Ультразвук и инфразвук
Скачать 52.13 Kb.
|
| Ультразвук и инфразвук Ультразвук – это не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20 кГц. Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и др.), присутствует в шуме машин. Применяется в практике физических, физико-химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи, для ускорения некоторых химико-технологических процессов, получения эмульсий, сушки, очистки, сварки и других процессов и в медицине — для диагностики и лечения Летучие мыши — обладатели весьма совершенных природных звуковых радаров, или, иначе говоря, природных сонаров (в слове «сонар» первый слог «со» происходит от английского sound, что означает «звук»). Летучая мышь издает ультразвуки, а затем улавливает эхо, отраженное от препятствий. Обладая способностью оценивать сверхкороткие промежутки времени от посылки звукового сигнала до его возвращения, она очень точно определяет расстояние до насекомых, за которыми охотится, и уверенно, не натыкаясь на деревья, летят в густом лесу. Частота звуков, издаваемых летучей мышью, достигает 50 кГц, т.е. лежит далеко за пределами частот, слышимых человеком. Мышь делает до 30 ультразвуковых посылок в 1 с, продолжительностью 1 мс каждая. За 1 мс звук проходит около 34 см, следовательно, летучая мышь может обнаружить препятствие на расстоянии от 17 см и дальше. Многие виды летучих мышей питаются мелкими летающими насекомыми, например комарами. Комар имеет массу примерно 0,002 г. Предположим, что за 15 минут активной охоты за комарами масса маленькой летучей мыши возросла с 5 г до 5,4 г. Значит, проглоченные мышью комары составили в данном случае массу 0,4 г, что соответствует 200 комарам — меньше 5 с на каждого комара. И это отнюдь не рекорд. Природные сонары летучих мышей не могут не восхищать исследователей и, в частности, они не могут не вызывать зависти у специалистов по радиолокации. Они обладают очень высокой чувствительностью, позволяющей улавливать крайне слабые эхо-сигналы от комара, который пролетает на расстоянии нескольких метров. Еще более удивительно то, что сонар летучей мыши позволяет ей различить эхо от неподвижного препятствия и эхо от движущегося объекта. Сама-мышь находится в движении. И при этом она не только легко различает неподвижные и движущиеся объекты, но способна воспринять слабенькое эхо от летящего комара на фоне во много раз более сильного эха от поверхности земли, деревьев и т. п. Специалисты по радиолокации знают, как трудно подчас различить радиоэхо от низко летящего самолета и от земной поверхности. Естественно, что их не может не заинтересовать природный сонар летучей мыши. В девяностые годы прошлого века бала открыта эхолокация у насекомых (ночных бабочках-совках – пушистых созданиях с глазами, светящимися оранжевым светом в лучах электрических ламп). Совки способны воспринимать ультразвуки до 150 кГц. Слуховая система этих насекомых примечательна еще и тем, что морфологически и функционально она тесно связана с нервными центрами управления полетом. Крылья совок задействованы в процессе генерации ультразвуковых щелчков, спектр которых также простирается до 150 кГц. Наиболее часто бабочки могут щелкать в темпе 1 щелчок на взмах или 30–40 раз в секунду. Но обычно в лабораторных условиях они либо «молчат», либо издают короткие серии ультразвуковых импульсов. Совки воспринимают сигналы, сходные по параметрам с ожидаемым эхом, и ориентируются в темноте на фоне генерации ими ультразвуков – другими словами, что они способны к эхолокации. Эти две группы животных являются первой известной науке системой хищник-жертва, в которой обе стороны используют ультразвуковую эхолокацию. Естественно полагать, их локационные системы развивались в направлении максимально эффективного противодействия. Как и летучие мыши, дельфины обладают великолепным природным сонаром. Эхолокацию дельфинов обнаружили в начале 50-х годов прошлого столетия. Эхолокация у дельфинов, как и у летучих мышей, осуществляется на ультразвуковых частотах. Дельфины используют главным образом частоты от 80-100 к Гц. Мощность излучаемых дельфинами локационных сигналов может быть очень большой; известно, что они могут обнаруживать косяки рыбы на расстояниях до километра. Дельфин способен воспринимать очень слабые эхо-сигналы в сильнейшем шуме. Например, он