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声波

声学波动(英語:acoustic wave),即声波,是一种在介质中传播的能量,通过绝热过程增压与减压。用于描述声波的重要物理量有声压、粒子速度、粒子位移和音强。声波以特定的速度传播,这一速度取决于其通过的介质。从扬声器播放的声音(以声速在空气中传播的波)、地震引起的地面运动(穿过地球的波)和用于医学成像的超声波(穿过身体的波)都属于声波。

属性 编辑

声波方程 编辑

声波方程英语Acoustic wave equation描述了声波的传播。下式是描述一维声压的声波方程

 

其中

  •  声压,单位为
  •  是波传播方向上的位置,单位为
  •  声速,单位为米每秒
  •  时间,单位为

粒子速度的波动方程具有相同的形状,如下式

 

其中

  •  是粒子速度,单位为m/s

对于会损失声波的传播媒介,需要应用更复杂的模型以考虑频率衰减和相速度变化。此类模型包括包含分数导数项的声波方程,另请参见声的衰减。

达朗贝尔给出了无损声波方程的一般模型。对于声压,一种模型是

 

其中

  •  角频率,单位为rad/s
  •  是时间,单位为
  •  波數,单位为rad·m -1
  •  是系数,无单位

相位 编辑

在行波中,压力和质点速度同,这意味着两个量之间的相位角为零。

使用理想气体定律可以很轻松地证明这一点

 

其中

  •  压力,单位为
  •  是体积,单位为平方米
  •  是数量,单位为摩尔
  •  通用气体常数,其值为 

考虑体积为 。当声波以该体积传播时,会发生绝热增压和减压。对于绝热变化,包裹声的体积 与压力 存在以下关系

 

其中, 是无单位的绝热指数,其下标 表示各自变量的平均值。

传播速度 编辑

波象 编辑

声波是弹性波,可表现出衍射反射干涉等现象。另外需要注意的是,空气中传播的声波沿着相同的方向振荡,因此没有极化

干涉 编辑

干扰是两个或更多波的添加,导致新的波型。当两个扬声器传输相同的信号时,可以观察到声波的干扰。在某些位置会发生相长干扰,使局部声压加倍。并且在其他位置发生相消干涉,导致局部声压为零帕斯卡。

