108年:醫物幅安(2)

假設在某⼀物質中⼀聲⾳ 強度為 10 mW/cm 2,在此聲波進入另⼀物質後聲⾳強度降低到近乎於零,則可以從此現象推斷其 強度反射的現象,下列敘述何者錯誤?

A可利⽤耦合物質( coupling medium )使兩者的強度傳遞量增加
B其中⼀物質可能為空氣
C強度反射與強度傳遞所反應出的強度相加為 10 mW/cm 2
D聲⾳幾乎全數傳遞,可能為垂直入射

詳細解析

本題觀念:

本題描述聲音進入某物質後強度降低到近乎於零的現象,即幾乎完全反射(total reflection)。此現象發生於兩介質聲阻抗(acoustic impedance)差異極大時(如軟組織–空氣界面)。題目問何者錯誤

聲阻抗定義:Z=ρcZ = \rho \cdot cρ\rho = 密度,cc = 聲速)

強度反射係數(垂直入射): αr=(Z2Z1Z2+Z1)2\alpha_r = \left(\frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1}\right)^2

強度傳遞係數:αt=1αr\alpha_t = 1 - \alpha_r

即:強度反射 + 強度傳遞 = 入射強度(能量守恆)

選項分析

本題問「何者錯誤」,故以 ✅ 標記正確陳述,❌ 標記錯誤陳述(=答案)。

(A) 可利用耦合物質(coupling medium)使兩者的強度傳遞量增加 ✅(正確陳述) 耦合介質(如超音波凝膠)的聲阻抗介於兩介質之間,可減少界面的聲阻抗差異,降低反射比例,增加傳遞量。這正是臨床超音波掃描時必須在探頭與皮膚間塗抹凝膠的原因。

(B) 其中一物質可能為空氣 ✅(正確陳述) 空氣的聲阻抗約 0.0004×106 kg/(m2\cdotps)0.0004 \times 10^6 \text{ kg/(m}^2\text{·s)},軟組織約 $1.63 \times 10^6 \

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