సంగ్రహ ఆంధ్ర విజ్ఞాన కోశము/మొదటి సంపుటము/అతి శ్రుతి ధ్వని శాస్త్రము
అతి శ్రుతి ధ్వని శాస్త్రము :- ( Ultrasonics )మానవకర్ణమునకు సెకండునకు 20 నుండి 20,000 పరివర్తనముల (cycles) మధ్యనుండు కంపన ప్రమాణము (frequency) గల ధ్వని తరంగములనుమాత్రమే గ్రహింప గల శక్తికలదు. 20,000 పరివర్తనములకంటె ఎక్కువ కంపన ప్రమాణము గల ధ్వనితరంగములు మానవ కర్ణముపై ఎట్టి ప్రభావమును కలుగచేయలేవు. ఇట్టి ధ్వని తరంగములను అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగములు (Ultrasonic Waves) అందురు. ఈతరంగముల యొక్క ఉనికి 1883వ సంవత్సరమునుండి తెలియవచ్చినదని చెప్పవచ్చును.
అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగముల పుట్టుక : అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగముల ఉత్పత్తిచేయు విధానములను స్థూలముగా నాలుగు విభాగములు చేయవచ్చును.
- 1. యాంత్రిక ఉత్పాదకములు (Mechanical generators).
- 2. ఉష్ణతా ఉత్పాదకములు (Thermal generators),
- 3. మేగ్నెటోస్ట్రిక్షను ఉత్పాదకము (Magnetostriction generator).
- 4. పీడనజనిత విద్యుత్తు ఉత్పాదక ము (Piezoelectric generator).
1. యాంత్రిక ఉత్పాదకములు : 1899 వ సంవత్సరములో కోనిగ్ అను శాస్త్రజ్ఞుడు కొలది మిల్లిమీటర్ల పొడవు గల చిన్న శ్రుతిదండము (Tuning fork) ల సహాయమున గాలిలో దాదాపు సెకండునకు 90,000 పరివర్తనముల వరకు కంపన ప్రమాణముగల అతి శ్రుతి ధ్వనులను ఉత్పత్తి చేసెను. ఈవిధముగా ఉత్పత్తి కాబడిన తరంగములు అధికముగా మాంద్యమునొంది (Heavily damped) త్వరలో నశించిపోవుటచేత ప్రయోగమునకు పనికి రావు. దాదాపు సెకండునకు 1,00,000 పరివర్తనముల వరకు కంపన ప్రసూణముగల తరంగములను గాల్టను ఈల (Galtan whistle) సహాయమున పొందవచ్చును.ఇందు, ఒక దీర్ఘ ఛిద్రము (narrow slit) నుండి వెలువడు గాలిప్రవాహము పదునైన అంచునకు తగిలి, ఆ అంచునకు సంబంధించియుండు గొట్టములోని గాలిని కంపింప చేయును. ఇట్లు గాలి కంపించుటలో ఒక సంగీత ధ్వని వెలువడును. ఈ కంపనములు స్థిరమైన కంపన ప్రమాణమును, విస్తృతి (amplitude) ని కలిగియుండు టచే ప్రయోగములలో ఎక్కువ ఉపయోగకరములుగా ఉండును. ఈ పద్దతిని అనుసరించియే హర్తుమను, హోల్డ్సుమను అనువారు సెకండునకు 1,20,000 పరివర్తనముల వరకు కంపన ప్రమాణముగల ధ్వని తరంగములను ఉత్పత్తిచేయు రెండు ఉత్పాదకములను (Hartmann's gas current genenator and Holtzmann's ultrasonic generator) కనుగొనిరి.
