Інфразвук і ультразвук - нечутні звуки
Серед звукових хвиль є такі, які вухо людини не сприймає. Це інфразвук і ультразвук. У природі вони поширені так само широко, як і чутний звук.
Звуки, які ми чуємо, знаходяться в діапазоні 16-20 000 Гц. Всі звукові хвилі, частота яких нижче 16 Гц, називаються інфразвуком. А звуки з частотою вище 20 000 Гц вважаються ультразвуком.
Верхньою межею инфразвукового діапазону вважають частоту 16 Гц. А за нижню умовно прийнята частота 0,001 Гц.
Природними джерелами інфразвуку можуть бути виверження вулканів, грозові розряди, землетруси, сильний вітер під час ураганів і бур і т.д. Видають інфразвук кити і слони.
Техногенні джерела - постріли великих знарядь, підводні, підземні і наземні вибухи, що працюють двигуни реактивних літаків, важкі верстати, турбіни, суднові двигуни і ін.
Все закономірності, характерні для чутного звуку, справедливі і для інфразвуку. Але так як частота його коливань мала, йому притаманні свої особливості.
При рівній потужності інфразвук має набагато більшу амплітуду, ніж чутний звук.
Інфразвукова хвиля погано поглинається середовищем, тому вона здатна поширюватися в атмосфері, воді, земній корі на дуже великі відстані. Вловлюючи інфразвук спеціальними приладами, можна дуже точно визначити епіцентр сильного вибуху, землетрусу, передбачити появу цунамі. У воді інфразвук можна виявити за сотні кілометрів. Тому рибалки використовують його для пошуку косяків риби.
Маючи велику довжину хвилі, інфразвук легко огинає перешкоди, які затримують звичайний звук. Боротися з ним дуже важко. На нього не діють різні звукові поглиначі, звукові ізолятори. Він легко проникає в приміщення.
Внаслідок резонансу він викликає вібрацію великих об'єктів. На уроках фізики часто розповідають історію про те, як обвалився міст, по якому в ногу крокувала рота солдатів. Частота їх кроків дорівнювала приблизно 1 Гц. І вони потрапили в резонанс з частотою коливань самого моста.
Інфразвукові хвилі здатні чинити негативний вплив на організм людини. Наші органи працюють з низькою частотою. Частота коливань серця приблизно 1 Гц, легких - 0,3-0,5 Гц. Інфразвук може викликати резонанс серця, мозку, шлунку і печінки, ендокринної системи, вестибулярного апарату. Збудливу дію рок-музики на наш організм також пояснюється резонансним впливом наявних в ній низьких частот барабанів, бас-гітар і ін.
Людина не сприймає інфразвук. Але його добре відчувають тварини. Кішки йдуть з дому перед землетрусом, птахи перестають співати перед грозою, медузи перед штормом йдуть подалі в море. Чи не тому щури біжать з тонучого корабля, тому що відчувають, як корабель входить в резонанс з частотою штормового моря? Можливо, і суду, знайдені в районі Бермудського трикутника, були покинуті екіпажем під впливом інфразвуку, що утворився в море.
ультразвук
Як і інфразвук, ультразвук також знаходиться за межами чутності людини. За фізичну природу він нічим не відрізняється від звуку. Але через велику частоти і, отже, малої довжини хвилі він має особливі властивості.
Подібно до світла, ультразвук здатний утворювати строго спрямовані пучки. Як і пучки світла, вони відображаються і переломлюються на межі поділу двох середовищ. Цей процес підпорядковується законам геометричній оптики. За допомогою увігнутих дзеркал ультразвукові хвилі можна направляти в заданому напрямку.
Ультразвукові хвилі швидко загасають в газах. А рідини і тверді тіла, навпаки, хороші провідники ультразвуку.
Чим вище частота ультразвуку, тим більше його інтенсивність. Тому тверді тіла, на які він впливає, швидко нагріваються. У рідинах утворюються дрібні бульбашки з короткочасним зростанням тиску до сотень і навіть тисяч атмосфер. Це явище називають кавітацією.
Ультразвукове випромінювання впливає на розчинність речовин і на хід хімічних реакцій.
У природі ультразвук зустрічається в природних шумах вітру, дощу, водоспаду, звуків гуркоту грому. Ультразвукові хвилі здатні випромінювати дельфіни, кити, гризуни і кажани. Дельфіни впевнено орієнтуються навіть у каламутній воді, посилаючи ультразвукові сигнали і приймаючи відбитий від перешкод сигнал. Кажани погано бачать. За допомогою посилаються ними еле вони орієнтуються в польоті і ловлять здобич. Деякі види жуків і нічних метеликів можуть сприймати ультразвук, видаваний кажанами. Почувши його, вони тут же падають вниз і завмирають.
Випромінювачі ультразвуку можна розділити на 2 групи: механічні і електромеханічні.
Механічні випромінювачі - камертон, сирени, повітряні та рідинні свистки. Вони використовуються, в основному, в пристроях сигналізації.
Електромеханічні випромінювачі перетворюють електричні коливання в механічні коливання твердого тіла, яке випромінює звукові хвилі в навколишнє середовище.
Прилади з джерелом ультразвуку встановлюють на кораблях і підводних човнах. З їх допомогою можна визначати глибину, шукати підводні човни, здійснювати торпедні атаки без перископа.
Ультразвуком досліджують металеві деталі після виливки на предмет наявності в них тріщин, роблять пайку алюмінієвих виробів. Поверхня алюмінію завжди покрита щільним шаром оксидної плівки, зруйнувати яку неможливо звичайним паяльником. А ультразвуковому паяльнику це виявилося під силу. Він не тільки нагрівається, але і є джерелом коливань частотою 20 кГц.
Якщо обробити ультразвуком дві поміщені в одну ємність рідини, які при звичайних умовах змішати неможливо, то вони утворюють емульсію. Таким способом в сучасній промисловості отримують лаки, фарби, фармацевтичні вироби, косметику.
Найбільш широко ультразвук застосовують в медицині. Він допомагає відновлювати тканини і затягувати рани. Навіть важко піддаються лікуванню трофічні виразки заживають після лікування ультразвуком. З його допомогою швидше розсмоктуються набряки і зростаються переломи. Він здатний надавати знеболювальну та спазмолітичну дію. Спеціальним ультразвуковим ножем проводять сучасні операції на внутрішніх органах.
Під дією ультразвуку гинуть мікроби. Тому їм обробляють знаходяться в миючому розчині медичні інструменти. Це дозволяє скоротити час їх дезінфекції, а також видалити збудників інфекції навіть з дуже маленьких і глибоко розташованих отворів.
Неможливо уявити без ультразвуку сучасну діагностику. Ультразвукове дослідження дозволяє отримати інформацію про стан органів і тканин організму, а також розглянути потоки в судинах.