==驻波== (页面存档备份,存于互联网档案馆

反射 编辑

吸收 编辑

分层媒介 编辑

参见 编辑

参考资料 编辑

声波, 此條目目前正依照英語維基百科上的内容进行翻译, 2022年6月24日, 如果您擅长翻译, 並清楚本條目的領域, 欢迎协助翻譯, 改善或校对本條目, 此外, 长期闲置, 未翻譯或影響閱讀的内容可能会被移除, 目前的翻译进度为, 此條目介紹的是声学中的现象, 关于广义上的声, 请见, 声音, 声学波动, 英語, acoustic, wave, 是一种在介质中传播的能量, 通过绝热过程增压与减压, 用于描述的重要物理量有声压, 粒子速度, 粒子位移和音强, 以特定的速度传播, 这一速度取决于其通过的介质, 从扬声. 此條目目前正依照英語維基百科上的内容进行翻译 2022年6月24日 如果您擅长翻译 並清楚本條目的領域 欢迎协助翻譯 改善或校对本條目 此外 长期闲置 未翻譯或影響閱讀的内容可能会被移除 目前的翻译进度为 50 此條目介紹的是声学中的声波现象 关于广义上的声 请见 声音 声学波动 英語 acoustic wave 即声波 是一种在介质中传播的能量 通过绝热过程增压与减压 用于描述声波的重要物理量有声压 粒子速度 粒子位移和音强 声波以特定的速度传播 这一速度取决于其通过的介质 从扬声器播放的声音 以声速在空气中传播的波 地震引起的地面运动 穿过地球的波 和用于医学成像的超声波 穿过身体的波 都属于声波 目录 1 属性 1 1 声波方程 1 2 相位 1 3 传播速度 2 波象 2 1 干涉 2 2 反射 2 3 吸收 2 4 分层媒介 3 参见 4 参考资料属性 编辑声波方程 编辑 主条目 声波方程 声波方程 英语 Acoustic wave equation 描述了声波的传播 下式是描述一维声压的声波方程 2 p x 2 1 c 2 2 p t 2 0 displaystyle partial 2 p over partial x 2 1 over c 2 partial 2 p over partial t 2 0 nbsp 其中 p displaystyle p nbsp 是声压 单位为帕 x displaystyle x nbsp 是波传播方向上的位置 单位为米 c displaystyle c nbsp 是声速 单位为米每秒 t displaystyle t nbsp 是时间 单位为秒粒子速度的波动方程具有相同的形状 如下式 2 u x 2 1 c 2 2 u t 2 0 displaystyle partial 2 u over partial x 2 1 over c 2 partial 2 u over partial t 2 0 nbsp 其中 u displaystyle u nbsp 是粒子速度 单位为m s对于会损失声波的传播媒介 需要应用更复杂的模型以考虑频率衰减和相速度变化 此类模型包括包含分数导数项的声波方程 另请参见声的衰减 达朗贝尔给出了无损声波方程的一般模型 对于声压 一种模型是 p R cos w t k x 1 R cos w t k x displaystyle p R cos omega t kx 1 R cos omega t kx nbsp 其中 w displaystyle omega nbsp 是角频率 单位为rad s t displaystyle t nbsp 是时间 单位为秒 k displaystyle k nbsp 是波數 单位为rad m 1 R displaystyle R nbsp 是系数 无单位相位 编辑 主条目 相位 在行波中 压力和质点速度同相 这意味着两个量之间的相位角为零 使用理想气体定律可以很轻松地证明这一点 p V n R T displaystyle pV nRT nbsp 其中 p displaystyle p nbsp 是压力 单位为帕 V displaystyle V nbsp 是体积 单位为平方米 n displaystyle n nbsp 是数量 单位为摩尔 R displaystyle R nbsp 是通用气体常数 其值为8 314 472 15 J m o l K textstyle 8 314 472 15 frac mathrm J mathrm mol K nbsp 考虑体积为V displaystyle V nbsp 当声波以该体积传播时 会发生绝热增压和减压 对于绝热变化 包裹声的体积V displaystyle V nbsp 与压力p displaystyle p nbsp 存在以下关系 V V m 1 g p p m displaystyle partial V over V m 1 over gamma partial p over p m nbsp 其中 g displaystyle gamma nbsp 是无单位的绝热指数 其下标m displaystyle m nbsp 表示各自变量的平均值 传播速度 编辑波象 编辑声波是弹性波 可表现出衍射 反射和干涉等现象 另外需要注意的是 空气中传播的声波沿着相同的方向振荡 因此没有极化 干涉 编辑 干扰是两个或更多波的添加 导致新的波型 当两个扬声器传输相同的信号时 可以观察到声波的干扰 在某些位置会发生相长干扰 使局部声压加倍 并且在其他位置发生相消干涉 导致局部声压为零帕斯卡 驻波 页面存档备份 存于互联网档案馆 反射 编辑 吸收 编辑 分层媒介 编辑参见 编辑声学 声学衰减 英语 Acoustic attenuation 声学超材料 英语 Acoustic metamaterial 聽覺心像 音频信号处理 拍频 Biot Tolstoy Medwin衍射模型 英语 Biot Tolstoy Medwin diffraction model 衍射 多普勒效应 回聲 重力波 流體力學 音乐 音符 乐音 声子 音乐声学 音高 心理声学 共振 折射 反射 物理学 混響 信号音 英语 Signal tone 声音 声音定位 英语 Sound localization 隔音 立体声成像 英语 Stereo imaging 结构声学 英语 Structural acoustics 音色 超聲波 波动方程 单向声波方程 英语 One way wave equation 无法解释的声音列表 英语 List of unexplained sounds 参考资料 编辑 取自 https zh wikipedia org w index php title 声波 amp oldid 78140950, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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