Коротко
Инфразвук и ультразвук — это виды звуковых волн, которые человек не может слышать. Инфразвук имеет очень низкую частоту, а ультразвук — очень высокую. Эти волны, несмотря на свою неслышимость, широко распространены в природе и имеют множество практических применений, от медицины и промышленности до связи и навигации. Их изучение помогает понять мир вокруг нас и использовать их свойства в различных технологиях.
Определение
Инфразвук — это звуковые волны с частотой ниже 20 Гц, а ультразвук — это звуковые волны с частотой выше 20 кГц (20 000 Гц). Диапазон слышимости человека обычно находится между этими значениями.
Что такое частота звука и как она влияет на восприятие
Частота звука — это количество колебаний в секунду, измеряемое в герцах (Гц). Чем выше частота, тем выше тон звука. Человеческое ухо способно воспринимать звуковые волны в определённом диапазоне частот, обычно от 20 Гц до 20 кГц. Звуки с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 кГц — ультразвуком. Эти диапазоны неслышимы для человека, но могут быть слышимы для некоторых животных и используются в различных технологиях.
Особенности распространения инфразвука
Инфразвук обладает уникальной способностью распространяться на очень большие расстояния, преодолевая препятствия с меньшими потерями энергии по сравнению со слышимым звуком и ультразвуком. Это связано с его большой длиной волны. Источниками инфразвука могут быть природные явления, такие как землетрясения, извержения вулканов, штормы, а также искусственные источники — мощные промышленные установки, транспорт и взрывы. Из-за своих свойств инфразвук может оказывать определённое воздействие на организм человека, вызывая тревогу или дискомфорт, хотя прямое разрушительное действие крайне маловероятно.
Особенности распространения ультразвука
Ультразвук, в отличие от инфразвука, имеет очень короткую длину волны и хорошо распространяется в жидких и твёрдых средах, а также может быть направлен узким пучком. Это позволяет использовать его для точного зондирования объектов и создания изображений. Ультразвук поглощается воздухом гораздо сильнее, чем слышимый звук, поэтому на большие расстояния в воздухе он не распространяется. Источниками ультразвука могут быть как природные объекты (летучие мыши, дельфины), так и специальные технические устройства – ультразвуковые излучатели.
Где это встречается
- Медицина (УЗИ) — Ультразвуковые волны используются для создания изображений внутренних органов и тканей. Они безвредны и позволяют диагностировать различные заболевания, наблюдать за развитием плода.
- Навигация (эхолокация) — Применяется в гидролокаторах для определения глубины водоёмов, обнаружения подводных объектов и судов. Ультразвуковой сигнал посылается, а по времени возвращения отражённого сигнала определяется расстояние.
- Промышленность (дефектоскопия) — Ультразвук используется для обнаружения скрытых дефектов в материалах, таких как трещины или пустоты, без разрушения образца. Это важно для контроля качества сварных швов, литья и других конструкций.
- Биология (эхолокация животных) — Летучие мыши и дельфины используют ультразвук для ориентации в пространстве, охоты и общения. Они издают ультразвуковые импульсы и по отражённому эху строят карту окружающего мира.
- Системы сигнализации — Ультразвуковые датчики могут обнаруживать движение в охраняемом помещении. Изменение частоты отражённого ультразвука (эффект Доплера) сигнализирует о движении.
Типичные ошибки
| Неверно | Верно | Почему |
|---|---|---|
| Считать инфразвук и ультразвук опасными для человека. | В обычных условиях инфразвук и ультразвук безопасны для человека. Высокоинтенсивный ультразвук в медицинских и промышленных целях может быть опасен, но его использование контролируется специалистами. | Люди часто боятся всего, что не могут ощутить напрямую. Низкие частоты инфразвука иногда связывают с мистическими явлениями, а ультразвук — с медицинскими процедурами, что вызывает ложные опасения. |
| Думать, что инфразвук и ультразвук — это особые виды энергии, а не звуковые волны. | Инфразвук и ультразвук — это такие же механические волны, как и слышимый звук, отличающиеся только частотой колебаний. | Поскольку человек их не слышит, может возникнуть ощущение, что это что-то принципиально иное, не связанное со звуком. |
| Путать инфразвук и ультразвук по их характеристикам. | Инфразвук — низкочастотный, распространяется далеко. Ультразвук — высокочастотный, хорошо направляется и отражается от мелких объектов. | Оба понятия начинаются с приставки, указывающей на крайние значения, что может сбивать с толку. Важно запомнить, что «инфра» означает «ниже», а «ультра» — «выше» по частоте. |
Не путать
- Слышимый звук — Инфразвук имеет частоту ниже 20 Гц, ультразвук — выше 20 кГц. Слышимый звук находится в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц (то, что мы слышим).
- Электромагнитные волны (например, радиоволны) — Инфразвук и ультразвук — это механические волны, которым для распространения нужна среда (воздух, вода, твёрдое тело). Электромагнитные волны могут распространяться в вакууме и являются колебаниями электрического и магнитного полей.
Откуда взялось понятие
Понятия инфразвука и ультразвука сформировались по мере развития акустики и изучения слуха человека и животных. Впервые о существовании звуков, неслышимых человеком, заговорил Фрэнсис Гальтон в конце XIX века, изучая собачий свисток. Термины закрепились в XX веке с развитием технологий их генерации и регистрации.
Как запомнить
Инфразвук — очень низко, ультразвук — очень высоко, а между ними — то, что мы слышим.
Проверь себя
4 задания-
Что такое инфразвук?
Ответ
Звуковые волны с частотой ниже 20 Гц. -
Назовите одно применение ультразвука в медицине.
Ответ
Ультразвуковое исследование (УЗИ) для диагностики. -
Почему инфразвук может распространяться на очень большие расстояния?
Ответ
Из-за его большой длины волны и низкого поглощения в среде. -
Какое животное использует ультразвук для ориентации?
Ответ
Летучая мышь или дельфин.
Частые вопросы
Может ли человек почувствовать инфразвук?
Хотя человек не слышит инфразвук, очень интенсивные инфразвуковые колебания могут ощущаться как вибрация или вызывать неприятные физиологические эффекты, такие как тревога, беспокойство или головокружение, из-за резонанса с внутренними органами.
Используется ли инфразвук в какой-либо технике?
Да, инфразвук используется, например, для мониторинга атмосферных явлений, обнаружения ядерных взрывов на больших расстояниях, а также в некоторых системах предупреждения о стихийных бедствиях, таких как цунами.
Вреден ли ультразвук при УЗИ?
Ультразвук, используемый в медицинских диагностических приборах (УЗИ), имеет низкую интенсивность и считается безопасным для здоровья. Однако для терапевтических целей (например, дробление камней) используется высокоинтенсивный ультразвук, применяемый под строгим контролем.
Какие животные слышат ультразвук?
Многие животные слышат ультразвук и используют его для эхолокации или общения: летучие мыши, дельфины, киты, собаки, кошки, грызуны.
Спросить про это понятие
Инфразвук и ультразвук
Где это изучается
2 параграфаОдна и та же тема разложена по разным учебникам — можно сравнить формулировки и выбрать более понятную.