2. ఉష్ణతా ఉత్పాదకములు : మాంద్యమునొందిన (damped) డోలకపు (oscialltory) పరిపథము (circuit) వలన ఏర్పడిన విద్యుత్ విస్ఫులింగము (Spark) యొక్క సహాయమున ఆల్టుబెర్గ్ అను శాస్త్రజ్ఞుడు సెకండునకు 3,00,000 పరివర్తనములవరకు కంపనప్రమాణముగల అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగములను ఉత్పత్తి చేసెను. వికల్ప విద్యుత్ప్రవాహము (Alternating current) చే కప్పబడిన ఏకముఖ ప్రవాహ (Direct current) చాపము సహాయమున సెకండునకు దాదాపు 20 లక్షల పరివర్తనములవరకు కంపన ప్రమాణముగల అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగములను ఉత్పత్తి చేయవచ్చును. నేటి కాలమున ఈ ఉష్ణతా ఉత్పాదకములు అంత ఎక్కువగా ఉపయోగింపబడుటలేదు. 3. మేగ్నెటోస్ట్రిక్షను ఉత్పాదకము : (The Magnetostriction generator) నికెలు మున్నగు అయస్కాంత లోహ సంబంధమగు కడ్డిగాని గొట్టముగాని పరివర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రము (Alternating magnetic field) లోనికి తేబడినపుడు అయస్కాంతీకరణము వలన కడ్డీ లేక గొట్టము యొక్క పొడవు నియమిత కాలములో మారును. ఇట్టి సంఘటనను "మేగ్నెటోస్ట్రిక్షను ఉత్పాదకము" అందురు. వికల్ప విద్యుత్ప్రవాహము యొక్క కంపన ప్రమాణము, నికెలు కడ్డీయొక్క స్వాభావిక కంపనప్రమాణము సమానముగా నున్నపుడు, అనునాదము (resonance) పుట్టి, కంపనవిస్తృతి గరిష్ఠముగా నుండి, కడ్డి చివరనుండి అదే కంపనప్రమాణము గల ధ్వని తరంగములు వెలువడును.
4. పీడన జనిత విద్యుత్ ఉత్పాదకము: నేడు అతి శ్రుతిధ్వని తరంగములను ఉత్పత్తి చేయుటకు ఈ విధానమే విరివిగా నుపయోగింప బడుచున్నది. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి సెకండునకు దాదాపు 3,000 లక్షల పరివ వర్తనముల వరకు కంపన ప్రమాణముగల ధ్వనితరంగములు ఉత్పత్తి చేయబడినవి. ఇంతకంటె హెచ్చు కంపన ప్రమాణము గల ధ్వనిత రంగములు నేటివరకును ఉత్పత్తి కాలేదు.
శిలా స్ఫటిక ములను ఒత్తిడికిగాని వ్యాకోచపు శక్తికి (tension) గాని గురి చేసినప్పుడు, ఆ స్ఫటిక ముల యొక్క నిర్దిష్ట ఉపరితలములపై విద్యుత్తు పుట్టునని 1880 వ సంవత్సరములో క్యూరీ దంపతులు కనుగొనిరి.ఈ సంఘటనను పీడనజనిత విద్యుత్ప్రభావము అందురు. ఈ ప్రభావము క్రింది స్ఫటికములలో కూడ కాననగును, టూరుమలై ను (Tourmaline) యశద గంధకిదము (Zinc blende), సోడియ హరితము (Sodium chlorate) తింత్రిణ్యామ్లకము (Tartaric acid),కండచక్కెర(Cane sugar), రాచెలి లవణము (Rochelle salt) పొటాసియ ద్వి ఉదజ భాస్వరితము (Potassium dihydrogen Phosphate), అమ్మోనియా ద్వి ఉదజ భాస్వరితము (Ammonium dihydrogen Phosphate), ఎథిలిన్ డై ఏమైన్-టార్ట్రేటు (Ethylene diamine tartrate)మొదలగునవి.
