醫學物理學子課題
IX.2 聽覺與超聲波
Hearing & Ultrasound
人耳聽覺範圍、聲強級分貝計算，以及超聲波的壓電產生、脈衝回波成像與深度計算
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核心考點
1. 聽覺範圍與聲強級
考評提示：L = 10 log₁₀(I/I₀)；分貝是對數尺度
- 定義人耳可聽頻率約 **20 Hz – 20 kHz**；**超聲波**指頻率高於 20 kHz 的聲波，醫學用約 1–20 MHz。
- 公式聲強 I 單位 W m⁻²，聽覺閾值參考值 **I₀ = 10⁻¹² W m⁻²**；**聲強級 L = 10 log₁₀(I/I₀)**，單位分貝（dB）。
- 計算聲強每增 10 倍，聲強級加 **10 dB**；增 100 倍加 20 dB；^^聲強加倍只令聲強級增約 3 dB，不是加倍^^。
- 考評重點痛覺閾值約 **120 dB**；長期暴露於 85 dB 以上可致聽力損傷，響度感覺亦與頻率有關。
2. 超聲波的產生與性質
考評提示：壓電晶體既發又收；遇空氣全反射故需凝膠
- 定義超聲波是**縱波（機械波）**，需要介質、不能在真空傳播；它**不是電磁波、不屬電離輻射**。
- 流程**壓電晶體**通交流電壓時振動發出超聲波，受回波擠壓時又產生電壓，故同一換能器既能發射又能接收。
- 考評重點探頭與皮膚間若有空氣層會幾乎**全反射**；塗**耦合凝膠**排走空氣，讓超聲波有效進入人體。
- 對比^^頻率越高，波長越短、分辨率越高，但穿透深度越淺^^；在骨肉界面聲阻抗差大、近乎全反射，難成像骨後組織。
3. 脈衝回波法與深度計算
考評提示：d = vt/2；t 為往返時間，必須除 2
- 流程探頭發出短**脈衝**，遇組織界面部分反射回探頭；量度發射至收到回波的時間 t 即可推算深度。
- 計算深度 **d = vt/2**，v 為超聲波在組織中的速度（約 1500 m s⁻¹）；^^除以 2 是因為波走了往返兩倍路程^^。
- 考評重點兩組織的**聲阻抗（密度 × 波速）**差異越大，反射越強、影像對比越高；多層問題各層波速不同要分段計時。
常見題型 · scoring points
試計算超聲波探測到的組織界面深度（3 分）
- 寫出 d = vt/2，t 為往返時間（1 分）。
- 代入正確的組織波速 v（約 1500 m s⁻¹）（1 分）。
- 除以 2 得單程深度並附正確單位（1 分）。
醫學物理學 其他子課題
關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準。最後更新：2026 年 6 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE Physics 神器 App。
