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
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
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。
波象
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。
參見
參考資料
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