తరువాత కొలదీ కాలములోనే పీడనజనితవిద్యుత్ప్రభావమునకు విరుద్ధమైన ప్రభావమును కూడ క్యూరీ దంపతులు కనుగొనిరి. ఒక శిలాస్ఫటికమును నిర్దిష్ట దిశలో వికల్ప విద్యుత్ క్షేత్రమునందు ఉంచిన ఆ శిలా స్ఫటికము నిర్దిష్ట దిశలలో సంకోచించుట (Contract) గాని వ్యాకోచించుట (expand) గాని జరుగును. శిలా స్ఫటికము యొక్క పీడనజనిత విద్యుత్తు అక్షము (Piezoelectric axis) విద్యుత్ క్షేత్రపు అక్షముతో ఏకీభవించవలెను. ఇట్లు ఉంచినచో ఆ శీలాస్ఫటికము విద్యుత్ క్షేత్రపు మొదటి అర్ధ పరివర్తనములో పొట్టిదిగా నొక్కబడి రెండవ ఆర్చ పరివర్తనములో ఆప్రమాణముగానే సాగును. ఈ విధముగా శిలాస్ఫటికము స్థితిస్థాపకత్వముగల డోలనములను (Elastic oscillations) పొందును. ఈ డోలనముల ఆవర్తన కాలము (Period) వికల్ప విద్యుత్ క్షేత్రపు ఆవర్తన కాలమునకు సమాన
ముగా నుండును. శిలాస్ఫటిక ఫలకము యొక్క స్వాభావికమగు యాంత్రిక కంపన ప్రమాణముతో విద్యుత్కవన ప్రమాణము అనునాదము జరిపినపుడు, కంపనముల వి స్తృతి గరిష్ఠముగా నుండును. ఈ విధముగా అనువాదమునందు శిలాస్ఫటిక ఫలకము అతిశ్రుతి ధ్వనులను పుట్టించును. స్వాభావిక కంపన ప్రమాణమునకు సంబంధించిన ఏ బేసి అనుస్వరమువద్ద నైనను ఆ శిలా స్ఫటికము అనువాదపు కంపనములను పొందునట్లుగా చేయవచ్చును. అందువలన సెకండునకు 20,000 పరివర్తనములనుండి కొన్ని వేల లక్షల పరివర్తనముల వరకు కంపన ప్రమాణముగల అతిశ్రుతి ధ్వనులను విద్యుత్పీడన జనకముచే పొందగలము, అనువాదమునందు శిలాస్ఫటి కపుప్రకంపనములు అధిక తీక్షణముగా (sharp) నుండును. అందువలన స్థిరమైన కంపన ప్రమాణములు గాను, ప్రేషణ యంత్రముల నడుపుటలోను, డోలన వలయములను (Oscillating circiuts) స్థిరీకరించుట యందును అనునాదము వద్ద ప్రకంపించు శిలాస్ఫటిక ఫలకములను ఉపయోగించెదరు. కొలది కాలమునుండియే స్వాభావికముగా లభించు విద్యుత్పీడన స్ఫటికములకు బదులుగా మట్టి సంబంధమగు ద్రవ్యముల (Ceramic materials)నుండి రాసాయనికముగా తయారు చేయబడిన బేరియం టిటా నేటి (Barium titanate) మొదలగు వాటిని అతి శ్రుతి ధ్వని జనకములుగా ఉపయోగించుచున్నారు. ఇట్టి అతిశ్రుతిధ్వని జనకములు ఎక్కువ పరిమాణమును (Large size) కలిగి యుండుటచే ఎక్కువ వెడల్పగు తరంగజాలమును ఇచ్చును.
ఆతి శ్రుతి ధ్వనుల పరిశోధనము (Detection) :- సామాన్యముగా శబ్దతరంగముల పరిశోధనకు ఉపయోగపడు విధానము లన్నియు అతిశ్రుతి ధ్వనులను గుర్తించుటకు వినియోగింపవచ్చును. చెవిని మాత్రము ఉపయోగించుటకు వీలుపడదు. అతిశ్రుతి ధ్వనులను గుర్తించుటకు ఉపయోగపడు వేరువేరు గ్రాహిణులను మూడు రకములుగా విభజింపవచ్చును.
1. యాంత్రిక గ్రాహిణులు (Mechaincal detectors) : పొగ, ధూళి, బిందుకణములు, పటలములు (Films), జ్వాలలు, వికిరణమానములు (Radiometers).
2. విద్యుత్ గ్రాహిణులు (Electrical detectors) : ప్రతిరోధకములు (Resistors), వేడి తీగెలు (Hot wires). 3. దృగ్విధానము (Optical methods): ఛాయా రేఖలు (Shadowgraphs), ప్లీ రెన్ (Schlieren) విధానము నమన విధానము (Diffraction method).
యాంత్రిక, విద్యుత్ గ్రాహిణులు ప్రవద్రవ్యముల(Fluids) లోను, దృగ్విధానములు ద్రవములలోను సంపూర్ణకిరణ భేద్యమగు (Transparent) ఘనపదార్థములలోను ఉపయోగింపబడు చున్నవి.
