109年:放射診斷(1)

下列有關超音波在介質中之音波阻抗( acoustic impedance ),何者正確?

Aair <water <bone
Bair <bone <water
Cwater <air <bone
Dbone <water <air

詳細解析

本題觀念:

本題考查超音波物理中音波阻抗(acoustic impedance)的基本概念。音波阻抗 Z=ρcZ = \rho \cdot c,其中 ρ\rho 為介質密度(density),cc 為介質中的音速(speed of sound)。阻抗差異越大,界面反射(reflection)越強。

選項分析

各介質的音波阻抗典型值:

  • Air(空氣)Z400 kg/(m2\cdotps)Z \approx 400 \text{ kg/(m}^2\text{·s)}(極低密度、低音速)
  • Water(水)Z1.48×106 kg/(m2\cdotps)Z \approx 1.48 \times 10^6 \text{ kg/(m}^2\text{·s)}(Rayls)
  • Bone(骨骼)Z57×106 kg/(m2\cdotps)Z \approx 5\text{–}7 \times 10^6 \text{ kg/(m}^2\text{·s)}(高密度、高音速)

排序:air ≪ water < bone

(A) air < water < bone — ✅ 正確答案

(B) air < bone < water — ❌ 錯誤(骨骼阻抗遠大於水)

(C) water < air < bone — ❌ 錯誤(空氣阻抗遠低於水)

(D) bone < water < air — ❌ 完全相反

...(解析預覽)...