當超音波頻率增加時，對於超音波散射訊號的強度變化，下列何者正確?

本題觀念：

超音波在人體組織中傳遞時，會與組織發生多種交互作用，主要包括反射（Reflection）、折射（Refraction）、吸收（Absorption）與散射（Scattering）。 當超音波遇到的介面或目標物體體積（如紅血球、肝臟內的微小細胞結構等）「遠小於」超音波的波長時，便會發生雷利散射（Rayleigh scattering）。在超音波物理學中，雷利散射的強度與超音波頻率的四次方（$f^4$）成正比。這意味著超音波頻率的高低，會極大地影響散射訊號的強度。

選項分析

• (A) 增加：正確。根據雷利散射公式，散射強度與超音波頻率的四次方（$f^4$）成正比。因此，當超音波頻率增加時，散射訊號的強度會顯著增加。
• (B) 減少：錯誤。當頻率增加時，波長變短，微小組織結構相對於波長而言變得更「大」，會攔截並散射更多的聲波能量，因此散射訊號是增加而非減少。反而是超音波的「穿透深度」會因為散射和吸收的增加而減少。
• (C) 不變：錯誤。與頻率無關的主要是大面積平滑介面的「鏡面反射（Specular reflection）」，而微小組織的散射作用則高度依賴於頻率。
• (D) 逐漸趨近於零：錯誤。隨著頻率增加，散射訊號會增強。若頻率降低，散射強度才會減弱而趨近於零。

答案解析

本題測驗超音波物理學

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