113年:放射器材(1)
下列何者與超音波產生熱能相關?
A聲音速度
B吸收作用
C折射現象
D反射現象
詳細解析
本題觀念:
本題探討超音波物理學中,超音波與組織交互作用時產生「熱效應 (Thermal effect)」的根本機制。當超音波(聲能)在介質(如人體組織)中傳播時,其能量與振幅會隨著穿透深度的增加而減少,這個過程稱為「衰減 (Attenuation)」。衰減主要由三個機制組成:吸收 (Absorption)、反射 (Reflection) 以及散射 (Scattering)。其中,將聲能轉換為熱能的主要過程即為「吸收作用」。
選項分析
- A. 聲音速度 (Velocity of sound):錯誤。聲速是指超音波在特定介質中傳播的快慢,主要取決於介質的密度 (Density) 與彈性/硬度 (Stiffness)。聲速本身是一個物理傳遞參數,與聲能是否轉換為熱能無直接關聯。
- B. 吸收作用 (Absorption):正確。當超音波在組織中傳遞時,由於組織具有黏滯性 (Viscosity),組織分子在超音波造成的壓縮與舒張過程中會產生摩擦,導致部分聲學機械能被消耗並轉換為「熱能 (Heat)」。這是超音波衰減的最主要原因,也是產生熱效應的唯一機制。
- C. 折射現象 (Refraction):錯誤。折射是指超音波在穿過兩種不同聲速介質的交界面時,若以非垂直角度入射,其前進方向會發生偏折的現象(符合司乃耳定律 Snell's Law)。
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