прекрасно «замечает» маленькую рыбку, появившуюся на расстоянии 50 м. Действие сонара дельфина поясняет рисунок , где дан продольный разрез черепа животного (рассматривается дельфин афалина). На рисунке: 1 — дыхало (отверстие в верхней части черепа, через которое осуществляется дыхательный процесс; оно закрывается, когда дельфин ныряет); 2 — воздушные мешки, генерирующие звуки (как обычные, так и ультразвуки); 3 — жировая лобная подушка, играющая роль своеобразной фокусирующей линзы для ультразвуковых волн, излучаемых дельфином; 4 — вогнутая, наподобие чаши, черепная кость, играющая роль отражателя ультразвуковых волн; 5 — нижняя челюсть, проводящая волны эхо-сигнала к уху; барабанная кость и внутреннее ухо. Штриховыми линиями показаны ультразвуковые лучи, которые дельфин посылает вперед. Эти лучи представляют собой последовательность коротких импульсов, имеющих длительность порядка 10 мкс до 100 мкс. Принцип эхолокации используется и в технике. Для обнаружения различных объектов, определения глубины на кораблях и подводных лодках устанавливаются эхолокаторы. Принцип действия такого прибора основан на излучении и последующем улавливании отраженного от препятствия ультразвукового сигнала. Ультразвуковые исследования широко применяются в медицине для диагностики и лечения некоторых заболеваний. На нижнем рисунке изображение человеческого плода (17 недель), полученное с помощью ультразвука частотой 5мГц. Инфразвук - не слышимые человеческим ухом упругие волны низкой частоты(менее 16 Гц). При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Возникает при землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от волн цунами и пр. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. На краю "колокола" у медузы расположены примитивные глаза и органы равновесия - слуховые колбочки величиной с булавочную головку. Это и есть "уши" медузы. Однако "слышат" они не просто звуковые колебания, доступные и нашему уху, а инфразвуки с частотой 8 – 13 герц. Перед штормом усиливающийся ветер срывает гребни волн и захлестывает их. Каждое такое захлопывание воды на гребне волны порождает акустический удар, создаются инфразвуковые колебания, их-то и улавливает своим куполом медуза. Колокол медузы усиливает инфразвуковые колебания (как рупор) и передает на "слуховые колбочки" медузы. Шторм разыгрывается еще за сотни километров от берега, он придет в эти места примерно часов через 20, а медузы уже слышат его и уходят на глубину. Некоторые ученые полагают, что инфразвуковые частоты могут присутствовать в местах, которые, по легендам, посещают призраки, и именно инфразвук вызывает странные впечатления, обычно ассоциирующиеся с привидениями. В течение последних десятилетий резко возросло количество разного рода машин и других источников шума, распространение портативных радиоприемников и магнитофонов, нередко включаемых на большую громкость, увлечение громкой популярной музыкой. Отмечено, что в городах каждые 5-10 лет уровень шума возрастает на 5 дБ (децибел). Общественные меры борьбы с шумом начали разрабатываться уже давно. Юлий Цезарь почти 2000 лет назад в Риме запретил езду ночью на грохочущих колесницах. А 400 лет назад королева Англии Елизавета Третья запретила мужьям бить своих жен после 10 часов вечера, "чтобы их крики не беспокоили соседей". Сейчас уже в мировом масштабе принимаются меры борьбы с шумовым загрязнением среды: усовершенствуются двигатели и другие части машин, этот фактор учитывается при проектировании трасс и жилых районов, используются звукоизолирующие материалы и конструкции, экранирующие устройства, зеленые насаждения. Но следует помнить, что и каждый из нас должен быть активным участником этой борьбы с шумом. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Тематика рефератов по курсу Ультразвук и инфразвук, принципы их излучения, регистрации, практическая значимость |  | Реферат по дисциплине: Сестринское дело в физиотерапии Тема: «Ультразвук и ультрафонофорез» Проникающие при фонофорезе активные вещества накапливаются, образуя «кожное депо», из которого они постепенно поступают в кровь |
| 16 января великий сыщик нашёлся! Сегодня четверг – середина недели.... Ез, увч, диадинамотерапию), магнитотерапию аппаратом «Алмаг», ультразвук и светолечение (кварц). На днях добавилась кислородотерапия... |
