Siêu âm và một vài ứng dụng

Thế kỷ 19, Kranj, nhà khoa học Đức đã thông qua thực nghiệm và rút ra : 20.000Hz là giới hạn lớn nhất tai người có thể nghe được.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Siêu âm và một vài ứng dụng Siêu âm và một vài ứng dụng Thế kỷ 19, Kranj, nhà khoa học Đức đã thông qua thực nghiệm và rút ra : 20.000Hz là giới hạn lớn nhất tai người có thể nghe được. Sau này người ta gọi loại sóng có độ lớn hơn20.000Hz mà con người không nghe thấy là sóng siêu âm. Sóng siêu âm có hai đặc tính quan trọng: thứ nhất là tính định hướng. Do tầnsuất của sóng siêu âm rất cao, cho nên bước sóng rất ngắn, bởi vậy nó có thểtruyền theo đường thẳng như ánh sáng mà không giống một số sóng âm có bướcsóng tương đối dài. Sóng siêu âm va vào vật cản sẽ phản xạ trở lại, bằng cách tiếpnhận và phân tích sóng phản xạ, có thể dự đoán phương hướng và khoảng cách củavật cản. Trong thế giới tự nhiên, con dơi cũng dùng giác quan để phát ra sóng siêuâm, dùng tai để tiếp nhận sóng phản xạ để phân biệt vạt cản, bởi vậy trong hang tốinó có thể bay lượn thoải mái, mà vẫn có thể bắt những con mồi nhỏ một cáchchuẩn xác. Đặc điểm thứ hai của sóng siêu âm là nó có thể truyền trong nướcvớikhoảng cách rất xa.trong không khí, sóng siêu âm của 30.000Hz, có thể truyền vềphía trước 24m thì cường độ giảm xuống một nửa,nhưng ở trong nước, nó truyềnvề ở phía trước 44.000m thì cường độ mới giảm một nữa , tức là gấp khoảng 400lần so với khoảng cách truyền trong không khí. Do ánh sáng và sóng điện từ kháctrong nước truyền nối tiếp, không đi được xa, bởi vậy sóng siêu âm trở thànhphương tiện đầu tiên để thám hiểm vật thể dưới nước. Trong đại chiến thế giới thứ nhất, nước Đức tàu ngầm bằng hải dương rộnglớn làm vật che đỡ, liên tiếp tấn công tuần dương của Pháp và Anh. Cùng lúc đó,một nhà khoa học Pháp đã đi sâu nghiên cứu, phát minh ra một loại thiết bị gọi làSona. Sona do hai bộ phận máy tiếp nhận và phát sóng siêu âm. Máy phát chủ độngphát ra sóng siêu âm, máy tiếp nhận tiếp nhận và đo lường trắc nghiệm các loạitiếng vọng trở lại, thông qua tính khoảng cách thời gian tín hiệu phát ra và thu về,đã phát hiện các mục tiêu. Sona chủ động chính xác không những có thể xác định vịtrí hình dáng mục tiêu, thậm chí còn có thể phát hiện ra địch có khả năng thaynhiều ca nô. Thời kỳ hòa bình, Sona còn được dùng để tìm kiếm các luồng cá, đo lường vàxác định đá ngầm, hướng dẫn tàu ở các bến cảng. Dùng Sona quét hiện đại để thămdò tình hình dưới đáy biển, nó có thể thể hiện rõ ràng biển cả lên trên tranggiấy,²Hình ảnh của biển cả²đã được vẽ ra chính xác, sai số không vượt quá 20 cm.Giống như nguyên lý trên, sóng siêu âm thâm nhập vào thân thể con người, sóngphản xạ sinh ra thông qua thiết bị xử lý điện tử, trạng thái sinh lý và quan hệ giữacác bộ phận rõ nét về trạng thái sinh lý và quan hệ giữa các bộ phận vị trí lớn nhỏcủa nội tạng thân thể con người cũng được phản ánh rõ ràng. Trong bệnh viện mọingười đều quen làm