Ultrazvuk a Dopplerův jev

Jiří Novosad V.A

Obsah Ultrazvuk

• Obecně• Využití• Diagnostické využití v lékařství• Ultrazvuk jako léčebný prostředek• Sonar

Dopplerův jev Tajenka Zdroje

Ultrazvuk• je to zvuk s frekvencí vyšší než horní mez slyšitelnosti

lidského ucha (asi 20 000 Hz)• výroba ultrazvukových vln se děje mechanicky

(Galtonova píšťala) nebo elektricky• fyzikální výzkum ultrazvuku se zabývá studiem jeho

šíření v látkách různého skupenství, studiem zákonů o odrazu, lomu a ohybu paprsků, měřením intensity, absorpce a disperse paprsků

• látky vystavené účinkům ultrazvukových paprsků jsou podrobeny velmi rychlým mechanickým kmitům a tím se jednak oteplují, a jednak se na nich jeví účinky chemické, strukturní, biologické atp.

Využití ultrazvuku• k měření hloubky mořského dna• čištění předmětů (šperky), čistění vzduchu• v konzervárenství• ultrazvukem se dorozumívají netopýři, delfíni, …• k odpuzování holubů

Diagnostické využití:• v lékařství• k zjištění vad v materiálu, měření tloušťky materiálu• k určení polohy a vzdálenosti předmětů (sonar)

Diagnostické využití v lékařství• při lékařském vyšetření (plodů a nenarozených dětí u

těhotných žen, dále též v interním lékařství)• ultrazvukové vlny procházejí tělem a odrážejí se od

jednotlivých orgánů (resp. od přechodů mezi ruzně hustými tkáněmi)

• odražené vlny lze převést ve formě jasově modulovaného obrazu na monitor

Ultrazvuk jako léčebný prostředekPři nízkých nadprahových intenzitách :• stimulace biologického objektu, například ke

zrychlení dělení buněk• nízké intenzity se také využívají terapeuticky např. v

ortopediiPři vyšších nadprahových intenzitách :• inhibice biologických funkcí až úplná destrukce

buněk a tkání

Sonar

• je to zařízení, které pracuje na principu radaru, jen místo rádiových vln používá ultrazvuk

• používá se především pod vodou (ponorky), protože rádiové vlny (radar) mají pod vodou výrazně menší dosah než na souši a zvuk naopak větší

• aktivní sonar vynalezl Paul Langevin (r. 1915)

z anglického SOund Navigation And Ranging - zvuková navigace a zaměřování

Dopplerův jev• popisuje změnu frekvence a vlnové délky

přijímaného oproti vysílanému signálu, způsobenou nenulovou vzájemnou rychlostí vysílače a přijímače.

• poprvé popsán Christianem Dopplerem v roce 1842Pohyblivý zdroj, stojící příjímač:

pohyblivý zdroj vysílá signál s frekvencí f0, stojící pozorovatel jej přijímá s frekvencí f, v je rychlost vln

v dané látce, vs,r relativní radiální rychlost zdroje vůči pozorovateli

Stojící zdroj, pohyblivý příjímač:obdobná situace, v0 je rychlost příjimače

Dopplerův jev - příkladZvuk vydávaný sirénou sanitky, která se přibližuje, má tónvyšší. Když nás sanitka mine a vzdaluje se, tón sanitky je nižší.Vysvětlení :

Když se sanitka přibližuje, dráha jenž musí jednotlivé vlny urazit se zkracuje, takže přichází dříve. Do uchapozorovatele přichází více vln za sekundu -> slyšší vyšší

tón. Když se sanitka vzdaluje, zvukové vlny musí urazit delší a delší vzdálenost, zpožďují se. Do ucha nám přichází méně vln za sekundu -> slyšíme nižší tón.

Tajenka

Zdroje• www.cojeco.cz• cs.wikipedia.org• images.google.com• Stručná dětská encyklopedie vědy a techniky

(nakladatelstvní INA, 1996, Bratislava)

Děkuji za Vaši pozornost