Открытие ультразвука: как и где его применяли?

Окружающий нас мир насыщен различными звуками: шелестом листьев, пением птиц, мелодиями музыкальных инструментов, шумами большого города. Мы настолько свыклись и приспособились к звуковому фону, что жить в абсолютной тишине — задача для нас мучительно трудная.

Звуки распространяются всюду: в воздухе, в воде, могут передаваться по твердым телам. Об этом известно очень давно.

Физическую сущность звуковых явлений изучают специалисты-акустики. На грани XX столетия казалось, что развитие акустики достигло предела, что открывать в этой области науки больше нечего. Но в последние десятилетия в связи с бурным развитием математики, биологии, электротехники и радиоэлектроники область акустики неизмеримо расширилась.

Человек проник в мир неслышимых звуков. Основы учения об ультразвуке заложили работы выдающегося русского физика П. Н. Лебедева и его учеников.

Киньте камень на гладкую поверхность воды. Там, где он упадет, образуется некоторое западение массы воды (акустики называют это явление разрежением вещества); следом за западением — возвышение (сгущение вещества). Западение и возвышение равномерно повторяются, образуя все увеличивающийся в диаметре круг, центр которого — там, где упал камень. Такое движение называется колебательным. Энергия его передается последовательно соседним слоям воды — возникают «бегущие», как кажется глазу, волны.

Приблизительно то же самое с физической точки зрения представляет собой звук — волнообразные колебания воздуха, распространяющиеся во все стороны. Расстояние между двумя точками, взятыми в местах наибольшего западения и возвышения (разрежения и сгущения), составляют длину одной волны. Число возникающих в одну секунду волн — число колебаний в секунду — называется частотой колебаний. Измеряют ее в герцах. Одно колебание в секунду — один герц; тысяча колебаний в секунду — килогерц; миллион — мегагерц, и т. д. Чем больше частота колебаний, тем короче длина волны.

Звуки, которые мы способны расслышать, располагаются в диапазоне колебаний от 16−20 герц до 16−20 килогерц. Звук с частотой выше 16−20 килогерц мы уже не слышим. На этой границе и начинается область ультразвука.

Специальная аппаратура помогла человеку улавливать неслышимые звуки. Пчелы, кузнечики, цикады, помимо тех звуков, которые мы слышим, издают и неслышимые.

Интересно, что собака не только великолепно воспринимает звуки в пределах, возможных для человека, но и «слышит» ультразвуки. Этим, в частности, пользуются дрессировщики, вызывая, а затем закрепляя у животного определенную ответную реакцию на специальные ультразвуковые свистки.

С тех пор как была открыта и изучена область неслышимых человеком колебаний воздуха, определенные участки ультразвука стали применять в различных областях промышленности. Постепенно ультразвуком стали пользоваться в биологических экспериментах и медицине.

Ультразвуковые волны обладают энергией. Ученые обнаружили, что эффект воздействия ультразвука на ту или иную биологическую структуру зависит от количества энергии и продолжительности облучения, от того, проводится оно непрерывно или импульсно. Семена гороха, облученные малыми дозами ультразвука, прорастали быстрее необлученных, приносили более высокий урожай.