超声波属于机械波,超声波是一种频率高于人类能听到的声波的机械波,其频率通常大于20kHz。超声波在空气中传播时,其波长较短,能够穿透物体并在其内部产生反射,从而形成图像。
什么是机械波
机械振动在介质中的传播称为机械波。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质。
如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。
机械波如何传播
机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动。阻尼振动为能量逐渐损失的运动。
为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现以绳波为例进行介绍,其他形式的机械波同理绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波。
把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进。
由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动(可以是上下,也可以是左右),机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。
对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用“上坡下,下坡上”进行判定,即沿着波的转播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。
机械波有哪些应用
1、声波:声波是一种机械波,可以传播声音。它被广泛应用于通信、广播、音响等领域,也被用于制作声纳、超声波医学成像等高科技设备。
2、水波:水波也是一种机械波,常被用于制作水泵、水轮机等水利设施。水波还可以用于制作浪花机、喷泉等装饰物品。
3、地震波:地震波是一种由地震引起的机械波,其传播速度和路径可以用来研究地球内部结构和地震活动规律。
4、振动波:振动波是一种机械波,常被用于制作振动筛、振动器等机械设备。振动波还可以用于制作按摩器、健身器材等医疗和健康产品。
5、光学波:光学波是一种机械波,常被用于制作光学仪器、光学器件等高科技设备。光学波还可以用于制作激光器、光纤通信等应用。
6、弹性波:弹性波是一种机械波,常被用于材料力学、建筑工程、地质勘探等领域的研究。
7、风浪波:风浪波是一种机械波,常被用于制作风浪发电机、水力发电机等能源设备。