Ultrasunetele

Ultrasunete.Dintre vibraţiile sonore care ies din limitele de audibilitate ale urechii omeneşti, de un mare interes, din punct de vedere practic, sunt ultrasunetele, adică sunetele a căror frecvenţă este mai mare de 20 000 Hz.Ultrasunete

Ultrasunete.Orientarea liliecilor, spre exemplu, se bazează pe faptul că aceştia emit semnale ultrasonore scurte de frecvenţe între 30 – 60 kHz. Liliacul în zbor emite în medie cca. 30 semnale pe secundă. O parte din acestea sunt recepţionate de urechile mari ale liliacului sub formă de semnale ecou, după un timp cu atât mai scurt cu cât obstacolul este mai aproape.

Ultrasunete.Pe măsura apropierii de obstacol liliacul emite din ce în ce mai multe semnale într-o secundă ajungând ca de exemplu la un metru de obstacol să emită până la 60 semnale pe secundă. Aceasta permite liliacului să simtă precis poziţia sa faţă de obstacole.

Ultrasunete.Importanţa practică a ultrasunetelor este legată de lungimea de undă mică a acestora. Din această cauză, de exemplu, ultrasunetele pot fi emise şi se propagă ca şi razele de lumină sub formă de fascicule, spre deosebire de sunetele obişnuite care se împrăştie în toate direcţiile.

Ultrasunete.Astfel se constată experimental că dacă lungimea undei emise este mai mică decât dimensiunile liniare ale sursei unda se va propaga în linie dreaptă sub formă de fascicul. În afară de aceasta, datorită lungimii de undă mici, fenomenul de difracţie (ocolirea obstacolelor) nu apare decât pentru obstacolele de dimensiuni foarte mici în timp ce sunetele obişnuite ocolesc practic aproape orice obstacol întâlnit în cale.

Ultrasunetele suferă reflexia şi refracţia la suprafaţa de separare a două medii diferite la fel ca undele luminoase. Folosind acest fenomen au fost construite oglinzi concave sau lentile speciale care să concentreze într-un punct fascicule de ultrasunete.

Deoarece intensitatea undelor sonore este proporţională cu pătratul frecvenţei, energia transportată de ultrasunete este mult mai mare decât energia sunetelor de aceeaşi amplitudine. Pe de altă parte în cazul ultrasunetelor fenomenul de absorbţie care apare la propagarea tuturor oscilaţiilor elastice devine foarte important.

Intensitatea undei elastice scade cu distanţa de la sursă după o lege exponenţială I = I0 e-kr. Se poate arăta atât teoretic cât şi experimental că k depinde atât de caracteristicile mediului (densitate, vâscozitate, caldura specifică etc.) cât şi de frecvenţa undei care se propagă crescând cu pătratul frecvenţei. Din această cauză practic nu putem obţine propagarea ultrasunetelor, de exemplu în aer, la o distanţă mai mare de un kilometru.

Mai mult, un ultrasunet de o frecvenţă de cca. 3000 kHz este practic absorbit complet, la o distanţă de cca. 0,6 cm. În lichide coeficientul de absorbţie este de 2-3 ordine de mărime mai mic decât în aer, iar în solide şi mai mic, intensitatea ultrasunetelor fiind mult mai puţin atenuată.