一系列力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的和化學(xué)的超聲效應(yīng)，包含以下4種效應(yīng)： ①機(jī)械效應(yīng)。超聲波的機(jī)械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當(dāng)超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時(shí) 懸浮在流體中的微小顆粒因受機(jī)械力的作用而凝聚在波節(jié)處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中國 傳媒 大學(xué)播時(shí)，由于超聲波的機(jī)械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見電介質(zhì)物理學(xué)和磁致伸縮）。 ②空化作用。超聲波作用于液體時(shí)可產(chǎn)生大量小氣泡 。一個(gè)原因是液體內(nèi)局部出現(xiàn)拉應(yīng)力而形成負(fù)壓，壓強(qiáng)的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強(qiáng)大的拉應(yīng)力把液體“撕開”成一空洞，稱為空化?？斩磧?nèi)為液體蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會隨周圍介質(zhì)的振動而不斷運(yùn)動、長大或突然破滅。破滅時(shí)周圍液體突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時(shí)產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內(nèi)摩擦可形成電荷，并在氣泡內(nèi)因放電而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。 ③熱效應(yīng)。由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時(shí)能產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)。 ④化學(xué)效應(yīng)。超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應(yīng)。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過氧化氫；溶有氮?dú)獾乃?jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸；染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會變色或退色。這些現(xiàn)象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解、分解和聚合過程。超聲波對光化學(xué)和電化學(xué)過程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機(jī)物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變 。 超聲應(yīng)用 超聲效應(yīng)已廣泛用于實(shí)際，主要有如下幾方面： ①超聲檢驗(yàn)。超聲波的波長比一般聲波要短，具有較好的方向性，而且能透過不透明物質(zhì)，這一特性已被廣泛用于超聲波探傷、測厚、測距、遙控和超聲成像技術(shù)。超聲成像是利用超聲波呈現(xiàn)不透明物內(nèi)部形象的技術(shù) 。把從換能器發(fā)出的超聲波經(jīng)聲透鏡聚焦在不透明試樣上，從試樣透出的超聲波攜帶了被照部位的信息（如對聲波的反射、吸收和散射的能力），經(jīng)聲透鏡匯聚在壓電接收器上，所得電信號輸入放大器，利用掃描系統(tǒng)可把不透明試樣的形象顯示在熒光屏上。上述裝置稱為超聲顯微鏡。超聲成像技術(shù)已在醫(yī)療檢查方面得到普遍應(yīng)用，在微電子器件制造業(yè)中用來對大規(guī)模集成電路進(jìn)行檢查，在材料科學(xué)中用來顯示合金中不同組分的區(qū)域和晶粒間界等。聲全息術(shù)是利用超聲波的干涉原理記錄和重現(xiàn)不透明物的立體圖像的聲成像技術(shù)，其原理與光波的全息術(shù)基本相同，只是記錄手段不同而已（見全息術(shù)）。用同一超聲信號源激勵兩個(gè)放置在液體中的換能器，它們分別發(fā)射兩束相干的超聲波：一束透過被研究的物體后成為物波，另一束作為參考波。物波和參考波在液面上相干疊加形成聲全息圖，用激光束照射聲全息圖，利用激光在聲全息圖上反射時(shí)產(chǎn)生的衍射效應(yīng)而得到物的重現(xiàn)像，通常用攝像機(jī)和電視機(jī)作實(shí)時(shí)觀察。 ②超聲處理。