當超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理和化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱的、電磁的和化學(xué)的超聲效應，包括以下4種效應：

機械效應

超聲波的機械作用可促成液體的乳化、凝膠的液化和固體的分散。當超聲波流體介質(zhì)中形成駐波時(shí)，懸浮在流體中的微小顆粒因受機械力的作用而凝聚在波節處，在空間形成周期性的堆積。超聲波在壓電材料和磁致伸縮材料中傳播時(shí)，由于超聲波的機械作用而引起的感生電極化和感生磁化（見(jiàn)電介質(zhì)物理學(xué)和磁致伸縮）。

空化作用

超聲波作用于液體時(shí)可產(chǎn)生大量小氣泡 。一個(gè)原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來(lái)溶于液體的氣體過(guò)飽和，而從液體逸出，成為小氣泡。另一原因是強大的拉應力把液體“撕開(kāi)”成一空洞，稱(chēng)為空化?？斩磧葹橐后w蒸氣或溶于液體的另一種氣體，甚至可能是真空。因空化作用形成的小氣泡會(huì )隨周?chē)橘|(zhì)的振動(dòng)而不斷運動(dòng)、長(cháng)大或突然破滅。破滅時(shí)周?chē)后w突然沖入氣泡而產(chǎn)生高溫、高壓，同時(shí)產(chǎn)生激波。與空化作用相伴隨的內摩擦可形成電荷，并在氣泡內因放電而產(chǎn)生發(fā)光現象。在液體中進(jìn)行超聲處理的技術(shù)大多與空化作用有關(guān)。

熱效應   

由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時(shí)能產(chǎn)生顯著(zhù)的熱效應。

化學(xué)效應

超聲波的作用可促使發(fā)生或加速某些化學(xué)反應。例如純的蒸餾水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生過(guò)氧化氫；溶有氮氣的水經(jīng)超聲處理后產(chǎn)生亞硝酸；染料的水溶液經(jīng)超聲處理后會(huì )變色或退色。這些現象的發(fā)生總與空化作用相伴隨。

超聲波還可加速許多化學(xué)物質(zhì)的水解、分解和聚合過(guò)程。超聲波對光化學(xué)和電化學(xué)過(guò)程也有明顯影響。各種氨基酸和其他有機物質(zhì)的水溶液經(jīng)超聲處理后，特征吸收光譜帶消失而呈均勻的一般吸收，這表明空化作用使分子結構發(fā)生了改變 。