1. యాంత్రిక గ్రాహిణులు : తేలికయగు ఘనపదార్థపు కణములనుగాని ద్రవపు బిందువులనుగాని (ఉదాహరణకు చుట్టపొగలో నుండు నట్టివి) వాయువుతో కూడిన ధ్వని క్షేత్రములోనికి ప్రవేశ పెట్టబడినపుడు, ఆ కణములు వాయుకణముల చలనమును అనుసరించుటచే ధ్వనితరంగముల చిత్రమును ఇచ్చును. ధ్వనితరంగము యొక్క నిష్పంద బిందువుల (Nodes) వద్ద బుడగలు ఏర్పడునట్లు చేయుటచే ఆ తరంగము యొక్క రూపము కనుపించునట్లు చేయవచ్చును. పురిగల నారచే (Torsion fibre) వ్రేలాడ తీయబడిన గుండ్రని బిళ్ళపై (disc) అతిశ్రుతిధ్వని తరంగజాలమును పడునట్లు చేసినచో, ఆ పురి పై భాగమున ఏర్పడు మెలిక (Twist) యే తరంగజాలపు తీవ్రత (Intensity) కు ప్రమాణమగును. అతిశ్రుతిధ్వనిజాలమును గుర్తించుటకు ఉపయోగపడు వికిరణమానమునందు ఈ సూత్రమే ఉపయోగింపబడు చున్నది. అతిశ్రుతిధ్వనిజాలమును గుర్తించుటకు సబ్బు పటలము (Soap film)ను గాని సునిశితమగు జ్వాలను (Sensitive flame) గాని ఉపయోగింపవచ్చును.
2. విద్యుత్ గ్రాహిణులు : ఒక స్రవద్రవ్యము యొక్క ఉష్ణోగ్రతలో, దానియందు జరుగు సంపీడన విరళీకరణముల (Compressions and rarefactions) మూలమున, కొద్దిమార్పులు జరుగును. దాని ఉష్ణోగ్రత అతికొంచెముగా మారుటచే అతి సున్నితమగు ఉష్ణోగ్రతా మాపకములు మాత్రమే ఆ మార్పును గుర్తింప గల్గును. ధ్వని తరంగమార్గములో ఒక వేడితీగెను (Hot wire) ఉంచినచో అది చల్లబడును. ఈ చల్లబడుటను (అనగా ఉష్ణోగ్రతలో మార్పును) తరంగము యొక్క వేగమునకును విస్తృతికిని ప్రమాణముగా తీసికొనవచ్చును. ధ్వని క్షేత్రమును అన్వేషించుటకు ఉపయోగించు హాట్ వైర్ మైక్రోఫోను (Hot wire microphone) నందలి మూల సూత్రము ఇదియే. దీనియందు ఒక సన్నని ప్లాటినము లేక నికెలు తీగను ఉపయోగింతురు. ఈ తీగను ధ్వని క్షేత్రములో ఉంచినపుడు దాని ఉష్ణోగ్రత మారును. దీని ఫలితముగా ఆ తీగ యొక్క ని రో ధ క త్వ ము నందును మార్పు కల్గును. నిరోధకత్వమునందలి మార్పు ధ్వని తరంగముల విస్తృతికి ప్రమాణమగును.
దృగ్విధానములు: ఒక స్రవద్రవ్యమునందు ధ్వనిత రంగ జాలమును పంపినపుడు, తరంగముఖ రంగము (Wave-front) న సంపీడనము, విరళీకరణములు జరుగును. అందు వలన తరంగముఖమార్గమున వేరువేరు ప్రదేశములలో స్రవద్రవ్యము యొక్క సాంద్రత మారును. దీనివలన వక్రీభవన ఘాతాంశము (Refractive index) నందును మార్పు సంభవించును. ధ్వని క్షేత్రము (Q) నకు సమకోణ మార్గములో కాంతిజాలమును పంపినచో, అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల ఛాయను ఒక తెరపైగాని లేక కొద్దిదూరము నందుండు ఛాయాగ్రహణ చిత్రఫలకము (S) పై గాని పడునట్లు చేయవచ్చును. ఆ ఛాయయొక్క రూపము, తరంగ ముఖము యొక్క ఆకారము పై ఆధారపడి యుండును. తరంగముఖము గోళాకారముగా నున్నచో ఛాయ గుండ్రముగాను, సమతలము కలదిగా నున్నచో, సరళ రేఖా కారముతోను ఉండును. దృగ్విధానము
అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగముల మూలమున కలుగు కాంతి సమనము యొక్క పరిశీలనార్హమై సాధనముల కూర్పు
లన్నింటిలో ఇదియే మూల సూత్రము. ఒక స్రవద్రవ్యము నందు ధ్వని తరంగమును పంపినపుడు ఆ స్రవద్రవ్యము యొక్క వక్రీభవన ఘాతాంశము వికల్పముగా హెచ్చుటయు, తగ్గుటయు జరుగును. అందుచే ధ్వని క్షేత్రము ఒక దృక్ - రేఖాఫలకము (Optical grating) గా చేయును. ఒక దీర్ఘ ఛిద్రమునుండి వచ్చు కాంతికిరణ జాలమును ధ్వని క్షేత్రమునకు సమకోణమార్గములో పంపినచో ఆ కాంతికిరణజాలము నమనము నొందును. ధ్వనిక్షేత్రము లేనపుడు తెరపై దీర్ఘ ఛిద్రము యొక్క ప్రతిబింబము ఒక్కటే కనుపించును (a). ధ్వని క్షేత్రము వున్నపుడు, కాంతి కిరణజాలము నమనము నొందును గాన దీర్ఘ ఛిద్రముయొక్క మధ్య ప్రతిబింబమునకు ఇరువైపుల అనేక ప్రతిబింబములు కనుపించును (b, c, d).