kiểm tra siêu âm, chính là dùng sóng siêu âm để kiểm tra cơquan nội tạng quan trọng như gan, túi mật, tụy và tử cung, khoang chậu, buồngtrứng, kịp thời phát hiện sự biến đổi của bệnh như khối u, sỏi đồng thời lợi dụngsóng siêu âm, bác sĩ còn có thể tiến hành kiểm tra thai nhi trong bụng sản phụ. Ứng dụng của nguyên tắc kiểm tra bằng sóng siêu âm đã được sử dụng trongcác công trình, chính là siêu âm dò vết rạn. Chỉ cần một sóng siêu âm phóng vàocông trình, gặp vết nứt, rỗ, bọt ẩn giấu trong công trình, sóng siêu âm sẽ liên tụctạo ra sóng phản xạ không, ngừng do vậy một thiếu sót nhỏ cũng không qua đượcsự kiểm tra của nó, sóng siêu âm trở thành công cụ hữu hiệu của kỹ sư. Những màu sắc huyền ảo của bong bóng xà phòng Ban ngày khi quan sát bong bóng xà phòng hay những vết dầu loangtrên mặt nước, ta thấy những vân màu sặc sỡ.Sự xuất hiện của các vân này như thế nào?Về mặt vật lý, những vân màu sặc sỡ trên bong bóng xà phòng hoặc trên vếtdầu loang mặt nước, thực chất là hình ảnh thu được từ kết quả của sự giaothoa ánh sáng. Màng bong bóng xà phòng là một lớp nước mỏng (cỡ phần nghìn milimét)trong suốt còn vết dầu loang cũng là một màng như vậy. Hai mặt của màng cùngphản xạ ánh sáng (như hai mặt tấm kính thông thường)Những tia sáng phát đi từ một điểm S, phản xạ ở mặt trên của màng và rọi vào mắt.Trong số rất nhiều tia sáng phát đi từ S có những tia phản xạ ở mặt dưới của màngvà cũng rọi vào mắt . Vì màng rất mỏng nên đối với mắt, những tia này như là đượcphát đi từ cùng một điể. Khi chúng được thủy tinh thể của mắt hội tụ lên võng mạc,chúng gặp nhau và giao thoa với nhau. Khi giao thoa, chúng có thể tăng cường hoặctriệt tiêu nhau. Chùm ánh sáng rọi vào màng là chùm sáng trắng có đủ các màu ứngvới nhiều bước sóng khác nhau, nên cùng một lúc ở cùng một điểm nếu sóng ánhsáng màu này bị triệt tiêu, thì sóng ánh sáng màu khác lại có thể được tăng cườngvà ánh sáng phản xạ trở thành có màu sắc. Màu sắc đó thay đổi theo chỗ dày mỏngtrên màng. Nói Mặt Trời mọc ở đằng đông có đúng không Buổi sáng thức dậy, nhìn về phía đông, bạn sẽ thấy ông mặt trời đỏ ốitừ từ mọc lên. Thế mà có người dám bảo rằng mặt trời không mọc ở phíađông! Không lẽ lại có chuyện như vậy? Trước đây, người ta nghĩ trái đất phẳng, bầu trời tròn úp lên. Buổi sángngười ta thấy rõ ràng là mặt trời mọc lên ở phía đông, và lặn xuống phía tây vàobuổi tối. Mắt người ta quen nhìn thấy thế, nên cũng quen miệng nói vậy thôi. Thựcra, trái đất hình cầu, quay quanh trục của nó, vì vậy mới có hiện tượng ngày vàđêm. Phần trái đất hướng về phía mặt trời là ngày, phần bị che khuất là đêm. Khi trái đất quay, góc nghiêng giữa mặt trời và mặt đất cũng lớn dần lên, vìvậy ta có cảm tưởng mặt trời mọc từ thấp lên cao. Cũng bởi vì trái đất quay vềhướng đông, nên ta cũng thấy mặt trời mọc lên từ hướng đông. Đúng ra, chúng taphải nói trái đất quay về hướng đông, hướng về phía mặt trời. Nhưng nói vậy cólẽ dài dòng quá, nên người ta vẫn bảo mặt trời mọc ở đằ ...