利用超聲的機(jī)械作用、空化作用、熱效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)，可進(jìn)行超聲焊接、鉆孔、固體的粉碎、乳化 、脫氣、除塵、去鍋垢、清洗、滅菌、促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)和進(jìn)行生物學(xué)研究等，在工礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等各個(gè)部門得到了廣泛應(yīng)用。 ③基礎(chǔ)研究。超聲波作用于介質(zhì)后，在介質(zhì)中產(chǎn)生聲弛豫過程，聲弛豫過程伴隨著能量在分子各自電度間的輸運(yùn)過程，并在宏觀上表現(xiàn)出對聲波的吸收（見聲波）。通過物質(zhì)對超聲的吸收規(guī)律可探索物質(zhì)的特性和結(jié)構(gòu)，這方面的研究構(gòu)成了分子聲學(xué)這一聲學(xué)分支。普通聲波的波長遠(yuǎn)大于固體中的原子間距，在此條件下固體可當(dāng)作連續(xù)介質(zhì) 。但對頻率在1012赫以上的 特超聲波 ，波長可與固體中的原子間距相比擬，此時(shí)必須把固體當(dāng)作是具有空間周期性的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。點(diǎn)陣振動的能量是量子化的 ，稱為聲子（見固體物理學(xué)）。特超聲對固體的作用可歸結(jié)為特超聲與熱聲子、電子、光子和各種準(zhǔn)粒子的相互作用。對固體中特超聲的產(chǎn)生、檢測和傳播規(guī)律的研究，以及量子液體DD液態(tài)氦中聲現(xiàn)象的研究構(gòu)成了近代聲學(xué)的新領(lǐng)域DD 聲波是屬于聲音的類別之一，屬于機(jī)械波，聲波是指人耳能感受到的一種縱波，其頻率范圍為16Hz-20KHz。當(dāng)聲波的頻率低于16Hz時(shí)就叫做次聲波，高于20KHz則稱為超聲波聲波。 超聲波具有如下特性： 1） 超聲波可在氣體、液體、固體、固熔體等介質(zhì)中有效傳播。 2） 超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量。 3） 超聲波會產(chǎn)生反射、干涉、疊加和共振現(xiàn)象。 4） 超聲波在液體介質(zhì)中國 傳媒 大學(xué)播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象。 超聲波是聲波大家族中的一員。 聲波是物體機(jī)械振動狀態(tài)（或能量）的傳播形式。所謂振動是指物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近進(jìn)行的往返運(yùn)動。譬如，鼓面經(jīng)敲擊后，它就上下振動，這種振動狀態(tài)通過空氣媒質(zhì)向四面八方傳播，這便是聲波。 超聲波是指振動頻率大于20KHz以上的，人在自然環(huán)境下沒法聽到和感受到的聲波。 超聲波醫(yī)治的概念： 超聲醫(yī)治學(xué)是超聲醫(yī)學(xué)的重要組成部分。超聲醫(yī)治時(shí)將超聲波能量作用于人體病變部位，以達(dá)到醫(yī)治疾患和促進(jìn)機(jī)體康復(fù)的目的。 在全球，超聲波廣泛運(yùn)用于診斷學(xué)、醫(yī)治學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域。賽福瑞家用超聲醫(yī)治機(jī)屬于超聲波醫(yī)治學(xué)的運(yùn)用范疇。 （一）工程學(xué)方面的應(yīng)用：水下定位與通訊、地下資源勘查等 （二）生物學(xué)方面的應(yīng)用：剪切大分子、生物工程及處理種子等 （三）診斷學(xué)方面的應(yīng)用：A型、B型、M型、D型、雙功及彩超等 （四）醫(yī)治學(xué)方面的應(yīng)用：理療、治癌、外科、體外碎石、齒科等次聲波會干擾人的神經(jīng)系統(tǒng)正常功能，危害人體健康。一定強(qiáng)度的次聲波，能使人頭暈、惡心、嘔吐、喪失平衡感甚至精神沮喪。有人論為，暈車、暈船就是車、船在運(yùn)行時(shí)伴生的次聲波引起的。住在十幾層高的樓房里的人，遇到大風(fēng)天氣，往往感到頭暈、惡心，這也是因?yàn)榇箫L(fēng)使高樓搖晃產(chǎn)生次聲波的緣故。更強(qiáng)的次聲波還能使人耳聾、昏迷、精神失常甚至死亡。 從20世紀(jì)50年代起，核武器的發(fā)展對次聲學(xué)的建立起了很大的推動作用，使得對次聲接收、抗干擾方法、定位技術(shù)、信號處理和傳播等方面的研究都有了很大的發(fā)展，次聲的應(yīng)用也逐漸受到人們的注意．其實(shí)，次聲的應(yīng)用前景十分廣闊，大致有以下幾個(gè)方面： 1．研究自然次聲的特性和產(chǎn)生機(jī)制，預(yù)測自然災(zāi)害性事件．例如臺風(fēng)和海浪摩擦產(chǎn)生的次聲波，由于它的傳播速度遠(yuǎn)快于臺風(fēng)移動速度，因此，人們利用一種叫“水母耳”的儀器，監(jiān)測風(fēng)暴發(fā)出的次聲波，即可在風(fēng)暴到來之前發(fā)出警報(bào)．利用類似方法，也可預(yù)報(bào)火山爆發(fā)、雷暴等自然災(zāi)害． 2．通過測定自然或人工產(chǎn)生的次聲在大氣中國 傳媒 大學(xué)播的特性，可探測某些大規(guī)模氣象過程的性質(zhì)和規(guī)律．