చేతిలోనుండు సమస్యా స్వభావముపై ఆధారపడి వేరు వేరు పనులకు వేరువేరు గ్రహణ ఉపాయములు ఉపయోగింపబడు చున్నవి. స్రవద్రవ్యములలోని శోషణము (absorption)ను, వేగమును నిర్ణయించుటకుగల పద్ధతులలో కాంతి నమన విధానము ఎక్కువ వాడుకలో నున్నది. దీనికి కారణములు కొంతవరకు దాని క్రొత్తదనము, అది ప్రదర్శించు దృశ్యము అయి ఉండవచ్చును. అతిశ్రుతి ధ్వని శాస్త్రము యొక్క ప్రయోజనములు (Applications) : అతిశ్రుతి ధ్వని శాస్త్రము ఒక మాదిరిగా క్రొత్త శాస్త్రమనియే చెప్పవచ్చును. భౌతిక శాస్త్రజ్ఞుల యొక్కయు భౌతిక రసాయనిక శాస్త్రజ్ఞుల యొక్కయు హస్తములలో ఈ శాస్త్రము సునిశితమైన ఉపకరణము అయినది. ద్రవపదార్థములను వాయు పదార్థములను పరిశోధించుటయందు అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు విస్తారముగా ఉపయోగింప బడినవి. వివిధ స్రవ ద్రవ్యములందు ఈ తరంగముల వేగమును, శోషణమును నిర్ణయించుటచే ఆ స్రవద్రవ్యముల అణునిర్మాణము(Molecular structure) ను గూర్చి తెలిసికొనవచ్చును. తక్కువ కంపన ప్రమాణముగల (అనగా చెవికి వినబడు నట్టి) శబ్ద తరంగములను ఉపయోగించి స్రవద్రవ్యము లందు వేగము, శోషణము నిర్ణయించుటలో పెక్కు చిక్కులు కలవు. ఎక్కువ కంపన ప్రమాణముగల అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగములను ఉపయోగించుటచే ఈ చిక్కులు మాయమగును. అందుచే అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములను ఉపయోగించి వేగమును, శోషణమును వివిధ స్రవ ద్రవ్యములందు నిర్ణయించుటకు అనేక సునిశితమైన పనిముట్లు (Highly accurate instruments) కనుగొనబడినవి. వీనిలో అల్ట్రాసోనికు ఇన్ టర్ ఫెరోమీటర్ (Ultrasonic interferometer) అతి సునిశితమైనది. దీనిని దృక్ఛాస్త్రమందు దీని ప్రతిరూపమయిన రేఖా ఫలకవు కిరణ పృథక్క రణమానము (Grating spectrometer)తో పోల్చవచ్చును. స్రవద్రవ్యములనేకాక ఘనపదార్ధములను కూడ పరిశోధించుటయందు అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు ఎక్కువగా ఉపయోగింపబడినవి. ఘనపదార్ధములలో కొన్ని ఏక స్ఫటికములు (Single crystals) గాను మరికొన్ని స్ఫటిక సముదాయములు (Polycrystalline aggregates) గాను ఉండును. వీని స్థితి స్థాపక ధర్మములను సమగ్రముగా పరిశోధించుటయందు అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు విరివిగా ఉపయోగింపబడుచున్నవి. ఇట్టి పరిశోధన కొరకు అనేక పద్దతులు కనుగొనబడినవి.