沖擊波（shock wave），又稱激波，是指當(dāng)介質(zhì)中的波源以超過波本身傳播速度高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，波前跳躍式變化形成鋒面，這些不連續(xù)的鋒面在介質(zhì)中傳播，且介質(zhì)的壓強(qiáng)、溫度、密度等物理性質(zhì)會(huì)不連續(xù)跳躍式改變，能量急劇釋放從而生成的波。日常生活中沖擊波現(xiàn)象包括：超音速飛行的戰(zhàn)斗機(jī)、雷暴、太陽風(fēng)、鞭梢甩動(dòng)的脆響、核爆炸等。
沖擊波在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最早應(yīng)用于體外沖擊波礫石，在二十世紀(jì)八十年代末期，體外沖擊波技術(shù)開始被運(yùn)用到骨科及康復(fù)理療領(lǐng)域。沖擊波是一種介于保守療法和手術(shù)療法之間的新型治療方式。
基本概念
沖擊波，又稱激波，是指介質(zhì)中因物體高速運(yùn)動(dòng)(如炮彈、超音速飛機(jī)的飛行)或爆炸，引起介質(zhì)強(qiáng)烈壓縮，使局部介質(zhì)的密度和壓強(qiáng)急劇增大并以超音速傳播的波。若它的馬赫數(shù)和雷諾數(shù)足夠大，頻散足夠小，媒質(zhì)中的擾動(dòng)可能形成間斷面，該面的兩側(cè)有關(guān)物理量產(chǎn)生躍變，間斷面的運(yùn)動(dòng)形成沖擊波。爆炸波、彈道波、雷擊聲以及飛機(jī)轟鳴等，都可能會(huì)產(chǎn)生沖擊波。
產(chǎn)生原理
有觀點(diǎn)認(rèn)為，沖擊波是一種不連續(xù)鋒在介質(zhì)中的傳播，這個(gè)鋒導(dǎo)致介質(zhì)的壓強(qiáng)、溫度、密度等物理性質(zhì)的跳躍式改變。在自然界，所有的爆發(fā)情況都伴有沖擊波，沖擊波總是在物質(zhì)膨脹速度變得大于局域音速時(shí)發(fā)生。一架飛機(jī)的速度超過330米／秒，“聲屏障”就被打破，同時(shí)伴隨有一個(gè)在大氣層傳播的沖擊波，并產(chǎn)生所謂的“聲爆”
任何波源，當(dāng)它的運(yùn)動(dòng)速度超過了其波的傳播速度時(shí)，這種波動(dòng)形式都可以稱為沖擊波（shock wave），或者稱為激波。其特點(diǎn)是波前的跳躍式變化，即產(chǎn)生一個(gè)鋒面。鋒面處介質(zhì)的物理性質(zhì)例如壓強(qiáng)、溫度、密度等發(fā)生躍變，造成強(qiáng)烈的破壞作用。沖擊波的傳播通常通過物質(zhì)的媒介，也可以沒有物質(zhì)，通過場的形式，例如電磁場。一個(gè)正弦式擾動(dòng)所形成的黎曼–厄恩肖波最終形成沖擊波即為一個(gè)數(shù)學(xué)描述的例子（見非線性聲學(xué)）。馬赫數(shù)大于1時(shí)擾動(dòng)只限于錐體內(nèi)，其表面可當(dāng)作間斷面。如果介質(zhì)存在耗散（如黏滯、熱傳導(dǎo)等），間斷不是出現(xiàn)在一個(gè)面上，而是在一個(gè)薄層內(nèi)，后者稱為間斷層。
常見現(xiàn)象
一架飛機(jī)的速度超過330米/秒，“聲屏障”就被打破，同時(shí)伴隨有一個(gè)在大氣層傳播的沖擊波，并產(chǎn)生一聲巨響，即“聲爆”。日常生活中沖擊波現(xiàn)象隨處可見：超音速飛行的戰(zhàn)斗機(jī)、雷暴、太陽風(fēng)、鞭筍甩動(dòng)的脆響等等。當(dāng)然，最著名的就是核爆炸。
產(chǎn)生破壞
沖擊波是核彈的主要?dú)茐囊蛩?。沖擊波對人的殺傷作用分為兩種：
一是直接殺傷，即沖擊波直接作用與人體所引起的傷害。
二是間接殺傷，指沖擊波破壞的物體或拋射的物體對人造成的傷害，如建筑物倒塌使人體受到傷害等。因此，當(dāng)遇到核襲擊時(shí)，應(yīng)就近選低洼處臥倒趴下，不要到建筑物內(nèi)或建筑物后躲藏，以免受到間接傷害。
醫(yī)學(xué)應(yīng)用
聲波傳遞的是一種能量。傳導(dǎo)過程中因傳導(dǎo)介質(zhì)密度變化，聲波可以在結(jié)石表面發(fā)生“空化效應(yīng)”從而將結(jié)石破碎。沖擊波之所以能夠碎石就是因?yàn)闆_擊波的瞬間高壓所具備的瞬間高能量?；诖嗽恚瑳_擊波可應(yīng)用于體外碎石臨床應(yīng)用上，而無需切開人體進(jìn)行手術(shù)。
作為比較新的一種物理治療方法，沖擊波還可以用來治療疼痛疾病，比如肩周炎，網(wǎng)球肘，骨關(guān)節(jié)炎，筋膜炎，腱鞘炎，甚至可以輔助治療股骨頭壞死早期。主要是通過高頻率的沖擊波振動(dòng)，改善局部血液循環(huán)，從而產(chǎn)生消炎止痛的作用。
參考資料 >
沖擊波.中國大百科全書.2024-04-02
理療科普之沖擊波.微信公眾平臺(tái).2024-04-08
沖擊波技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 .中國力學(xué)學(xué)會(huì) .2024-04-28