超声图像的产生取决于超声能量在人体传播路径上与组织相互作用的方式。当超声波遇到两种不同介质间构成的大光滑界面时，一部分能量将被反射回来，称为镜面反射。反射与发射超声波能量的比例取决于两种介质的声阻抗差（图2-5）。介质的声阻抗就是物质阻止声波通过的阻力（与电阻相似），它取决于物质的密度和压缩系数。声波通过界面时，其声阻抗差越大，反射回来的超声波能量比例越大。如软组织与骨骼、软组织与空气之间的声阻抗差很大，这些界面将产生较多的反射。也就是说，除非在特殊情况下，超声不能应用于肺和骨骼的成像，因为仅有小部分的超声波能继续传播。这也是灰阶及多普勒信号在钙化的动脉壁、骨骼（图10-13）、肠胀气后信号缺失形成声影的原因。表2-2显示了声波经过一系列反射界面时的反射波与入射波的比例。
超声波反射路径也会影响探头接收信号的振幅。如果声束与界面垂直，则反射的超声波将会沿原路径返回探头。但如果声束与界面的夹角＜90°，则反射波将沿不同的路径返回探头。图2-6显示入射角（θi）等于反射角（θr）。这意味着当声束与界面成90°入射时，反射波将全部返回探头，但随着入射角变大，反射波将会偏离探头，从而导致探头接收到的回声少于反射波。只有当声束与界面垂直时才能获得最好的图像。同理，若声束与界面平行，图像质量将最差。因此，动脉横切面时，其前后壁将显示的较侧壁清晰（图2-5）。
如果超声声束不是垂直界面入射，则界面两侧的声速将发生改变，传播路径也会发生偏移，这就是所谓的折射，如图2-7所示。折射使声束传播方向改变，也可以由于探头接收到的信号并非由图像上所示的位置发出而出现伪像。这在不同介质速度差别较大的地方显得尤其重要，如子宫和羊水间的界面。除了在经颅多普勒超声中声束需要经过头颅骨骼外，在其他血管超声中不会存在问题。
虽然在大而光滑的界面会发生镜面反射，但是从组织反射回到探头的信号的大部分是由粗糙界面或者组织内小结构的背向散射所组成。当超声声束遇到粗糙界面或者小结构时，将发生各个方向的散射，而不是沿一个方向上的反射。图2-8显示了镜面反射与粗糙界面及小结构的散射之间的区别。当小结构大小与超声波波长相当或者小于波长时将发生散射，从而导致沿原路径返回探头的超声波减少。散射导致声束能量丢失的比例主要取决于其频率［与频率的4次方（f 4）成正比］。在外周血管超声中，镜面反射发生于血管壁，血管壁常与声束垂直，产生大量的反射信号。但是在血管腔内的红细胞将发生散射，产生弱得多的回声信号，正常情况下在图像上可能无法看出。
表2-2 超声声束经过不同反射界面时反射波与入射波的比例
（引自：McDicken，1981）
图2-5 当超声声束遇到两个介质的界面时，部分将继续传播，部分将被反射
A.当两个介质的声阻抗接近时，大部分超声波将通过界面继续传播；B.当两个介质的声阻抗差较大时，大部分超声波将被反射回来
图2-6
A.当超声声束垂直于界面入射时，反射波将沿原路径返回探头；B.如果声束不是垂直于界面入射，则反射波将沿不同的路径返回探头。声束的入射角（θi）等于反射角（θr）
图2-7 折射
当声束在两种不同的介质中传播，并且声束不垂直于界面入射时，声束的传播方向将发生偏移
图2-8
A.镜面反射发生于大的光滑界面；B.粗糙界面；C.小结构发生散射
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