超聲波

超聲波行星式球磨機原圖鏈接來自 試劑儀器網 的圖片

超聲波（英語：Ultrasound），是指任何聲波或振動，其頻率超過人類耳朵可以聽到的最高閾值0kHz（千赫）。超聲波由於其高頻特性而被廣泛應用於醫學、工業、情報等眾多領域。

某些動物，如犬只、海豚、以及蝙蝠等等都有着超乎人類的耳朵，也因此可以聽到超聲波。亦有人利用這個特性製成能產生超聲波來呼喚犬只的犬笛。

所謂超聲波，只透過具有彈性與慣性介質，如空氣，當空氣本身一旦產生膨脹或壓縮時，透過其分子的運動而有波動的傳播產生。因此，音波無法在真空中進行傳播。人類聽覺能察覺波動，稱之為聲音。此時音波，即稱之為可聽波。

目錄

超聲效應

當超聲波在介質中傳播時，由於超聲波與介質的相互作用，使介質發生物理的和化學的變化，從而產生一系列力學的、熱學的、電磁學的和化學的超聲效應，包括以下4種效應：

機械效應

超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質中形成駐波時，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時，由於超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見電介質物理學和磁致伸縮）。

空化作用

超聲波作用於液體時可產生大量小氣泡。一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶於液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體「撕開」成一空洞，稱為空化。空洞內為液體蒸氣或溶於液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質的振動而不斷運動、長大或突然破滅。破滅時周圍液體突然沖入氣泡而產生高溫、高壓，同時產生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷，並在氣泡內因放電而產生髮光現象。在液體中進行超聲處理的技術大多與空化作用有關。

熱效應

由於超聲波頻率高，能量大，被介質吸收時能產生顯著的熱效應。

化學效應

超聲波的作用可促使發生或加速某些化學反應。例如純的蒸餾水經超聲處理後產生過氧化氫；溶有氮氣的水經超聲處理後產生亞硝酸；染料的水溶液經超聲處理後會變色或退色。這些現象的發生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學物質的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學和電化學過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質的水溶液經超聲處理後，特徵吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發生了改變。

特點

• 超聲波在傳播時，方向性強，能量易於集中。

• 超聲波能在各種不同媒質中傳播，且可傳播足夠遠的距離。

• 超聲波與傳聲媒質的相互作用適中，易於攜帶有關傳聲媒質狀態的信息診斷或對傳聲媒質產生效用及治療。

• 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質中有效傳播。

• 超聲波可傳遞很強的能量。

• 超聲波會產生反射、干涉、疊加和共振現象。

超聲波是一種波動形式，它可以作為探測與負載信息的載體或媒介如B超等用作診斷；超聲波同時又是一種能量形式，當其強度超過一定值時，它就可以通過與傳播超聲波的媒質的相互作用，去影響，改變以致破壞後者的狀態，性質及結構用作治療。

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