строго направленные пучки. Отражение и преломление этих пучков на границе двух сред подчиняется законам геометрической оптики. С помощью вогнутых зеркал ультразвуковые волны можно направлять от источника в строго определенном направлении.

Ультразвуковые волны большой интенсивности можно получать даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, так как при данной амплитуде I ~ w² (формула (22.10)). Поэтому высоким частотам ультразвука соответствуют большие интенсивности (до 20 Вт/см²). Это приводит к нагреву тел, подвергающихся воздействию ультразвука, к образованию в жидкостях пустот в виде мельчайших пузырьков с кратковременным возрастанием давления до сотен и тысяч атмосфер (явление кавитации).

Ультразвуковые волны ускоряют протекание процессов диффузии, существенно влияют на растворимость веществ и в целом на ход химических реакций в жидкой фазе. Ультразвук применяют в технике для ускорения процессов тепло- и массообмена; получения металлов с мелкокристаллической структурой; очистки (с помощью кавитации) от загрязнений различных деталей (часовое производство, электронная техника и т.д.); пайки алюминиевых деталей; сварки пластмассовых изделий и т.д.; ультразвуковой дефектоскопии; звуковидения (преобразования по схеме: ультразвук ® электрические колебания ® световые колебания).