నేటి కాలమున ఘనపదార్థము లందును ద్రవపదార్థము లందును ధ్వని తరంగవేగమును, శోషణమును కనుగొనుటకు ఒక నూతనపద్ధతి ఉపయోగింపబడుచున్నది. దీనిని పల్సు టెక్నిక్ (Pulse Technique)అందురు ఆల్ట్రాసోనిక్ ఇన్స్టర్ ఫెరోమీటరు కంటే ఇది ఎక్కువ సునిశితమైనది. ఇందు అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములకు బదులు పల్సులను (Pulses) వాడుదురు. ఈ అల్ట్రాసోనిక్ పల్సులను ఆయా పదార్ధములలో పంపించి, అవి ఒక నిర్ణీత దూరము ప్రయాణము చేయుటకు పట్టు కాల వ్యవధిని సునిశితమైన పద్ధతులచే నిర్ణయింతురు. దీనివలన ఆయా పదార్ధములలో పల్సుల వేగమును కనుగొన వచ్చును. పల్సుల నుపయోగించి మరికొన్ని సాధనముల ద్వారా శోషణమునుగూడ నిర్ణయింప వచ్చును. ఇట్టి పరిశోధనముల మూలమున దశాత్రయమునందుండు పదార్ధముల అణునిర్మాణమును నిరూపింప వచ్చును.
రసాయన శాలలో శాస్త్ర పరిశోధనములకే గాక అతిశ్రుతి తరంగములు సాంకేతికముగా కూడ అనేక విధములుగా ఉపయోగింపబడుచున్నవి. లోహశోధన కార్యము (Metallurgy) వాయు పృథక్కరణము (Gas analysis) పీడన మాపకములు (Pressure gauges) పింగాణి సంబంధమగు మట్టి పరిశోధనలు (Ceramic research) ప్రతిస్ఫటిక పరిశోధనము (Colloid research) ఔషధపు పరిశోధనములు, జీవశాస్త్రపు పరిశోధనములు లోహపు పూత (అనగా మాలామా చేయుట), ధ్వని సాంకేతిక కార్యములు (Sound signalling) - వీనియందు అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల సాంకేతిక ప్రయోగములు కాననగును.
అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల ప్రథమ సాంకేతిక ప్రయోగములలో ధ్వని సాంకేతిక కార్యము ఒకటి. అధిక కంపన ప్రమాణము గల ధ్వని తరంగములను ఉపయోగించుటవలన కలుగు గొప్ప లాభమేమన, ఈత రంగములను అతిసులభముగా ఒక పుంజము (beam) గా ఏర్పడునట్లు చేయవచ్చును. ఇట్లేర్పడుటచే నిర్దిష్టమైన దిశయందు సంకేతముచే సమాచారమును పంపుటకు వీలగుచున్నది. 1914 నుండి 1918 వరకు జరిగిన ప్రథమ ప్రపంచ సంగ్రామ సందర్భమున నీటియందు మునిగియుండు శత్రువుల జలాంతర్గాముల ఆచూకీలను తెలిసికొనుటకు లాంజెవాన్ (Langevin) అనుశాస్త్రజ్ఞుడు అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములను మొట్టమొదట ఉపయో• గించెను. అతి శ్రుతి ధ్వని తరంగ సాంకేతికములు లఘు అంతరములలో (Short intervals) ఒక పేషణ యంత్రము నుండి (Transmitter) సముద్రము అడుగు భాగమునకు పంపబడును, ఇట్లు పంపబడిన ధ్వని కిరణము నీటి అడుగున ఉన్న వస్తువు (Object) నకు తగిలి పరావర్తనము చెందును. పరావర్తనము చెంది తిరిగి వచ్చు ధ్వనికిరణము ప్రేషణయంత్రము చేతనే గ్రహింపబడును. పరావర్తనము చెందిన ధ్వనికిరణము యొక్క తీక్షణతను(Intensity) బట్టి పరావర్తనమునకు కారణభూతమైన వస్తువు యొక్క స్వభావమును తెలిసికొనవచ్చును. వస్తువు వద్దకుపోయి తిరిగి వచ్చుటకు ధ్వని తరంగములకు వలసిన కాలమును కొలుచుటవలన, తరంగ వేగము తెలియునుగాన, వస్తువు యొక్క దూరమును కనుకొనవచ్చును. ఈ ప్రతిధ్వని సూత్రమువలన సముద్రము యొక్క లోతును నిర్ణయింపవచ్చును. దీనివలన సముద్రగర్భము యొక్క స్వభావము (అనగా బురద, ఇసుక, బంకమన్ను -వీనిలో ఏది సముద్ర గర్భములో నున్నదో) ను కూడ గ్రహింప వీలగును.
