Ultradźwięki to fale dźwiękowe, których częstotliwość jest zbyt wysoka, aby usłyszał je człowiek. Za granicę uważa się 20 KHz choć dla większości ludzi granica ta jest znacznie niższa. Niektóre zwierzęta mogą emitować i słyszeć ultradźwięki, np. pies, szczur, delfin, wieloryb czy nietoperz.
Zastosowania ultradźwięków
Ultradźwięki dzięki małej długości fali pozwalają na uzyskanie dokładnych obrazów przedmiotów. Urządzenie, które umożliwia obserwację głębin morskich to sonar. Jego zastosowanie to lokalizacja wszystkich obiektów zanurzonych w wodzie. Sonary wykorzystywano w okrętach podwodnych.
Ultradźwięki znajdują także zastosowanie w medycynie. Za pomocą urządzenia generującego i rejestrującego fale ultradźwiękowe (ultrasonograf) można uzyskać obraz narządów wewnętrznych. Metoda diagnostyczna jest oparta na zjawisku echa ultradźwiękowego. Informacje uzyskane tą metodą mogą być przedstawione na ekranie oscyloskopowym w postaci impulsów lub w postaci obrazu rozkładu tkanek normalnych i patologicznych.
Zastosowanie terapeutyczne
Ogniskując np. wiązkę ultradźwięków na kamieniach nerkowych można spowodować ich kruszenie.
W okulistyce do operacji zaćmy tzw. metodą fakoemulsifikacji. Fale ultradzwiękowe rozbijają zmętniałe jądro soczewki i zostają zasysane- usuwane z oka. Zabieg jest szybki, bezbolesny, lecz oczywiście jak każdy zabieg obarczony ryzykiem powikłań.
Zastosowanie praktyczne
- mycia szkła laboratoryjnego o skomplikowanych kształtach i niewielkich otworach np. igieł, rurek (od średnicy wew. 0,3mm) kapilar, stożków Imhoffa, końcówek pipet, wężownic, tłuszczomierzy itp. mycie przedmiotów metalowych i plastykowych takich jak kuwety bioanalizatorów, sita granulometryczne o mikrometrowych oczkach, mycie filtrów i pierścieni ceramicznych
- mycie narzędzi medycznych (w tym laparoskopowych) i stomatologicznych, protetyka
- przetworniki ultradźwiękowe umieszczone w rurociągu zapobiegają osadzaniu się zanieczyszczeń na sondach przyrządów pomiarowych.
Ultradźwięki pozwalają też na pomiar odległości przy pomocy dalmierza ultradźwiękowego, w zakresie od 1 do 10 m.
Obróbka ultradźwiękowa. Jeżeli wykorzysta się silne źródło ultradźwięków, to mogą one niszczyć, rozgrzewać niektóre materiały, co pozwala na obróbkę powierzchniową wytwarzanych przedmiotów.
Ultradźwięki były też stosowane w pamięciach rtęciowych we wczesnych komputerach w latach pięćdziesiątych XX w.
Ultradźwięki w naturze
Ultradźwięki są również wykorzystywane przez istoty żywe.
Niektóre nietoperze posiadają specjalny narząd wytwarzający ultradźwięki oraz bardzo duże i sprawne uszy. Są one zdolne do wykrywania owadów latających w absolutnych ciemnościach (ćmy). Niektóre owady bronią się przed atakiem nietoperza dzięki zdolności do detekcji pochodzących od niego ultradźwięków. Ten mały ssak tuż przed atakiem wysyła w kierunku ofiary specjalną skupioną wiązkę promieniowania, aby zwiększyć precyzję pomiaru odległości. Jeżeli owad usłyszy taki dźwięk, natychmiast składa skrzydła i spada na ziemię, dzięki czemu nietoperz nie może go już odnaleźć.
Ultradźwięki wykorzystują również walenie. Wieloryby czy kaszaloty używają ich do echolokacji analogicznie do łodzi podwodnych, dzięki czemu mogą namierzać ławice swoich ofiar.
Jednak najdoskonalszy zmysł echolokacji posiadają delfiny. Na ich głowach umieszczony jest specjalny rezonator pozwalający na bardzo precyzyjne generowanie strumienia ultradźwięków. Jednocześnie ogromne mózgi delfinów są w stanie przetworzyć uzyskane w ten sposób dane w trójwymiarowy model otoczenia. Badania nad tymi niesamowitymi ssakami wykazały, że poprzez ultradźwięki postrzegają one swoje środowisko z taką precyzją jak my widzimy nasz świat oczami odbierającymi światło. Jednak delfiny są w stanie nie tylko dostrzec wszystko wokół siebie, ale również mogą zajrzeć do wnętrza innych istot. Ssaki te wykorzystują swoje zdolności podczas polowania. Mogą odnaleźć ukryte pod piaskiem zwierzęta. Niektórzy biolodzy uważają, że delfiny wykorzystują silne ultradźwięki również do ogłuszania swoich ofiar.
