Was ist die grundlegende Physik des Ultraschalls?

Bisher war eigentlich nur von grundsätzlichen Eigenschaften des Schalls, also auch von denen des hörbaren Schalls die Rede. 
Beim Ultraschall spielen sich zwar die gleichen physikalischen Vorgänge wie beim hörbaren Schall ab, nur erfolgen die Schwingungen so schnell, daß sie vom menschlichen Ohr nicht mehr 
wahrgenommen werden. Während die Hörgrenze etwa bei 0,02 MHz 
anzusetzen ist, arbeitet die Ultraschall-Prüfung mit Frequenzen zwischen etwa 0,5 MHz und 20 MHz (1 MHz bedeutet 1 Million 
Schwingungen pro Sekunde). Diese Eigenschaft des Ultraschalls, vom Menschen weder gehört, gesehen noch sonstwie wahrgenommen zu werden, erleichtert zwar nicht das Verständnis für seine Wirkungsweise, sie hat aber den Vorteil, daß bei der Prüfung die Schalleistungsdichte ( Schallintensität) so hoch gewählt werden kann, wie sie im Hörbereich keinesfalls zu ertragen wäre. Es ist jetzt an der Zeit, Ultraschallschwingungen etwas genauer zu beschreiben. Jedes Medium, ob fest, flüssig oder gasförmig ist zu Schwingungen fähig, und diese Schwingungen heißen Schall. Erfolgen sie so schnell, daß sie über der menschlichen Hörgrenze liegen, heißen sie Ultraschall. Was schwingt, sind die einzelnen Teilchen des Mediums, die man sich elastisch miteinander verbunden vorstellt. Die Art der Schwingung wird dadurch bestimmt, welche elastischen Eigenschaften das Medium hat und mit welchem Impuls der Prüfkopf dieses Medium zum Schwingen anregt. Die Schallwelle breitet sich mit der Schallgeschwindigkeit c im Medium aus. Man kann die Schallschwingung als Bewegung der Teilchen im Werkstoff beschreiben, etwa mit der Teilchenauslenkung t = f ( z, t) als Funktion von Ort und Zeit oder wie es die Werkstoffprüfung braucht, als Änderung des Schalldrucks p = f ( z, t) mit Ort und Zeit. Dabei ist in der Werkstoffprüfung mit Schalldruck immer der mit der Schwingung wechselnde Schallwechseldruck gemeint. Der Schalldruck p ist deshalb so wichtig, weil die von einer Piezoplatte abgegebene elektrische Spannung U = f ( z, t) dem Schalldruck p der auftreffenden Schallwelle direkt proportional ist und - umgekehrt. Das Bild 14 zeigt die Schallausbreitung in flüssigen, gasförmigen und festen Körpern. Die Teilchen schwingen in der Ausbreitungsrichtung der Welle. Solche Schwingungen heißen Longitudinalwellen. Eng zusammenliegende Teilchen bedeuten kleine Auslenkung, daher große Teilchengeschwindigkeit und großen Schalldruck.