Quando le onde ultrasoniche si propagano nel mezzo, a causa dell'interazione tra le onde ultrasoniche e il mezzo, il mezzo subisce cambiamenti fisici e chimici, risultando in una serie di effetti ultrasonici meccanici, termici, elettromagnetici e chimici, inclusi i seguenti effetti:
Effetto meccanico
L'azione meccanica provocata dagli ultrasuoni può favorire l'emulsificazione dei liquidi, la liquefazione dei gel e la dispersione dei solidi. Quando il fluido ultrasonico forma un'onda stazionaria nel mezzo, le minuscole particelle sospese nel fluido si condensano nel nodo a causa della forza meccanica e formano un accumulo periodico nel mezzo.
Effetto elettromagnetico
Quando le onde ultrasoniche si propagano in materiali piezoelettrici e materiali magnetostrittivi, la polarizzazione e la magnetizzazione indotte sono dovute all'azione meccanica delle onde ultrasoniche.
Effetto cavitazione
Quando si applicano onde ultrasoniche al liquido è possibile generare un gran numero di piccole bolle. Uno dei motivi è che nel liquido si verifica una tensione di trazione locale che forma una pressione negativa. La diminuzione di pressione fa sì che il gas originariamente disciolto nel liquido sia sovrasaturo e fuoriesca dal liquido trasformandosi in piccole bolle. Un altro motivo è che il forte stress di trazione “strappa” il liquido in una cavità chiamata cavitazione. All'interno della cavità c'è vapore liquido o un altro gas che si dissolve nel liquido, forse anche il vuoto. Le piccole bolle formate dalla cavitazione continueranno a muoversi, crescere o scoppiare con la vibrazione del mezzo circostante. Quando scoppia, il liquido circostante esplode improvvisamente nelle bolle generando alta temperatura e alta pressione, nonché onde d'urto. L'attrito interno che accompagna la cavitazione può formare una carica elettrica e causare luminescenza nelle bolle a causa della scarica. La tecnologia del trattamento ad ultrasuoni in liquido è principalmente legata alla cavitazione.
Effetto termico
A causa dell'elevata frequenza ultrasonica e dell'elevata energia, può produrre effetti termici significativi quando viene assorbito dal pezzo.
Effetto chimico
L'effetto delle onde ultrasoniche può favorire o accelerare alcune reazioni chimiche. Ad esempio, l'acqua distillata pura genera perossido di idrogeno dopo il trattamento ad ultrasuoni; L'acqua disciolta in azoto genera acido nitroso dopo il trattamento ad ultrasuoni; e la soluzione acquosa del colorante cambierà colore o sbiadirà dopo il trattamento ad ultrasuoni. Questi fenomeni sono sempre accompagnati da cavitazione. Gli ultrasuoni possono anche accelerare i processi di idrolisi, decomposizione e polimerizzazione di molte sostanze chimiche. Gli ultrasuoni hanno anche un effetto significativo sui processi fotochimici ed elettrochimici. Dopo il trattamento ad ultrasuoni di varie soluzioni acquose di vari amminoacidi e altre sostanze organiche, la caratteristica banda dello spettro di assorbimento scompare e mostra un assorbimento generale uniforme, che indica che la struttura molecolare è stata modificata dalla cavitazione.
