가청(可聽)범위를 넘는 주파수 16kHz 이상의 음파. 주파수가 높고 강도가 보통 음파보다 현저히 크며, 파장이 짧아 방향성이 있는 음속을 얻을 수 있고, 펄스 기술을 이용해 음속이나 흡수의 정확한 측정이 가능하다.

이런 특징 때문에 보통 음파에서는 볼 수 없는 여러 현상이 나타난다.

매체는 공기보다 액체 · 고체인 경우가 많다.

초음파의 발생 · 검출에는 전기에너지를 음향 에너지로 변환시키는 변환치를 사용한다.

변환기는 압전성(壓電性) · 자기 일그러짐성(磁歪性)인 것 외에, 최근에는 반도체를 이용한 것이 특히 고주파로 사용된다.

압전성 전기음향 변환소자의 대표적 예는 수정진동자(水晶振動子)이다.

수정 결정에서 일정한 방위로 잘라낸 판(板) 또는 봉(棒)에 고주파전압을 가해, 그 기본진동수(수백kHz에서 약 25MHz)의 홀수배인 고조파(기본진동수의 정수배(整數倍)인 주파수의 파)를 이용함으로써 초음파를 발생시킬 수 있다.

니켈 · 페라이트와 같은 자기 일그러짐효과를 보이는 재료에 바이어스를 걸면 압전효과와 동일한 효과를 나타낸다.

이것을 이용해 주로 수kHz에서 100kHz의 비교적 저주파인 초음파의 발생이 가능한데, 임피던스가 낮고 부서지기 어려우므로 공업적 응용에 널리 사용된다.

반도체를 사용하는 변환기로서 저항층(抵抗層) 변환소자는 압전성 반도체 판의 표면 또는 내부에 얇고 고저항인 압전성 물질의 막을 붙여 만든다.

두께가 얇아도 되므로 광대역(廣帶域)까지 낮은 손실로 보낼 수 있는 초고주파 초음파의 발생기로 사용할 수 있다.

최근에 1GHz 이상인 마이크로파 초음파의 발생 · 검출이 가능해졌다.

변환소자로는 수정의 얇은 조각 대신에 음파의 파장과는 관계없는 길이를 가진 수정봉을 사용해 이 단면(端面)에서 초음파를 여기(勵起)하는 방법이나 시료에 증착(蒸着)한 강자성체(强磁性體)의 얇은 막의 자기 일그러점 진동을 이용, 마이크로파를 발생시키는 방법이 실용되고 있다.

이 밖에 수정 · 사파이어 등의 물질에 Q스위치레이저에 의해 발생한 강한 빛을 쬐면 강한 간섭성을 갖는 마이크로파 초음파를 만들 수 있음이 발견되어 주목을 끌고 있다.

〔초음파의 응용〕 ① 어군탐지기 : 1916년 프랑스의 물리학자 P. 랑주뱅이 초음파소나를 개발해 잠수함을 탐지한 데 이어 측심기(測深器)로 실용화되어 어군탐지기로서 널리 응용하게 되었다.

② 초음파탐상기(探傷器) : 초음파에 의한 비(非)파괴검사인데, 고체재료 내부의 결함을 발견할 수 있다.

1937년 S. Y. 소콜로프가 주물의 흠 · 금을 발견한 것이 최초이며, 철도차량의 차축(車軸)검사 등에 널리 실용된다.

③ 초음파가공 : 초음파는 주파수가 높기 때문에 변위 진폭(變位振幅)이 작아도 강도나 입자가속도를 크게 잡을 수 있다.

액체 속에 뜨는 고체입자가 초음파에 의해 진동, 다른 고체면에 충돌할 때 생기는 파괴작용을 이용하면 유리 · 보석 · 게르마늄 · 초경합금(超硬合金)의 가공이 가능하다.

알루미늄 · 니오브처럼 땜납 용접이 어려운 금속이라도 납땜이 가능하다.

이 밖에 초음파가습(加濕) · 초음파세척(洗滌) · 초음파 건조등이 있다.

④ 초음파의 의학에의 응용 : 1942년 K. T. 뒤시크가 의학분야에 초음파를 도입해 뇌종양의 진단을 설시한 것이 최초이며, 최근 전자공학의 발달에 따른 X선 CT, 마이크로웨이브 화상(畵像), NMR이미지 등 비관혈적(非觀血的) 검사로서 고통이 없고 X선피폭(被曝)의 위험성이 전혀 없으며, 화상 모니터를 할 수 있어, 산과(産科) 영역에서 특히 유효한데, 태동(胎動)의 모니터, 태아의 심박(心拍)의 모니터, 자궁암의 검사 등 X선을 사용할 수 없는 영역에서 많이 응용되고 있다.

〔동물과 초음파〕 사람의 청각은 대화에 사용되는 음성(약 200~6,000Hz)에 대응하고, 가장 많이 사용되는 1,000~3,000Hz 사이에서 가장 감도가 높다.

대부분의 포유류는 사람보다 높은 소리를 들을 수 있다.

개의 가청범위의 상한은 8만Hz라고 하며, 사람에게는 들리지 않는 호각의 높은 소리에 반응한다.

박쥐는 보통 주파수가 2만~10만Hz, 지속시간은 수ms 또는 그 이하로 짧은 소리를 매초 10~20회 내고, 그 반향을 들음으로써 암흑 속에서도 공중 장애물의 위치를 알아 그것을 피하거나 모기와 같은 작은 먹이를 잡아먹을 수 있다.

이 반향정위(反響定位)는 돌고래가 물 속에서 물고기를 잡거나 장애물을 피하거나 하는 데도 사용된다.

돌고래가 사용하는 소리의 주파수는 17만Hz에 달한다고 한다.

주파수가 좀 더 높은 소리는 좀 더 작은 물체로부터의 반향이 얻어지므로 반향정위에는 초음파를 사용하는 것이 유리하다.

나방의 뒷가슴부에 있는 고막기관에는 역치(-値)가 다른 2개의 신경세포가 있다.

이 세포는 박쥐의 외마디 소리에 대응하는 약 2만Hz의 소리에 특히 예민하게 반응하며, 박쥐가 30m 정도 접근하면 나방은 진로를 바꾸고, 박쥐가 표적의 위치를 지각할 수 있는 7m 이내에 들어오면 나방은 좌우로 날개를 접고 땅바닥에 떨어지는 도피반응을 일으킨다.