Приложение на звука и ултразвука
Инфразвук и ултразвук
Човешкото ухо не възприема звукови вълни с честота под 20 Hz. Те се наричат инфразвук. Източници на инфразвук са вулканите, земетресенията, морските вълни и вятърът. Инфразвук съдържат шумовете от самолети, автомобили и машини. Силният инфразвук е вреден за здравето на човека. Някои животни чуват по-ниски звукове от човека. Например гълъбите са чувствителни към инразвук с много ниска честота – (до 0,1 Hz). Те долавят инфразвука от разбиващите се морски вълни и така следват крайбрежната линия при полет.
Човешкото ухо не е чувствително и към високите честоти – над 20 000 Hz. Такива вълни се наричат ултразвук. За разлика от човека, някои животни като кучета, прилепи, делфини и други могат да издават и възприемат ултразвук с различна честота (фиг. 1).
Фиг. 1. Честотният интервал на чуване за човека и някои животни
Например за обучение на кучета се използват „тихи“ свирки, издаващи висок звук (до 22 000 Hz), който се възприема от кучето, но не се чува от хората наоколо.
Ехолокация
Прилепът използва ултразвук, за да се ориентира в тъмнината и да търси храна. Неговият гласов орган издава ултразвук, който се отразява от жертвата (фиг. 2). От ултразвуковото ехо прилепът получава подробна информация за местоположението на жертвата. Този начин на ловуване, характерен за прилепи, делфини и някои други животни, се нарича ехолация.
Фиг. 2. Ехолокация.
а) Устата на прилепа издава ултразвуков "писък", който достига до жертвата и се отразява от нея.
б) Ушите на прилепа чуват ехото.
По подобен начин звуковите вълни (най-често ултразвук) се използват за изследване на морското дъно, за откриване на подводни лодки, айсберги и други обекти под водата. Източник на ултразвук излъчва ултразвуков сигнал, който се отразява от търсения обект (фиг. 3). Ехото се регистрира от приемник. Като се знае времето за отиване и връщане на сигнала, определя се разстоянието и формата на обекта.
Фиг. 3. Ехото помага за отстраняване на подводни лодки и други обекти под водата
Приложение на ултразвука в медицината
Медицинските изследвания с ултразвук на вътрешни органи на човека и на плода при бременност се наричат ехография. Източник излъчва ултразвук, който се отразява от повърхността на органите или от границата между здрава и болна тъкан. Ехото се регистрира от приемник и си преобразува в образ, който се наблюдава на екрана на монитор (фиг. 4). Ехографията използва ултразвук с малка енергия. Затова той е безвреден за пациента.
Източници на ултразвук с по-голяма енергия се използват за локално затопляне на определени тъкани. Това намира приложение например при лечение на рака.
Вълни с голяма енергия, наречени ударни вълни, се фокусират върху камъни в бъбреците (фиг. 5). Те ги разбиват на малки парченца, които след това се изхърлят с урината.
С ултразвук се почиства зъбният камък и се премахва бактериалната плака на зъбите (фиг. 6). В специални вани с ултразвук се почистват медицински инструменти и фини мембрани.