ఈ ప్రతిధ్వనిసూత్రము ఇటీవల సముద్రపు అడుగుభాగముననుండు చేపలను పట్టుటకు మిక్కిలి ఉపయోగపడు చున్నది. బెస్తలు చేపలను పట్టుటకు అనువయినలోతును, చేపల గుంపుల ఉనికిని కనిపెట్టుటకు ఈ సూత్రము ఉప యోగించును.
అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములచే లోహములందలి లోపములను పరిశోధించు విధానము ఇప్పటికే భారీ యెత్తున యంత్రాగారములలో ఉపయోగింపబడు చున్నది. పల్సు టెక్నిక్ ను ఉపయోగించి లోహముల యొక్క పరీక్ష జరుపబడుచున్నది. ఈ విధానములో సెకండునకు సుమారు 50 లక్షల పరివర్తనముల కంపనప్రమాణముగల ధ్వని పల్సును పరిశోధింపవలసిన నమోనాద్వార పంపింతురు.ధ్వని పల్సు పోవుమార్గములో నమోనాయందు బీటగాని, పగులుగాని ఉండినచో ఆ పల్సు యొక్క శక్తి నలువైపులకు వెదజల్లబడుటగాని (Scattered), ఉత్పాదకమునకు (Transducer) పరావర్తనముచే తిరిగి పంపబడుట గాని సంభవించును. ఇట్లు తిరిగివచ్చు సాంకేతికము (received signal) స్వంకితమైన (Calibrated) విద్యుత్కణ డోలన లేఖకము (Cathode-ray oscillograph) పై చూపబడును. దీనినిబట్టి లోహములందు లోపము లున్నదీ లేనిదీ తెలిసికొననగును. లోపములు లేని లోహముల యొక్క స్థితిస్థాపక ధర్మములను తెలిసికొనుటకు అతిశ్రుతి ధ్వనిని ఉపయోగింతురు. ద్రవీభూత లోహముల నుండి వాయువును తీసివేయుటకు అనగా రాసాయినిక విక్రియ (Chemical reaction) వలన ఏర్పడిన బుడగలను తీసివేయుటకు కూడ అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు ఉపయోగింపబడుచున్నవి. అట్లు వాయువు తీసివేయబడనిచో, ఆ బుడగలు లోహమునందే దాగియుండి లోహముయొక్క అవిచ్ఛిన్నతను (Continuity) పాడు చేయును.
1927వ సంవత్సరమునాటికే వుడ్ (Wood) మరియు లూమిస్ (Loomis) అను శాస్త్రజ్ఞులు ఒకదానితో నొకటి కలియని, నీరు, నూనె; నీరు, పాదరసము వంటి ద్రవ పదార్థములను తీక్షమైన అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల సాయమున సుస్థిరమైన రసాయనము (Stable emulsion) గా మార్చవచ్చునని చూపిరి. తక్కువ ద్రవీభవన స్థానము (low melting point) కలిగిన లోహములను గాని మిశ్రలోహములను (alloys) గాని ఎక్కువ ద్రవీభవన స్థానముగల నీటితో లేక నూనెతో ద్రవస్థితియందు కలిపి, హద్దు ఉపరితలము (boundary surface) పై అతి శ్రుతి ధ్వని వికిరణము (radiation) సోకునట్లు చేయబడెను. ఈ విధముగా మారినెస్కో (Marinesco) అను శాస్త్రజ్ఞుడు సోడియము, పొటాసియము, పాదరసము, సీసము మున్నగు లోహములను అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల చర్యవలన సారాయి, నూనె, నీరు మున్నగు ద్రవములలో చెదరగొట్టెను (dispersed). అధిక కంపన ప్రమాణముగల ప్రకంపనముల సహాయమున ఛాయాగ్రహణమునందు ఉపయోగించు రసాయనమును అభివృద్ధి పరచవచ్చునని కనుగొనబడినది. ఉక్కును నత్రజని సహాయమున వేగముగా గట్టిపరచుటకును, అభివృద్ధి చేయుటకును అతిశ్రుతిధ్వని తరంగములను ఉపయోగింప వచ్చును.
