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声 学 发 展 简 史A BRIEF HISTORY OF ACOUSTICS 主 讲 刘世清 Keynotespeaker Dr. Shiqing Liu 数理与信息工程学院 College of Maths Physics of Zhejiang Normal University 教学内容 概述 声学发展简史 现代声学简介 声学仪器 声学研究范围 1 概述 声学既是一门经典学科，又是一门“常为新”的学科。从经典声学到现代声学，声学始终是最具生命力的学科之一，表现为其内涵不断深化、外延不断扩大。现代声学是一门跨层次的基础性学科，研究从微观到宏观、从次声（长波）到特超声（短波）的一切形式的线性与非线性声（机械）波现象。同时，现代声学具有极强的交叉性与延伸性，它与现代科学技术的大部分学科发生了交叉，形成了一系列诸如医学超声学、生物声学、海洋声学、环境声学等新型独特的交叉学科方向，在现代科学技术中起着举足轻重的作 2 声学发展简史 3 现代声学的内容 现代声学研究主要涉及声子的运动、声子和物质的相互作用，以及一些准粒子和电子等微观粒子之间的特性。所以声学既有经典性质，也有量子性质。 　　 声学的中心是基础物理声学，它是声学各分支的基础。声可以说是在物质媒质中的机械辐射，机械辐射的意思是机械扰动在物质中的传播。人类的活动几乎都与声学有关，从海洋学到语言音乐，从地球到人的大脑，从机械工程到医学，从微观到宏观，都是声学家活动的场所。 　　 声学的边缘科学性质十分明显，边缘科学是科学的生长点，因此有人主张声学是物理学的一个最好的发展方向。 4 声学仪器 20世纪以前，声源仅限于人声、乐器、音义和哨子。频率限于可听声范围内，可控制的声强范围也有限。接收仪器主要是人耳，有时用歌弧、歌焰作定性比较，电话上的接收器和传声器还很简陋，难于用作测试仪器。 　　20世纪以后，人们把电路理论应用于声学换能器的设计，把晶体的压电性用于声信号和电信号之间的转换，以后又发展了压电陶瓷[Pb(Zr,Ti)O3]、驻极体等，并用电子线路放大和控制电信号，使声的产生和接收几乎不受频率和强度的限制 5 声学研究内容及分支 声波的产生 声波的传播 声波的接收 6 声波的效应及应用 超声探伤，超声检测，超声测厚，超声测硬度，地质勘探 超声C 扫描探伤系统 超声清洗，超声焊接，超声加工 超声显微镜 Sonic Boom (Shock Waves) If a source of sound moves faster than the speed of sound a shock wave occurs. ↓↓λ=↓c/f↑ * * * * * * * * * * 用。现代声学更是一门具有广泛应用性的学科，对当代科学技术的发展、社会经济的进步和我国防事业的现代化、以及人民物质与精神生活的改善与提高中发挥着极其重要、甚至不可替代的作用。 　　因此，声学学科已经大大超越了物理学的经典范畴，而成为包括信息、电子、机械、海洋、生命、能源等学科在内的充满活力的多学科交叉学科。随着与当代电子与信息科学技术的不断融合，以及声学研究手段的不断进步，声学无疑是廿一世纪最具发展潜力的学科之一，并将迎来其更辉煌的篇章。 声音是人类最早研究的物理现象之一，声学是经典物理学中历史最悠久，并且当前仍处在前沿地位的物理学分支学科。 世界上最早的声学研究工作主要在音乐方面。《吕氏春秋》记载，“黄帝令伶伦取竹作律，增损长短成十二律；伏羲作琴，三分损益成十三音”。三分损益法就是把管(笛、箫)加长三分之一或减短三分之一，这样听起来都很和谐，这是最早的声学定律。据史料记载，在古希腊时代，毕达哥拉斯也提出了相似的自然律，只不过是用弦作基础。 古代对声本质的认识与今天的声学理论很接近。在东西方，都认为声音是由物体运动产生的，在空气中以某种方式传到人耳，引起人的听觉。对声学的系统研究是从17世纪初伽利略研究单摆周期和物体振动开始的。从那时起直到19世纪，几乎所有杰出的物理学家和数学家都对研究物体的振动和声的产生原理作过贡献。 声的传播问题则更早就受到了注意，几乎在2000多年前，中国和西方就都有人把声的传播与水面的波纹相类比。1635年就有人用远地枪声测声速，以后方法又不断改进。1738年，巴黎科学院的科学家利用炮声进行了测量，将测得结果进行折合,得到0℃的空气声速为332m/s,与