Trả lời nhanh
Không. Sóng siêu âm là sóng âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz, bản chất là sóng cơ nên cần có môi trường vật chất để lan truyền. Trong chân không không có hạt vật chất để dao động truyền đi, vì vậy siêu âm không truyền được. Ngược lại, siêu âm truyền được trong chất rắn, chất lỏng và cả chất khí.
Vì sao sóng siêu âm không truyền được trong chân không?
Âm thanh được tạo ra khi một vật dao động. Dao động này làm các phân tử của môi trường xung quanh dao động theo, hết lớp này đến lớp khác, và năng lượng cứ thế lan đi xa. Đó là cách mà sóng cơ truyền đi.
Chân không là vùng không có (hoặc gần như không có) phân tử nào. Không có phân tử thì không có “người chuyền tay” dao động, nên sóng âm dừng lại ngay tại nguồn. Siêu âm chỉ khác âm nghe được ở chỗ tần số cao hơn, còn bản chất vẫn là sóng cơ, nên cũng chịu quy luật này.
Siêu âm là gì? Phân biệt với âm nghe được và hạ âm
| Loại sóng âm | Tần số | Tai người |
|---|---|---|
| Hạ âm | Dưới 16 Hz | Không nghe được |
| Âm nghe được | Khoảng 20 Hz đến 20 000 Hz | Nghe được |
| Siêu âm | Trên 20 000 Hz | Không nghe được |
Lưu ý: ở nhiều tài liệu phổ thông, ngưỡng nghe thấp được nêu là 16 Hz hoặc 20 Hz; hãy theo số liệu trong sách em đang học. Điều quan trọng là siêu âm “trên ngưỡng nghe” chứ không phải “một loại sóng đặc biệt không cần môi trường”.
Siêu âm truyền được trong những môi trường nào?
- Chất rắn: truyền tốt, nhanh nhất (thép, kim loại…).
- Chất lỏng: truyền tốt (nước, máu, mô mềm của cơ thể).
- Chất khí: truyền được nhưng chậm hơn và bị hấp thụ mạnh, nên đi không xa.
- Chân không: không truyền được.
Thứ tự tốc độ thường gặp: rắn > lỏng > khí. Ví dụ gần đúng: trong không khí khoảng 340 m/s, trong nước khoảng 1 500 m/s, trong thép khoảng vài nghìn m/s.
Câu “siêu âm không truyền được trong chất khí” đúng hay sai?
Nếu em gặp phát biểu “sóng siêu âm không truyền được trong chất khí” thì đó là phát biểu sai. Dơi và một số loài côn trùng dùng siêu âm truyền trong không khí để định vị, cảm biến siêu âm đo khoảng cách (như cảm biến lùi xe) cũng hoạt động trong không khí.
Điểm dễ nhầm: siêu âm tần số cao bị không khí hấp thụ rất mạnh nên chỉ truyền được quãng ngắn. Vì thế khi siêu âm y tế, bác sĩ phải bôi gel lên da để loại bỏ lớp không khí giữa đầu dò và cơ thể. “Truyền kém” khác hoàn toàn với “không truyền được”.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ siêu âm giống ánh sáng nên đi được trong chân không. Ánh sáng là sóng điện từ, còn siêu âm là sóng cơ.
- Cho rằng “không nghe được thì không phải sóng âm”. Siêu âm vẫn là sóng âm, chỉ là tai người không cảm nhận.
- Nhầm giữa “không truyền được” và “bị hấp thụ mạnh” trong chất khí.
Mẹo nhớ: “Sóng cơ cần cơ sở vật chất” – có hạt vật chất mới có sóng cơ.
Ứng dụng của siêu âm
- Siêu âm y tế: quan sát thai nhi, gan, tim.
- Sonar: đo độ sâu đáy biển, tìm đàn cá, phát hiện tàu ngầm.
- Làm sạch đồ trang sức, linh kiện bằng bể siêu âm.
- Kiểm tra vết nứt bên trong vật liệu kim loại.
Bài luyện tập
Bài 1. Một tàu phát siêu âm xuống đáy biển và thu tín hiệu phản xạ sau 0,4 s. Biết tốc độ siêu âm trong nước biển là 1 500 m/s. Tính độ sâu của biển.
Lời giải: Sóng đi xuống rồi quay lại nên quãng đường đi gấp đôi độ sâu. Độ sâu = 1 500 × 0,4 : 2 = 300 m.
Bài 2. Một con dơi phát siêu âm và nhận lại tiếng vọng từ con muỗi sau 0,02 s. Tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. Muỗi cách dơi bao xa?
Lời giải: Khoảng cách = 340 × 0,02 : 2 = 3,4 m.
Bài 3. Một tàu vũ trụ ngoài khoảng không phát ra siêu âm. Phi hành gia ở cách đó vài mét ngoài không gian có nhận được không? Vì sao?
Lời giải: Không, vì ngoài không gian gần như là chân không, không có môi trường để sóng cơ lan truyền.
Câu hỏi thường gặp
Sóng siêu âm có truyền được trong chân không không?
Không. Siêu âm là sóng cơ nên cần môi trường vật chất (rắn, lỏng hoặc khí) để lan truyền; trong chân không không có hạt vật chất nên sóng không truyền đi được.
Sóng siêu âm có truyền được trong chất khí không?
Có. Siêu âm truyền được trong không khí, nhưng chậm hơn trong chất lỏng và chất rắn, đồng thời bị hấp thụ mạnh nên chỉ đi được quãng ngắn.
Siêu âm khác âm thanh thường ở điểm nào?
Siêu âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz, vượt ngưỡng nghe của tai người. Về bản chất, đó vẫn là sóng âm, tức sóng cơ.
Vì sao khi siêu âm y tế phải bôi gel?
Gel loại bỏ lớp không khí giữa đầu dò và da. Không khí hấp thụ và phản xạ siêu âm mạnh nên nếu không có gel, tín hiệu truyền vào cơ thể rất yếu.