Ultraschall

Als Ultraschall bezeichnet man Schall mit Frequenzen oberhalb des Hörfrequenzbereichs des Menschen. Er umfasst Frequenzen ab 20 kHz bis 1 GHz; Schall oberhalb dieser Grenze wird als Hyperschall bezeichnet. Schall mit Frequenzen unterhalb der Hörgrenze des Menschen, d. h. <16 Hz, ist Infraschall. Umgangssprachlich bezeichnet man mit „Ultraschall“ auch die Sonografie, ein bildgebendes Untersuchungsverfahren in der Medizin. In Gasen und Flüssigkeiten breitet sich Ultraschall überwiegend als Longitudinalwelle aus. In Festkörpern können sich wegen hier möglicher Schubspannungen auch Transversalwellen ausbreiten. Der Übergang von Luftschall in Festkörper oder Flüssigkeiten (oder umgekehrt) ist wegen der unterschiedlichen Schallimpedanzen nur eingeschränkt möglich. Ultraschall wird je nach Material eines Hindernisses an diesem reflektiert, in ihm absorbiert, gestreut oder tritt hindurch (Transmission). Wie bei anderen Wellen treten auch Brechung, Beugung und Interferenz auf. Luft weist eine stark mit der Frequenz steigende Dämpfung für Ultraschall auf. In Flüssigkeiten breitet sich Ultraschall dagegen dämpfungsarm aus. Bei hohen Schalldrücken kommt es jedoch zur Bildung von Dampfblasen (Kavitation), die bei ihrem Kollaps extrem hohe Drücke und Temperaturen hervorrufen können. Bei Frequenzen zwischen 2 und 20 MHz tritt Kavitation in reinem, entgastem Wasser erst ab einem Schalldruck von 15 MPa auf. Kavitation wird z. B. zur Ultraschallreinigung genutzt und ist auch aktueller Forschungsgegenstand (Sonolumineszenz).