Biofyzika
6.5.1 Fyzikální vlastnosti ultrazvukových vln
Ultrazvuk se šíří prostředím stejnou rychlostí jako zvuk slyšitelných frekvencí. Ovšem vzhledem k vysokým frekvencím mají ultrazvukové vlny mnohem kratší vlnovou délku. Jelikož je rychlost šíření zvuku v měkkých tkáních kolem 1500 m.s-1, je vlnová délka při frekvenci 1 MHz vzhledem k rovnici (6.3) 1,5 mm a při frekvenci 10 MHz pouze 0,15 mm.
V nejjednodušším případě, kdy neuvažujeme rozptyl a divergenci vlny, je snížení amplitudy ultrazvukové vlny pouze funkcí vzdálenosti, kterou urazila v absorbujícím prostředí. Proto se zeslabení intenzity dá vyjádřit koeficientem zeslabení (útlumu) v jednotkách dB.cm-1. Označíme-li tento koeficient α, pak intenzita vlny po průchodu tloušťkou d absorbujícího materiálu bude o α.d decibelů nižší než před průchodem.
Absorpce energie zvuku v prostředí je závislá na frekvenci. Pro názornost uvádíme tloušťku vrstvy prostředí, která zeslabí intenzitu zvuku o různé frekvenci na polovinu původní hodnoty ve vzduchu a ve vodě.
Tabulka 6.3: Vrstva zeslabující intenzitu zvuku na polovinu
Prostředí |
10 kHz |
100 kHz |
0,5 MHz |
1 MHz |
Vzduch |
220 m |
220 cm |
4,8 cm |
2,2 cm |
Voda |
400 km |
4 km |
100 m |
40 m |
Z výše zmíněné závislosti absorpce na frekvenci je zřejmé, že tento koeficient zeslabení závisí na frekvenci a že absorpce zvuku v plynech je podstatně vyšší než v kapalinách.
