1.机械波的产生与传播

振动在物体或空间中的传播过程叫做波动，简称波。波分为两类：一类是机械波，另一类是电磁波。超声波就是一种机械波。机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程，如水波、声波、超声波等。电磁波是交变电磁场在空间的传播过程，如无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。

由于超声波是机械波，因此下面只讨论机械波。为了简单地说明机械波的产生和传播，建立图1-3所示的弹性介质模型。图1-3中，质点间以小弹簧连接在一起。这种质点间以弹性力连接在一起的介质称为弹性介质。一般固体、液体、气体都可视为弹性介质。

图1-3 物质的弹性模型

当外力F作用于质点A时，其就会离开平衡位置，这时A周围的质点将对其产生弹性力，使A回到平衡位置。当A回到平衡位置时，具有一定的速度，由于惯性，A不会停在平衡位置，而会继续向前运动，并沿相反方向离开平衡位置，这时A又会受到反向弹性力作用，使A又回到平衡位置。这样质点A在平衡位置来回往复运动，产生振动。与此同时，A周围的质点也会受到大小相等、方向相反的弹性力的作用，离开平衡位置，并在各自的平衡位置附近振动。这样，弹性介质中一个质点的振动就会引起邻近质点的振动，邻近质点的振动又会引起较远质点的振动，于是振动就以一定的速度由近及远地传播开来，从而就形成了机械波。

由此可见，产生机械波必须具备以下两个条件：

1）要有做机械振动的波源。

2）要有能传播机械振动的弹性介质。(www.daowen.com)

机械振动与机械波是互相关联的。振动是产生机械波的根源，机械波是振动状态的传播。波动中的各质点并不随着波前进，而是按照与波源相同的振动频率在各自的平衡位置上振动，并将能量传递给周围的质点。因此，机械波的传播不是物质的传播，而是振动状态和能量的传播。

2.描述机械波的物理量

1）波长：相位相同的相邻质点之间的距离称为波长，用符号λ表示，单位为米（m）。

2）周期：质点在其平衡位置附近来回振动一次，超声波的振动状态向前传播了一个波长，传播一个波长所用的时间称为一个周期，用符号T表示，单位为秒（s）。

3）频率：单位时间内传播完整波长的个数称为频率，用符号f表示，单位为赫兹（Hz），f=1/T。

4）波速：单位时间内波传播的距离，用符号c表示，单位为米/秒（m/s）。

超声波的波动频率大于20kHz，小于或等于1000kHz；超声波检测用的频率为0.25～15MHz；金属材料超声波检测常用的频率为0.5～10MHz。