如沙塵暴、龍卷風(fēng)及大氣中電磁波的擾動等． 3．通過測定人和其他生物的某些器官發(fā)出的微弱次聲的特性，可以了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動情況．例如人們研制出的“次聲波診療儀”可以檢查人體器官工作是否正常． 4．次聲在軍事上的應(yīng)用，利用次聲的強(qiáng)穿透性制造出能穿透坦克、裝甲車的武器，次聲武器DD般只傷害人員，不會造成環(huán)境污染。 1890年， 一艘名叫“馬爾波羅號”帆船在從新西蘭駛往英國的途中，突然神秘地失蹤了． 20年后，人們在火地島海岸邊發(fā)現(xiàn)了它．奇怪的是：船上的開都原封未動．完好如初．船長航海日記的字跡仍然依稀可辨；就連那些死已多年的船員，也都“各在其位”，保持著當(dāng)年在崗時(shí)的“姿勢”； 1948年初，一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時(shí)，一場風(fēng)暴過后，全船海員莫明其妙地死光；在匈牙利鮑拉得利山洞入口， 3名旅游者齊刷刷地突然倒地，停止了呼吸...... 上述慘案，引起了科學(xué)家們的普遍關(guān)注，其中不少人還對船員的遇難原因進(jìn)行了長期的研究．就以本文開頭的那樁慘案來說，船員們是怎么死的？是死于天火或是雷擊的嗎？不是，因?yàn)榇蠜]有絲毫燃燒的痕跡；是死于海盜的刀下的嗎？不！遇難者遺骸上看到死前打斗的跡象；是死于饑餓干渴的嗎？也不是！船上當(dāng)時(shí)貯存著足夠的食物和淡水．至于前面提到的第二樁和第三樁慘案，是自殺還是他殺？死因何在？兇手是誰？檢驗(yàn)的結(jié)果是：在所有遇難者身上，都沒有找到任何傷痕，也不存在中毒跡象．顯然，謀殺或者自殺之說已不成立．那么，是以及病一類心腦血管疾病的突然發(fā)作致死的嗎？法醫(yī)的解剖報(bào)告表明，死者生前個(gè)個(gè)都很健壯！ 經(jīng)過反復(fù)調(diào)查，終于弄清了制造上述慘案的“兇手”，是一種為人們所不很了解的次聲的聲波．次聲波是一種每秒鐘振動數(shù)很少，人耳聽不到的聲波．次聲的聲波頻率很低，一般均在20赫茲以下，波長卻很長，傳播距離也很遠(yuǎn)．它比一般的聲波、光波和無線電波都要傳得遠(yuǎn)．例如，頻率低于1赫的次聲波，可以傳到幾千以至上萬公里以外的地方．1960年，南美洲的智利發(fā)生大地震，地震時(shí)產(chǎn)生的次聲波傳遍了全世界的每一個(gè)角落！1961年，蘇聯(lián)在北極圈內(nèi)進(jìn)行了一次核爆炸，產(chǎn)生的次聲波竟繞地球轉(zhuǎn)了5圈之后才消失！ 次聲波具有極強(qiáng)的穿透力，不僅可以穿透大氣、海水、土壤，而且還能穿透堅(jiān)固的鋼筋水泥構(gòu)成的建筑物，甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機(jī)都不在話下．次聲穿透人體時(shí)，不僅能使人產(chǎn)生頭暈、煩躁、耳鳴、惡心、心悸、視物模糊，吞咽困難、胃疼、肝功能失調(diào)、四肢麻木，而且還可能破壞大腦神經(jīng)系統(tǒng)，造成大腦組織的重大損傷．次聲波對心臟影響最為嚴(yán)重，最終可導(dǎo)致死亡． 為什么次聲波能致人于死呢？ 原來，人體內(nèi)臟固有的振動頻率和次聲頻率相近似（0.01～20赫），倘若外來的次聲頻率與體內(nèi)臟的振動頻率相似或相同，就會引起人體內(nèi)臟的“共振”，從而使人產(chǎn)生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列癥狀．特別是當(dāng)人的腹腔、胸腔等固有的振動頻率與外來次聲頻率一致時(shí)，更易引起人體內(nèi)臟的共振，使人體內(nèi)臟受損而喪命．前面開頭提到的發(fā)生在馬六甲海峽的那樁慘案，就是因?yàn)檫@艘貨船在駛近該海峽時(shí)，恰遇上海上起了風(fēng)暴．風(fēng)暴與海浪摩擦，產(chǎn)生了次聲波．次聲波使人的心臟及其他內(nèi)臟劇烈抖動、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡． 次聲雖然無形，但它卻時(shí)刻在產(chǎn)生并威脅著人類的安全．在自然界，例如太陽磁暴、海峽咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變；在工廠，機(jī)械的撞擊、摩擦；軍事上的原子彈、氫彈爆炸試驗(yàn)等等，都可以產(chǎn)生次聲波． 由于次聲波具有極強(qiáng)的穿透力，因此，國際海難救助組織就在一些遠(yuǎn)離大陸的島上建立起“次聲定位站”，監(jiān)測著海潮的洋面．一旦船只或飛機(jī)失事附海，可以迅速測定方位，進(jìn)行救助． 近年來，一些國家利用次聲能夠“殺人”這一特性，致力次聲武器DD次聲炸彈的研制盡管眼下尚處于研制階段，但科學(xué)家們預(yù)言；只要次聲炸彈一聲爆炸，瞬息之間，在方圓十幾公里的地面上，所有的人都將被殺死，且無一能幸免．次聲武器能夠穿透15米的混凝土和坦克鋼板．人即使躲到防空洞或鉆進(jìn)坦克的“肚子”里，也還是一樣地難逃殘廢的厄運(yùn)．次聲炸彈和中子彈一樣，只殺傷生物而無損于建筑物．但兩者相比，次聲彈的殺傷力遠(yuǎn)比中子彈強(qiáng)得多．