聲波
維基百科,自由的 encyclopedia
聲學波動(英語:acoustic wave),即聲波,是一種在介質中傳播的能量,通過絕熱過程增壓與減壓。用於描述聲波的重要物理量有聲壓、粒子速度、粒子位移和音強。聲波以特定的速度傳播,這一速度取決於其通過的介質。從揚聲器播放的聲音(以聲速在空氣中傳播的波)、地震引起的地面運動(穿過地球的波)和用於醫學成像的超聲波(穿過身體的波)都屬於聲波。
屬性
聲波方程
主條目:聲波方程
聲波方程(英語:Acoustic wave equation)描述了聲波的傳播。下式是描述一維聲壓的聲波方程
其中
粒子速度的波動方程具有相同的形狀,如下式
其中
- 是粒子速度,單位為m/s
對於會損失聲波的傳播媒介,需要應用更複雜的模型以考慮頻率衰減和相速度變化。此類模型包括包含分數導數項的聲波方程,另請參見聲的衰減。
達朗貝爾給出了無損聲波方程的一般模型。對於聲壓,一種模型是
其中
相位
主條目:相位
在行波中,壓力和質點速度同相,這意味着兩個量之間的相位角為零。
使用理想氣體定律可以很輕鬆地證明這一點
其中
考慮體積為。當聲波以該體積傳播時,會發生絕熱增壓和減壓。對於絕熱變化,包裹聲的體積與壓力存在以下關係
其中,是無單位的絕熱指數,其下標表示各自變量的平均值。
傳播速度
波象
聲波是彈性波,可表現出繞射、反射和干涉等現象。另外需要注意的是,空氣中傳播的聲波沿着相同的方向振盪,因此沒有極化。
干涉
干擾是兩個或更多波的添加,導致新的波型。當兩個揚聲器傳輸相同的信號時,可以觀察到聲波的干擾。在某些位置會發生相長干擾,使局部聲壓加倍。並且在其他位置發生相消干涉,導致局部聲壓為零帕斯卡。
反射
吸收
分層媒介
參見
- 聲學
- 聲學衰減(英語:Acoustic attenuation)
- 聲學超材料(英語:Acoustic metamaterial)
- 聽覺心像
- 音頻信號處理
- 拍頻
- Biot-Tolstoy-Medwin繞射模型(英語:Biot–Tolstoy–Medwin_diffraction_model)
- 繞射
- 多普勒效應
- 回聲
- 重力波 (流體力學)
- 音樂
- 音符
- 樂音
- 聲子
- 音樂聲學
- 音高
- 心理聲學
- 共振
- 折射
- 反射 (物理學)
- 混響
- 信號音(英語:Signal tone)
- 聲音
- 聲音定位(英語:Sound localization)
- 隔音
- 立體聲成像(英語:Stereo imaging)
- 結構聲學(英語:Structural acoustics)
- 音色
- 超聲波
- 波動方程
- 單向聲波方程(英語:One-way wave equation)
- 無法解釋的聲音列表(英語:List of unexplained sounds)