Oddziaływanie 

ultradźwięków z 

materią

Skutki ultradźwięków



Cieplne



Mechaniczne(kawitacja)



Chemiczne

Emisja cieplna wynikiem tłumienia



Tłumienie wynika głównie z pochłaniania 

przez obiekty, na które pada(tkanki).



W trakcie tłumienia dochodzi do 

zmniejszenia amplitudy fali,



Tłumienie zależy od:

A)

Drogi przebytej przez falę,

B)

Współczynnika tłumienia

Kawitacja



Powstawanie i rezonansowe pulsowanie 

mikropęcherzyków gazu 



Mikropęcherzyki powstają w wyniku rozerwań 

ośrodka pod wpływem dużych sił rozciągających

Próg kawitacji zależy 
od:

- rodzaju cieczy

- częstotliwości fali       
           ultradźwiękowej

- obecności 
mikroskopijnych 
zanieczyszczeń

Kawitacja 
nieinercyjna(trwała)



Pęcherzyki kawitacyjne mogą zbliżać się do 

siebie i łączyć w większe dzięki 
mikroprzepływom i zawirowaniom



Pęcherzyki o odpowiednich rozmiarach 

wpadają w rezonans z drganiami fali 
ultradźwiękowej



Drgania ze względu na dużą amplitudę mogą 

prowadzić do mechanicznych uszkodzeń 
pobliskich struktur biologicznych

Kawitacja inercyjna(przejściowa)



Występuje przy wyższych natężeniach 

ultradźwięków i ma bardziej burzliwy 
charakter



Pod wpływem ciśnienia pęcherzyki zwiększają 

swój promień a następnie zapadają się



Objawia się to lokalnym wzrostem 

temperatury i ciśnienia



Powstaje hydrodynamiczna fala uderzeniowa

Rozpad wody



ekstremalne warunki przyczyniają się do 

termicznego rozpadu cząsteczek wody w 
wyniku, którego powstają atomy wodoru i 
rodniki hydroksylowe

Rodnikowe przemiany

Wolne rodniki



Powstają w:

- wnętrzu pęcherzyka(rodniki hydroksylowe i 
atomy wodoru)
- granica faz gaz/ciecz(ilość produktów 
termicznego rozkładu zależy od 
hydrofobowości i energii aktywacji)
- pozostała część bardziej odseparowana od 
pęcherzyków (produkty podobne do tych w 
radiolizie wody)

SONOLUMINESCENCJA



Emisja fal świetlnych w chwili zapadania 
się pod wpływem ciśnienia akustycznego 
bąbelków gazu zawieszonych w cieczy 
(kawitacja akustyczna)



Emitowane błyski są bardzo krótkie 
(zwykle do kilkuset pikosekund), mają 
moc ok. 10 miliwatów, emitowane są w 
chwili, gdy bąbelek ma średnicę ok. 1 
mikrometra



Dokładny mechanizm 
sonoluminescencji nie jest 
jednoznacznie określony; 
proponowane hipotezy zakładają 
formowanie się plazmy, zjawiska 
tunelowe, i wiele innych wyjaśnień



Niektóre zespoły badawcze sugerują, 
że temperatura wewnątrz bąbelka 
powietrza może sięgać milionów 
kelwinów

MECHANIZMY NAPRĘŻENIA



W układach biologicznych narażonych 
na działanie ultradźwiękow pojawiają 
się naprężenia

siły pławne o charakterze 

oscylacyjnym, ktore wywierają 
ciśnienie ultradźwiękowe na ciała o 
gęstości rożnej od gęstości 
otaczającego go ośrodka

siły przemieszczenia, które mogą 

wywoływać względny ruch pomiędzy 
obiektem  niejednorodnym a 
ośrodkiem otaczającym

siły związane ze zmianą lepkości

ZJAWISKO  

TYKSOTROPOWE

                   

FALA MECHANICZNA ULTRADŹWIĘKÓW

ŻEL                                     ZOL

EFEKT CHEMICZNY



przyspieszenie niektórych reakcji 
chemicznych



rozpad niektórych białek



wzrost dyfuzji przez błony 
półprzepuszczalne