Giải Câu hỏi trang 44 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Đánh giá vai trò của siêu âm trong đời sống và trong khoa học

Siêu âm là sóng âm có tần số lớn hơn $20\,000\ \text{Hz}$ (ngoài ngưỡng nghe của tai người). Nhờ tần số cao nên bước sóng nhỏ, siêu âm có tính định hướng tốt, ít bị nhiễu xạ, dễ tập trung năng lượng thành chùm tia hẹp và phản xạ rõ khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường. Chính những đặc điểm này tạo nên nhiều ứng dụng quan trọng:

a) Trong y học
- Chẩn đoán hình ảnh (siêu âm thai, siêu âm các cơ quan nội tạng như gan, thận, tim…): dùng chùm siêu âm chiếu vào cơ thể, thu sóng phản xạ từ các mặt phân cách mô để dựng hình ảnh bên trong. Đây là phương pháp an toàn, không gây ion hóa như tia X, không gây đau, có thể quan sát trực tiếp theo thời gian thực.
- Điều trị: siêu âm công suất lớn dùng để tán sỏi (sỏi thận, sỏi mật), vật lí trị liệu làm nóng và kích thích mô, phá hủy khối u khu trú (HIFU).

b) Trong công nghiệp và kĩ thuật
- Dò khuyết tật bên trong vật liệu, kiểm tra mối hàn, phát hiện vết nứt mà không phá hủy sản phẩm (kiểm tra không phá hủy).
- Đo bề dày, làm sạch chi tiết bằng bể rửa siêu âm, hàn siêu âm, gia công vật liệu.

c) Trong hàng hải, thủy văn và khoa học
- Máy định vị bằng siêu âm (sonar) dùng để đo độ sâu đáy biển, phát hiện tàu ngầm, đàn cá, dựa trên việc đo thời gian truyền và phản xạ của sóng: $d=\dfrac{v\,t}{2}$.
- Nghiên cứu môi trường, đo tốc độ dòng chảy, khảo sát cấu trúc dưới nước.

d) Trong sinh học và đời sống
- Giúp hiểu cơ chế định vị bằng siêu âm của một số loài vật (dơi, cá heo), từ đó mô phỏng chế tạo thiết bị.
- Ứng dụng trong đuổi côn trùng, báo động, cảm biến khoảng cách (cảm biến lùi xe ô tô)…

Kết luận: Siêu âm đóng vai trò hết sức quan trọng và đa dạng. Trong đời sống, siêu âm phục vụ chăm sóc sức khỏe, sản xuất công nghiệp và nhiều tiện ích hằng ngày; trong khoa học, siêu âm là công cụ hữu hiệu để thăm dò, khảo sát và nghiên cứu những đối tượng mà các phương pháp khác khó hoặc không thực hiện được. Ưu điểm nổi bật là an toàn, không phá hủy đối tượng và cho kết quả nhanh, chính xác.

Đáp số