振動和波動聲學

振動和波動聲學

波動聲學也稱物理聲學,它是使用波動理論研究聲場的學科。其主要內容是研究聲的反射、折射、干涉、衍射、駐波、散射等現象。

波動聲學也稱物理聲學,它是使用波動理論研究聲場的學科。在聲波波長與空間或物體的尺度數量級相近時必須用波動聲學分析。其主要內容是研究聲的反射、折射、干涉、衍射、駐波、散射等現象。
在封閉空間(例如室內,周圍有表面)或半關閉空間(例如在水下或大氣中,有上、下界面),反射波的互相干涉要形成一系列的固有振動(稱為簡正振動方式或簡正波)。簡正方式理論是引用量子力學中本徵值的概念並加以發展而形成的。
射線聲學或稱幾何聲學,它與幾何光學相似。主要是研究波長非常小時,能量沿直線的傳播的規律。即忽略衍射現象,只考慮聲線的反射、折射等問題。這是在許多情況下都很有效的方法。例如在研究室內反射面、在固體中作無損檢測以及在液體中探測等時,都用聲線概念。
統計聲學主要研究波長非常小,在某一頻率範圍內簡正振動方式很多,頻率分布很密時,忽略相位關係,只考慮各簡正方式的能量相加關係的問題。賽賓公式就可用統計聲學方法推導。統計聲學方法不限於在關閉或半關閉空間中使用。在聲波傳輸中,統計能量技術解決很多問題,就是一例。
1.簡諧振動F=-kx{F:回復力,k:比例係數,x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2{l:擺長(m),g:當地重力加速度值,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力
4.發生共振條件:f驅動力=f固,A=max,共振的防止和套用〔見第一冊P175〕
5.機械波、橫波、縱波〔見第二冊P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s(聲波是縱波)
8.波發生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)
10.都卜勒效應:由於波源與觀測者間的相互運動,導致波源發射頻率與接收頻率不同{相互接近,接收頻率增大,反之,減小〔見第二冊P21〕)

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