第4章声波3汇编.ppt

* * 第四章 声 波 声波:频率在20Hz到20kHz的、能引起人耳对声音感 觉的机械波。 次声波： 又称亚声波，频率低于20Hz的机械波。 超声波：频率高于20kHz的机械波。 20Hz 20000Hz 声波 次声波 超声波 一、声压 声波在介质中传播时，某一时刻介质中点处的压强与该点平衡态时压强ＰＯ的差值定义为该点的声压( 单位：N/m2)，即 第一节　声波的基本性质 有效声压　　与声压幅值的关系是 声幅　　：式中　　　称作声压幅值，简称声幅。 由 可得介质中点的声压变化规律为 上式为简谐声波的声压方程 。 *平面简谐声波在均匀介质中无衰减传播为例来推导声压方程。设有一薄层的厚度为dx 积分和并利用初始条件得： 由此得简谐声波的声压表达式为： 二、声特性阻抗 在声学中，声介质的力学特征是用声压和介质振动速度之比来表示，叫声特性阻抗。其数学定义为 由 和 得： 三、声强 声波的平均强度简称声强，即声波的能流密度。声强的表达式为 由于声强不能直接测量，而声压可以直接测量，因此常用声压表示声强的大小，即 在声波传播过程中，当遇到两种声特性阻抗不同的介质界面时会发生反射和折射，且声特性阻抗差值越大，反射声波的强度越大，透射波强度越弱。 当声波垂直入射介质界面时，即反射系数ar和透射系数at分别为 第四节 声强级和响度级 决定人耳听觉的因素有两方面：强度和频率。 对于1000Hz波，刚好能听见声波的声强约 而能引起耳膜压迫痛感的声强为 由此可知：人耳可以听到的声强范围是很大的。但人耳所感觉到的声强（响亮程度）并不是很敏感的。对于同一频率的声音，响度随声强的增加不是呈线性关系。如声强增大到10倍，响度才增大为2倍，声强增大到100倍，响度才增大为3倍。因此用声强级这一新的物理量来描述声强。 一、声强级 特别注意： L不具有可加性，而I具有可加性 其中I0规定为频率1000HZ的听阈值 人耳对声音强弱的分别能力约为0.5dB。声强之比约为：100.05=1.12 例题 4-1一台收音机打开时，在某一点产生的声强级为45dB,十台收音机同时打开同样的响的声音时,在该处测得的声强级是多少？再如测得某一点一只蚊子嗡鸣的声强级为0.1dB，同样条件的10只蚊子的嗡鸣的声强级又是多少？ 解： 1台声强级为： 10台声强级： 1只声强级为： 1.声强可加,声强级不具有可加性 2.强信号的声强级相对变化小,弱信号的声强级相对变化大. 10只声强级为： 二、响度与响度级 响度：人耳主观感觉到的声音响亮程度，取决于声音的强度和频率 。为了定量描述人感觉到声音的强、弱程度,引入响度及响度级，是一主观感觉量。 在人的听觉区域内，频率相同时，感觉到的声音响度将随声强的增加而增加；而声强相同的波，响度又会随声波频率而变化。 为了定量比较声音的响度，人们把响度也分成若干个等级，并称这些等级为响度级，其单位为昉，并规定1000 Hz纯音的响度级在数值上等于它的声强级。 的 的 的 ？！ 第三节　多普勒效应 多普勒效应：由于声源和观察者相对介质运动而使观察者接收到的声波频率发生变化的现象。这是奥地利物理学家多普勒（C.Doppler）于1842年发现的现象。 ？！ 我们以声波为例讨论声波的多普勒效应。 首先考虑声源和观察者在两者连线上运动的情况。 设声源相对介质的运动速度为　；观察者相对介质的速度为　；声波在介质中的声速为u（注意：无论声源运动与否，声波相对介质的声速都是不变的）；声源的振动频率与观察者所接收的频率分别为 和 　。 1.观察者向着波源运动 2.观察者背离波源运动 一、声源和观察者相对于介质静止 二、声源静止，观察者相对介质运动 1、波源向着观察者运动 2、波源背离观察者运动 三、观察者静止，声源以速度相对介质运动 u 1.声源运动，而假设观察者没有运动，使观察者感收到的多普勒频率 2.在此频率 下，观察者运动，就相等于一静止声源发出频率为 下，观察者运动而感收到普勒频率。即： 加减号填空：靠近，频率变大；远离，频率变小。 四、声源和观察者分别以速度和同时相对介质运动 分两步： 五、声源、观察者的运动方向不是沿着两者的连线上 S O u 小结：频率改变的原因，1.在观察者运动的情况下，频率改变是由于观察者观测到波的波速增加或减少；2.在波源运动的情况下，频率改变是由于波长的缩短或伸长。 2 弹性波（机械波）不存在横向多普勒效应。 1上述各种情况中的 称为多普勒频移 例题4-2以速度vo沿垂直于墙E方向运动的声源B，位于静止观察者A与墙之间，声源频率 Hz。A所接收到的拍频 Hz，设空气