專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)111 年第 30 題單選題
當超音波頻率增加時,對於超音波散射訊號的強度變化,下列何者正確?
A正確答案
瑞利散射下,散射強度與頻率四次方成正比,故頻率增加散射訊號增強,選 A。
為什麼答案是 A
當散射體尺寸遠小於波長(瑞利散射),散射強度正比於頻率的四次方(∝f⁴)。提高超音波頻率波長變短,散射作用更顯著,散射訊號強度隨之增加,故為正解。
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完整詳解
Pro · 無限重點 瑞利散射下,散射強度與頻率四次方成正比,故頻率增加散射訊號增強,選 A。
記住瑞利散射 ∝ f⁴,頻率↑則散射↑,直接選增加。
逐選項分析
A✓ 正確
當散射體尺寸遠小於波長(瑞利散射),散射強度正比於頻率的四次方(∝f⁴)。提高超音波頻率波長變短,散射作用更顯著,散射訊號強度隨之增加,故為正解。
B✕ 陷阱
容易與『衰減/穿透深度』混淆。頻率增加雖然衰減變大、穿透變淺,但這是吸收與衰減的概念,而非散射訊號強度本身。散射訊號強度其實是隨頻率增加而增強,非減少。
C✕
散射訊號強度與頻率有明確的依存關係(瑞利散射 ∝f⁴),並非不受頻率影響,故『不變』錯誤。
D✕
頻率增加散射不會趨近於零,反而增強。趨近於零的描述與物理規律相反,屬概念顛倒。
頻率增加對超音波各參數的影響
| 參數 | 與頻率關係 | 頻率↑結果 | 備註 |
|---|
| 散射強度(瑞利) | ∝ f⁴ | 增加 | 本題重點 |
| 軸向解析度 | 波長↓→解析度↑ | 變好 | 高頻優勢 |
| 衰減/吸收 | 約 ∝ f | 增加 | 穿透變淺 |
| 穿透深度 | 與頻率反向 | 減少 | 高頻缺點 |
考生常把『散射訊號強度』與『穿透深度/衰減』搞混。頻率增加確實讓衰減變大、穿透變淺(這部分減少),但散射訊號強度本身因瑞利散射 ∝f⁴ 而增加。看清楚問的是哪個物理量是關鍵。