ఒక ద్రవములో అతిశ్రుతి, ధ్వని క్షేత్రము ఉన్నపుడు ఉష్ణోగ్రత అధికమగును. ఈ ప్రభావము వలన అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు వైద్య శాస్త్రములో ఉపయోగింప వచ్చునని తెలియుచున్నది. ఎముకకు ఎట్టి హానియు కలుగకుండ ఎముక యొక్క మధ్య భాగముననుండు గుజ్జును వేడిచేయ వచ్చును. కీళ్ళగుండ ధ్వని శక్తిని ప్రవహింపచేయుటకు కూడ వీలుకలదు. ఇప్పటివరకును శరీరమునందలి ఒక భాగమును వెచ్చచేయుటకు ఉపయోగింపబడు విద్యుదుష్ట విధానము (Electrical diathermy)స్థానే అతిశ్రుతి ధ్వనిని ఉపయోగింప వీలు కలదో లేదో ఇంకను తెలియదు. అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల ప్రభావము జీవ జంతువులపై కూడ చూడవచ్చును. అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు సోకుటచేత కప్పలు, చేపలు మొదలగు అల్పజంతువులు కుంటివగుటయు, ఒక్కొక్కప్పుడు చనిపోవుటయుగూడ సంభవించును. ఈ తరంగములకు సృష్టిలోని ఏకకణ జీవులను (Protozoa) నశింపచేయు ప్రభావము కలదు. పొడవైన వృక్ష జీవకణములు ఆల్గే(Algae) మున్న గునవి అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల వలన చిన్న చిన్న ముక్కలుగా చేయబడును. అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల ప్రభావము చల్లని రక్తము కలిగిన జంతువుల హృదయములపై కూడ కన్పించును. వీనివలన హృదయ స్పందనముల విస్తృతి తగ్గి, గుండె కొట్టుకొను ప్రమాణము ఎక్కువగును. అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు సోకుటచే మధుశిలీంధ్ర కణముల (Yeast cells) యొక్క ప్రత్యుత్పత్తి శక్తి నశించును. ప్రకాశముకల బాక్టీరియా (Luminous Bacteria) తమ ప్రకాశమును పోగొట్టుకొనును. అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగముల సహాయమున పాల యందలి అతి సూక్ష్మ క్రిములను నాశనము చేయ వచ్చును. ఇటీవల అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు వస్త్రములను శుభ్రపరచుటయందు కూడ ఉపయోగపడు చున్నట్లు తెలియుచున్నది. అధిక కంపన ప్రమాణము గల ప్రకంపనముల సహాయమున బట్టలను ఎడ తెగక కదలునట్లు చేయుటచే వానినుండి మురికి తొలగి పోవును
ఈ విధముగా వివిధ క్షేత్రములలో అతిశ్రుతి ధ్వని తరంగములు అత్యంత ప్రయోగోపయోగములై యున్నవి. పైన ఉదహరింపబడిన వాటిలో పెక్కు విషయములు ఇంకను ప్రయోగశాల ఆవరణమును దాటి రాలేదు. దీనికి కారణము ఏమన అతిశ్రుతి తరంగముల ఉత్పాదకములలో ఉత్ప త్తిస్థానము యొక్క ఉపరితలము సాధారణముగా చిన్నదిగా నుండుటచే ఈ అధికకంపన ప్రమాణముకల వికిరణమును ఘన పదార్ధముల యొక్కగాని ద్రవపదాముర్థల యొక్క గాని అధిక పరిమాణముకల ఉపరితలము పై పడునట్లు చేయుట సులభ సాధ్యముకాదు. అయినను ఇప్పటికంటే భవిష్యత్తు నందు, అతిశ్రుతి ధ్వని శాస్త్రము పారిశ్రామిక విషయములలో విశేషముగా ఉపయోగింప బడునని మనము గట్టిగా విశ్వసింప వచ్చును.
టి. శే. రా.
[[వర్గం:]] [[వర్గం:]]