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
其中
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
相位编辑
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
其中
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。
反射编辑
吸收编辑
分层媒介编辑
参见编辑
参考资料编辑
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