Ses üstü Dalgalar
Ses, bir cismin yakın çevresindeki hava taneciklerini hareket ettirecek biçimde titreşmesi sonucunda oluşur. Katı ve sıvı cisimler de sesi iletir; ama hava boşluğunda, yani vakumda ses dalgaları oluşmaz ve yol almaz. Bir saniyedeki titreşim sayısına titreşim frekansı denir. Hertz (simgesi Hz) bir frekans birimidir; bir cisim saniyede bir tam titreşim yapıyorsa titreşim frekansı 1 Hz demektir. 16 Hz’nin altındaki frekanslar insan kulağının işiteme-yeceği kadar zayıftır ve bunlara sesaltı ya da enfrasonik frekanslar denir; 20.000 Hz’nin (insan kulağı için üst sınır) üzerindeki frekanslar ise sesüstü ya da ültrasonik frekanslar olarak tanımlanır. Sesaltı ve sesüstü frekanslar birlikte sesötesi frekansları oluşturur.
Doğada sesüstü dalgalara rastlanabilir; yarasalar frekansları 40.000 Hz ile 100.000 Hz arasında değişen çığlıklar çıkarırlar. Bu sesler bir cisimden yansıyıp yarasanın oldukça büyük olan kulaklarına geri gelir ve yarasa, çığlığı ile yankısı arasında geçen süreden cismin uzaklığını belirler. Bu uzaklık ölçme yöntemine, “yankıyla yer belirleme” ya da “sonar” denir. Yarasa bu yöntemi uçmakta olan böcekleri izlemek için kullanır ve bu böceklerle beslenir. Yunuslar da beslenecekleri balıkları izlemek için aynı yöntemden yararlanır. Sesüstü vurular (darbeler) ince bir demet halinde gönderilebilir ve böylece bir cismin hem hareket yönü, hem de uzaklığı bulunabilir.
İnsanlar sesüstü dalgaları sanayiye uygulamışlardır. Frekansı 20.000 Hz’nin üzerindeki sesler iki yoldan üretilebilir: Birinci yol, bir kuvars kristalinden yüksek frekanslı alternatif akım geçirerek kristalin titreşmesini sağlamaktır (buna piezoelektrik yöntem denir); ikinci yol ise, metal bir çubuğun çevresine sarılı bir bobinden geçirilen alternatif akımın yönünü tersine çevirerek sesüstü vurular üretmektir (buna da magnetik büzülme yöntemi denir). Bu yöntemleri uygulamak için kullanılan düzeneklere transdüktör denir; bir trans-düktör elektrik akımını sese, sesi de elektrik akımına çevirebilir.
Sesüstü dalgalar çeşitli biçimlerde kullanılabilir. Sonar denen yankıyla yer belirleme aygıtıyla sualtına sesüstü vurular gönderilebilir ve bu vuruların yankılarından yararlanarak derinde seyreden denizaltılar izlenebilir. Aynı yöntemden balık sürülerinin yerini belirlemek, denizlerin ve göllerin derinliğini saptamakta da yararlanılır.
Herhangi bir katı cismin içinde çatlak yâ da delik bulunup bulunmadığı transdüktörlerden yararlanılarak saptanabilir. Sesüstü vurular bir maddenin içindeki çatlakları ortaya çıkarabilir; bu vurularla çelik levhaların ya da boruların kalınlığı ölçülerek paslanma ya da çürüme sonucu ne kadar aşındıkları belirlenebilir.
Sesüstü dalgalar insan etinde ve yumuşak dokularda da yol alabilir ve hekimlerce iç organların ve dokuların görüntüsünü elde etmekte kullanılabilir. Bu amaçla kullanılan transdüktörler piezoelektrik tiptendir ve 1 milyon Hz’lik frekanslarda çalışır. Sonuç, bir ekranın (katot ışınlı lamba) üzerinde görülebilir. Düşük güçlerdeki sesüstü dalgaların vücut üzerinde herhangi bir zararlı etkisi olmaz, bu nedenle muayene (inceleme) ve teşhiste (tanıda) rahatlıkla kullanılabilirler. Urların ve kandaki pıhtılaşmaların varlığını saptamaya yarayan ve tarayıcı adıyla anılan aygıtlarda da (bunlarla bütün bir vücut taranabilir) sesüstü dalgalar kullanılır. Bebek bekleyen anneler, bebeklerinin sağlıklı bir gelişme gösterdiğinden emin olabilmek için ültrason denen sesüstü tarayıcılarla muayene edilir. Hekimler son zamanlarda geliştirilen aygıtlardan yararlanarak, vücut içinde yer alan süreçlerin hareketli görüntülerini elde edebilmektedirler.
Transdüktörün çıkış gücü artırılarak sesüstü dalga demeti bir laser demeti gibi yoğunlaştırılabilir. Bu biçimdeki sesüstü dalgalar cerrahide kullanılabilir. Sesüstü dalgalar yumuşak dokulardaki urları ve hücre yığışmalarını yok edebildiği için özellikle beyin cerrahisinde, artrit (eklem iltihabı) ve romatizma tedavisinde kullanılabilir.
Metallerin yüzeyi, bunların yüksek güçlü sesüstü titreşimlerin etkisi altındaki bir sıvının içine daldırılmasıyla temizlenebilir. Benzer bir yöntemle, bir sıvının bir başka sıvı içinde küçük damlacıklar halinde dağılması sağlanarak (buna sıvı asıltı ya da emülsiyon denir) sıvı karışımları elde edilebilir. Sesüstü dalgalar havadaki toz ve nem taneciklerinin birbirine yapışmasını sağlayarak sisi ve dumanı temizleyebilir. Gene benzer bir yöntemle, içindeki katı parçacıkların kabın dibine çökmesi sağlanarak şarap durulaştırılabilir.
Sesüstü bir matkapla dört köşe bir delik delinebilir. Bu tür bir matkap ucu, alıştırma macunu sürülmüş bir yüzeye tutulur ve sesüstü frekanslarda titreştirilirse malzemeyi hiç dönmeden deler. İki metal parça, düz bir destek ile yuvarlak bir basınç kafası arasında sıkıştırılarak sesüstü kaynağıyla birbirine kaynaştınlabilir. Bir transdüktör yardımıyla titreştirilen basınç kafası iki metalin birbirine yüksek hızda sürtünmesini sağlar. Ortaya çıkan sürtünme ısısı metali eriterek parçaları birbirine kaynaştırır. Sesüstü delme ve kaynak için magnetik büzülmeli transdüktörler kullanılır.
