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声波的传播特性

发布日期:2015-06-08    【字号:  

声波的传播特性

1、声的绕射(衍射)(惠更斯原理)
1)现象:隔障碍物可听到声音
2)定义:声波在经过障碍物时,其传播方向要发生改变,能绕过障碍物继续前进的现象。
       
3)结论:障碍物尺度与声波波长相比足够大,该物体对声传播才有影响,才能改变声的传播方向。
特点:声波的频率越小,波长越长绕射的现象越明显。
惠更斯原理:在任一时刻,波阵面上的各点都可以看作一个发射于波的新波源,在下一时刻,这些子波的包迹面就是实际波源在此刻的新的波阵面。
2、声的反射
1)现象:在较大的障碍物前(如墙等)或封闭空间中,听见的声音较旷野里大,甚至声源关闭后,声音较长时间才消失。
2)定义:声波传到两个介质分界面时,部分声波从界面返回原介质的现象。
3)反射条件: 障碍物—反射板的尺度充分大(大于波长)。
4)典型反射面的应用
平面——镜象反射
凹面——形成声聚焦
凸面——声扩散
3、声的透射
1)现象: 隔墙可以听到声音
2)定义: 声传播过程中,部分声能被反射、部分被吸收、部分透过障碍物继续传播
4、吸声概念
1)声传播的能量分配
   Eo=Er+Ea+Et    能量守恒
2)反射系数   r= Er/Eo       透射系数   t= Et/Eo
3)吸声系数   a= 1- r
概念:从入射声能所在空间考虑,除反射声以外,均不会引起该空间声场的变化,故认为除去反射声的声能以外,均视为被围护结构所“吸声”。
定义: a=( Eo - Er )/ Eo= ( Ea + Er )/ Eo
5、声的干涉
1)现象  在同一空间中可能出现的随位置的不同声能分布不均匀,声音从而随位置变大或变小,甚至声音沉寂的区域。
2)定义:两种频率相同,相位相同或相位差固定的两列波叠加,在重叠区域某些位置振动加强,另一些位置声振动减弱的现象。
3)结果:使声场分布极不均匀。
6、大气的影响
1)声折射
从地表到几十公里的高空,空气的温度与密度随高度而变化,由于它们的不均匀性,从而大气层中的声速也是随位置而变化的。由波的传播特性可知,声波将发生向声速较小的介质层折射。
白天:在太阳的热辐射下,地表很热,空气的温度随高度增加而逐渐减小,所以在白天地面附近的空气层中声线向上弯曲,这样在水平方向上声传播距离减小,听闻不佳。
夜间:地表向空中辐射能量(长波)迅速冷却,从而空气的温度随高度的增加而增加。从  高空到地面声速随高度减小而减小,声线向下弯曲。在水平方向上声传播距离增大,听闻效果好。
白天气温随高度增加而减小,直到约40Km高空,再向上由于该层大气强烈吸收紫外线,而气温又上升,因此在40公里以上高空由于气温的升高,又折向地面——故出现异常听闻区域。
2)空气的吸收
由于空气分子间存在摩擦和热传导,使一部分声能转化为热能被消耗,其宏观表现为空气的吸收。