2) крайне низкой частотой и дециметровой длиной
3) низкой частотой и километровой длиной
4) высокой частотой и малой длиной (+)
Ультразвук представляет собой механические упругие колебания с частотой выше 20 кГц, то есть за пределами слышимого человеком диапазона. Длина волны связана с частотой обратной зависимостью: λ = c/f, где c — скорость распространения волн в среде, а f — частота. Поэтому при увеличении частоты длина волны уменьшается; именно это соответствует правильному сочетанию высокая частота и малая длина .
Малая длина волны позволяет формировать узконаправленный и фокусированный акустический пучок с помощью вогнутых излучателей, акустических линз или фазированных решёток. В фокусе резко возрастает интенсивность ультразвука, а его энергия поглощается тканями и преобразуется в тепло вследствие вязкоупругих потерь и акустического поглощения. На этом принципе основаны высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук (HIFU), ультразвуковая физиотерапия, некоторые промышленные процессы и локальная термическая абляция.
В диагностике применяют преимущественно мегагерцевый диапазон, обеспечивающий короткую длину волны и высокое пространственное разрешение. В лечебных и технических установках важны не только частота, но и интенсивность, длительность воздействия, коэффициент поглощения среды и возможность безопасного отвода тепла. Следовательно, высокая частота является физической основой малой длины волны и эффективной фокусировки, тогда как выраженность нагревания определяется совокупностью параметров воздействия.
| Диапазон колебаний | Частота | Ориентировочная длина волны | Основная характеристика или применение |
|---|---|---|---|
| Инфразвук | менее 20 Гц | более 17 м в воздухе | Низкочастотные колебания, не воспринимаемые слухом человека |
| Слышимый диапазон | 20 Гц – 20 кГц | примерно 17 м – 1,7 см в воздухе | Звуковые волны, воспринимаемые органом слуха |
| Ультразвук | более 20 кГц | менее 1,7 см в воздухе | Механические волны с возможностью направленного распространения и фокусировки |
| Диагностический медицинский ультразвук | обычно 1–15 МГц | около 1,54–0,10 мм в мягких тканях | Формирование эхосигналов и визуализация органов; более высокая частота повышает разрешение, но уменьшает глубину проникновения |
| Терапевтический ультразвук | примерно 0,5–3 МГц | около 3,08–0,51 мм в мягких тканях | Преимущественно тепловое и механическое воздействие на ткани |
| Высокоинтенсивный сфокусированный ультразвук | обычно 0,5–3 МГц | миллиметровый диапазон в тканях | Локальное повышение температуры, коагуляция или абляция патологического очага |
При распространении в тканях ультразвук не ионизирует вещество, однако способен вызывать тепловые и механические эффекты. Для оценки безопасности учитывают интенсивность, акустическое давление, время экспозиции и способ передачи энергии — через воздух или при непосредственном контакте с тканью. В гигиене труда дополнительно контролируют уровни ультразвука на рабочих местах и предотвращают контактное воздействие на руки и другие участки тела.