109年:醫物幅安(2)

若有一組織對超音波的阻抗為另一組織的 4 倍,則在此兩組織的界面反射超音波強度為入射超音波強度的幾倍?

A1/4
B4/5
C9/25
D1/9

詳細解析

本題觀念:

本題考查超音波在兩介質界面的強度反射係數(intensity reflection coefficient)。當超音波在聲阻抗(acoustic impedance)不同的兩介質界面傳播時,部分能量會被反射,反射比例由兩介質的聲阻抗決定。

聲阻抗定義:Z=ρvZ = \rho \cdot v(密度 × 聲速),單位為 rayl(kg/m²·s)。

強度反射係數(intensity reflection coefficient, IR)公式:

IR=(Z2Z1Z1+Z2)2IR = \left(\frac{Z_2 - Z_1}{Z_1 + Z_2}\right)^2

選項分析

本題條件:Z2=4Z1Z_2 = 4Z_1(組織 2 的聲阻抗為組織 1 的 4 倍)

代入公式:

IR=(4Z1Z1Z1+4Z1)2=(3Z15Z1)2=(35)2=925IR = \left(\frac{4Z_1 - Z_1}{Z_1 + 4Z_1}\right)^2 = \left(\frac{3Z_1}{5Z_1}\right)^2 = \left(\frac{3}{5}\right)^2 = \frac{9}{25}

(A) 1/4:錯誤。若代入 (Z2Z1Z2+Z1)=35\left(\frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1}\right) = \frac{3}{5},平方後為 9/25,非 1/4。

(B) 4/5:錯誤。4/5 不等於

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