物理学：第三章 超声医学的物理基础.ppt

1）解例1A、B为两个汽笛，其频率皆为500Hz，A静止，B以60m/s的速率向右运动.在两个汽笛之间有一观察者O，以30m/s的速度也向右运动.已知空气中的声速为330m/s，求：AOB1）观察者听到来自A的频率2）观察者听到来自B的频率3）观察者听到的拍频3）观察者听到的拍频AOB3）观察者听到的拍频2）观察者听到来自B的频率例1A、B为两个汽笛，其频率皆为500Hz，A静止，B以60m/s的速率向右运动.在两个汽笛之间有一观察者O，以30m/s的速度也向右运动.已知空气中的声速为330m/s，求：2）解第三章超声医学的物理基础第一节声波第二节多普勒效应第三节超声波及其医学应用第三章超声物理学基础主要内容:1、了解声学的基本概念：声速、声压、声阻、声强等。2、理解声强级和响度级的定义和意义。3、了解多普勒效应、电致伸缩效应、压电效应的作用。4、掌握超声波的特性，了解超声波的医学应用。第一节声波一、振动：是物体运动的一种形式。无论宏观还是微观世界都存在振动现象。广义的讲，所有物理量在某平衡点附近，随时间周期性的变化，都称为振动。如机械振动（速度、位移），电磁振动（电压、电流、场强、磁场）。最简单的振动称为简谐振动。1、简谐振动的位移方程：2、简谐振动的特征量：①振幅:A②周期T、频率ν、角频率ω③相位（ωt+φ）、初相位φ第一节声波二、波动：振动在弹性媒质中的传播产生波动简称波。产生振动的装置称为波源。波动依赖于媒质传播，因此机械波不能通过真空。电磁波的电场和磁场波动方向垂直，互为传播的媒质，可在真空中传播。1、波动的特点：波源的振动首先诱发媒质中临近质点的振动，媒质中的分子或原子相互作用，诱发振动的质点可看做新波源，并再次引起临近的质点的振动，使波源的振动状态在媒质中传播开，波动只是传播的振动状态，媒质中的质点只是在其平衡位置附近振动，并不随波动移动。2、波动分为：纵波（振动方向与传播方向平行）和横波（振动方向与传播方向垂直）。第一节声波1、声波：引起人们听觉的机械纵波。2、声波频率范围：20Hz～20000Hz，人能听到。3、次声波：低于20Hz，人听不见。波长长，传播距离远。常用于水中作声纳探测或导航。次声对人体有害。4、超声波：高于20000Hz，人听不见，波长短，传播距离近。医学上用超声做腹腔和肝胆检查，对人体无害。5、声波、次声波、超声波都是机械波，仅频率范围不同，其基本性质一样。声带振动也产生声波，声波经空气或骨骼传播引起人耳鼓膜共振并刺激听觉神经，产生听觉。听觉具有学习特性，听到的信息传输到大脑，与记忆中的声音特性比较，并对声源做出判断。第一节声波一、声压和声强（一）声速声波在媒质中传播时，会引起媒质（介质）中的分子或原子的纵向振动，并依此传递，将声波传播到远处。显然媒质不同，相互作用存在差异，声波的传播速度也不会相同。声波的传播速度简称声速。声速u与媒质的性质（密度、弹性）有关，并受温度影响。在空气中(m/s)：第一节声波(二)声压与声阻1、声压P：声波是纵波，声波在媒质中传播时，媒质中各部分时疏时密，各部分的压强相应变化。某一时刻，媒质中有声波传播时的压强与无声波传播时的压强差称为声压。声压的大小周期性变化，其声压幅值Pm为：一、声压和声强2、声阻抗Z：表征媒质传播声波能力的物理量。声波在不同媒质中传播的速度不同，显然，媒质对声波的传播能力不同，即阻碍程度不同。声阻抗（简称声阻）定义为：第一节声波声阻抗与物质密度和波速有关，表示媒质的声学特性。一、声压和声强物质密度ρ（k·m-3）声速u(m·s-1)声阻抗Z(kg·s-1·m-2)空气(0℃)空气水钢脂肪脑肌肉密质骨1.291.21988.278009701020104017003313431484505014001530156836004.27×1024.15×1021.48×10639.39×1061.36×1061.56×1061.63×1066.12×106第一节声波（三）声强I单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量。国际单位：声强难以测量，但可通过测量声压和声阻计算。一、声压和声强例：测得某音响设备发出最强声波的声压幅值为8.3Pa，在20℃时该声波的强度多大？透过面积2m2的窗口的声功率是