Ультразвук - сокровище человечества

Краткое описание: Понятие об ультразвуке, история, свойства ультразвука, отрасли применения.

Кто бы мог подумать, что в нашем современном суетливом мире, где, казалось бы, все изучено и знакомо, среди повседневных, слышимых звуков и шумов, есть еще и то, что не воспринимается человеческим взглядом и слухом, но «живет» рядом с нами и приносит нам пользу.
Так, в очень знакомом всем шепоте ветра или в обычном стуке дождя, в трепетном звучании морского прибоя и в величественном падении водопада, в привычном транспортном шуме и в легком дыхании некоторых живых существ издаются упругие колебания (звуковые волны), недоступные человеческому уху, которые принято называть ультразвуком.
Дело в том, что звуки, воспринимаемые нашим слухом, имеют частоту от 16 Гц до 18 кГц (т.е. волны, следующие друг за другом от 16 до 18 000 раз в секунду), а частота ультразвуковых колебаний превышает 18 кГц, что и делает их неслышимыми.

О существовании таких неслышимых звуков стало известно еще в конце ХIХ века с началом стремительного развития акустики и необходимостью применения звуковых сигналов в освоении моря с целью обнаружения подводных объектов. Французские и английские ученые в 80-х годах ХIХ века разработали первые излучатели и приемники ультразвука, после чего уже в начале ХХ века были заложены основы его использования на благо человечества.

Со временем были исследованы широкие возможности ультразвуковых волн. Было замечено, что скорость распространения и затухания звуковых колебаний зависит от свойств и процессов вещества, с которым звук взаимодействует, что позволило применять ультразвук в изучении различных химических реакций и строении веществ. А исследование отражения и рассеивания ультразвуковых волн на границах между различными средами сделало возможным определять с необычайной точностью местонахождение инородных тел в той или иной среде.

Результат этих достижений можно наблюдать сегодня в широком применении ультразвука в таких сферах деятельности человека, как медицинская диагностика, неразрушающая дефектоскопия, гидролокация, визуализация звуковых полей и т.д. В наши дни ультразвук незаменим в медицине, косметологии и биохимии, в металлургии и деревообработке, в пищевой промышленности и быту.

В медицине используется как для диагностики заболеваний (ультразвуковое исследование), так и в физиотерапевтических методах лечения (от ультразвукового распыления лекарственных препаратов при ингаляции до сложнейших хирургических вмешательств).

Ультразвуковое исследование позволяет диагностировать заболевания всех внутренних органов человека, даже таких труднодоступных из-за содержания в них газов полых органов, как органы желудочно-кишечного тракта. Каждая современная женщина знакома с ультразвуковой диагностикой беременности и наблюдением за состоянием внутриутробного развития плода от момента зачатия до рождения, что делает ультразвук необходимым в гинекологии.

Также ультразвук используется в офтальмологии (определение положения хрусталика, измерение размеров глаза), в кардиологии (эхокардиография – исследование сердца ультразвуковым методом), в стоматологии (снятие зубных отложений). В косметологии – звуковые импульсы создают микровибрацию в клеточных тканях и обладают хорошей проникающей способностью, что повышает эффективность транспортировки косметических препаратов в глубокие слои кожи и увеличивает их подкожную активность (ультразвуковой пилинг и лифтинг, антицеллюлитная терапия и расщепление жировых отложений при лишнем весе).

В металлообрабатывающей промышленности бесшумные ультразвуковые станки используют для резки металла (специальный порошок-абразив во взаимодействии со звуковой волной въедается в обрабатываемый сплав и вырезает отверстие нужной формы).

Пищевая промышленность оценила способность ультразвука увеличивать скорость протекания реакций в изготовлении и обработке продуктов (например, при старении коньячных спиртов или при пастеризации молочных и других продуктов, а также ультразвуковые ванны для очистки корнеплодов от загрязнений землей).

В повседневной жизни ультразвук тоже занимает весомое место. Такое научное достижение, как ультразвуковой отпугиватель грызунов, покоряет своими «интеллектуальными» свойствами и эффективностью воздействия переменных ультразвуковых частот на «умственную» деятельность вредителей.

В последние годы современные домохозяйки успели оценить действие еще одного незаменимого в быту и миниатюрного прибора – ультразвуковой стиральной машинки. Здесь так же используются неслышимые акустические колебания, которые при взаимодействии с моющими веществами способны удалять загрязнения не только с поверхности тканей, но и проникать между волокнами, расщепляя мельчайшие частицы грязи. Помимо собственно стирки, с поверхности ткани уничтожаются все болезнетворные микроорганизмы.
Еще одним важным преимуществом такой стиральной машинки является то, что она подходит для стирки любых материалов: от самых нежных и деликатных до грубых и толстоворсных. А ткань из-за отсутствия механического на нее воздействия во время стирки долго не изнашивается и не теряет форму. Ну и сама машинка не прихотлива и долговечна, потребляет малое количество электроэнергии и работает тихо и незаметно.

Все вышеперечисленные свойства ультразвука – это лишь широко применимая на сегодня доля всех тех безграничных возможностей, которые ему под силу. И, исходя из того, что эти возможности до конца не изучены, человечество может рассчитывать еще на много открытий в области ультразвука в ближайшем будущем.