精采主題
VOL:60期

超音波給你超能力

精采主題撰文/趙士瑋 繪圖/桃子 企編/許雅筑

你聽過超音波嗎?先別急著回答,因為這可是個陷阱題!超音波,又稱超聲波,顧名思義是一種聲音,但你可能聽說過有人去醫院檢查時照了超音波,或者蝙蝠會藉由超音波捕捉小昆蟲來吃,好像很厲害,跟平常我們講話、唱歌所發出的聲音不一樣!超音波的確具有獨特的性質,自然界中有很多動物都會發出超音波或能聽見超音波,我們人類生活中也有很多機器、工具應用了超音波。超音波像是給了動物和人類超能力,這到底是怎麼一回事?

超音波「超」在哪裡?

我們能聽見聲音,是由於分子振動產生音波傳遞到我們的耳朵,進而引起聽覺反應。當聲音在空氣中傳遞,振動的就是空氣分子,如果是在水裡,或貼著牆壁聽到聲音,振動的就是水分子或構成牆壁的固體材料分子。這些振動的分子可以傳遞聲波,稱為「介質」。

超音波是音波,也是一種聲音,但為什麼要加上「超」字呢?就像超人必定有一些異於常人的能力,超音波異於常「聲」的則是它的頻率。頻率是區分不同聲音的重要性質,當傳遞聲音的分子振動愈快,聲音聽起來會比較高亢、尖銳,也就是頻率比較高。反過來,頻率比較低的聲音聽起來比較低沉。

人類能夠聽到的聲音,頻率在20Hz到20kHz之間(Hz是頻率的單位:赫茲,1000Hz可縮寫成1kHz),而超音波的頻率高過20kHz,所以除非你有超能力,否則不可能「聽過」超音波。不過,對於聽力範圍高於20kHz的動物來說,超音波其實只是頻率比較高的聲音。

但頻率高正是超音波「超能力」的來源,它讓超音波能形成狹窄的聲音束,不易朝四面八方擴散,而是幾乎朝同一個方向傳遞,因此「定向性」很好,能夠成為偵測物體的好幫手。......

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2020年1月 ]