Zvuk je oscilacija tlaka medija, poput zraka ili vode. Valna duljina zvuka varira s temperaturom, medijem i početnom energijom. Ultrazvuk se odnosi na valne duljine iznad ljudskog raspona sluha, otprilike 20,000 kiloherca. Mnoge ultrazvučne primjene koriste mehaničke vibracije zvuka da poremete staničnu ili strukturu čestica. Druge aplikacije koriste refleksiju zvučnih valova za otkrivanje ili promatranje objekata.
Ultrazvučne primjene proizlaze iz svojstava zvuka. Zvuk nije lagan; sastoji se od mehaničke vibracije plina ili tekućine, dok svjetlost ima elektromagnetsku prirodu. Valovi se šire u tri dimenzije iz točkastog izvora, rasipajući energiju i smanjujući amplitudu kako putuju. Manje gusti mediji, kao što su plinovi, prenose zvučne valove dalje od tekućina. Čvrste tvari provode zvuk udarom vala na jednu površinu i fizički pomičući plin ili tekućinu na drugoj površini krutog tijela.
Fizički utjecaj zvučnih valova poboljšava konzistentnost mješavina krutih i tekućina u laboratorijskim i komercijalnim ultrazvučnim aplikacijama. Homogenizacija se događa smanjenjem veličine čestica krutih tvari, raspršivanjem krutih tvari ili razbijanjem aglomerata čestica. Ultravisokofrekventna energija zvučnih valova uzrokuje kavitaciju u tekućini. Kavitacija se javlja kao naizmjenična područja visokog i niskog tlaka, što uzrokuje stvaranje i nasilan kolaps mikro-mjehurića.
Biološki laboratoriji koriste mehaničku silu ultrazvuka da razbiju stanice i odvoje organele, koje su male unutarstanične komponente. Korisni biološki spojevi mogu se ekstrahirati iz stanične tekućine. Slično, ultrazvučno uništavanje stanica može se koristiti kao tehnika sterilizacije. Čišćenje laboratorijskog posuđa od tvrdokornih organskih tvari ili mineralnih naslaga često se postiže namakanjem komada u ultrazvučnim kupkama.
Sonochemistry promiče kemijske reakcije korištenjem nasilnog kavitacijskog miješanja ultrazvučnih aplikacija. Brzine reakcije se povećavaju zbog povećanog miješanja reaktanata ili povećane aktivnosti katalizatora miješane faze. Komercijalna primjena ove tehnologije uključuje pretvorbu biljnih ulja u biodizelsko gorivo.
Druge ultrazvučne primjene iskorištavaju prednost valne prirode zvuka. Zvuk se odbija od čvrstih površina i može ga primiti antena. Mnoge ultrazvučne aplikacije pružaju dijagnostičke informacije u području medicine za pomoć u procjeni fetusa, tumora i ozljeda. Ove neinvazivne pretrage su jednostavne, bezbolne i jeftine.
Sonar koristi zvuk kao uređaj za određivanje udaljenosti, opremu koja prenosi i prima energiju valova za lociranje objekata. Valne duljine mogu varirati od infrazvučne do ultrazvučne. Aplikacije za dometanje koriste vojne jedinice za stjecanje ciljeva, navigaciju i sigurnost. Ribari često koriste sonar kako bi locirali jata riba. Dronovima i robotima može se upravljati ultrazvučnim naredbama.