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声学、光学知识Msatdmu - PAGE 1 - 声学与光学知识 1、声波是一种机械波，其传播的速度等于波长与振动频率的乘积（v =λν）。在大多数情况下，声波的传播方向与振动方向相同，是一种纵波。 声音的传播是声源振动能量的传播，振动的物体带动周围介质产生相应的运动。介质带动较远的其他介质振动，使振动向外传播。（在空气中，不断的挤压周围空气，使空气出现疏密变化，且向四周传播，形成空气中的声波）因此声音的传播需要介质。真空是不能传声的。 声音在传播的过程当中，其波长会受到介质的种类、介质的温度等因素的影响。所以其传播的速度也不相同。（注意：发声的频率是不变的） 声音在热空气中的速度较快，当空气温度随高度的增加而降低时（如白天的沙漠地区），原来沿水平方向传播的声波的下部比上部快，声音向上屈折而散失。在寒冷的日子里，空气温度往往随高度增加而升高，（如广阔的水面或冰面）声音向下屈折，传播的远。顺风而呼也是因为高处风速快，声波传播快使其向下屈折的缘故。所以有“夜半钟声到客船”的诗句。 2、次声波为什么会传播的更远？ 声音的传播有一个特点：频率越低，传播的距离越大。这是因为频率与波长成反比。频率低则波长长，波动就越容易绕过障碍物；另外声音在传播时，引起介质分子的振动，分子之间互相碰撞，一部分声能会转化成热，被介质吸收。振动的频率越高，分子的摩擦越厉害，能量的损失越多，传播的距离就越近。 例如，我们听近处的雷声，音调较高，震耳欲聋；而远处的雷声则隆隆作响，音调较低；就是因为远处的雷声，在漫长的道路上，失去频率较高的声音的缘故。 3、听诊器的作用： 在通常情况下，声音依靠空气向四面八方传播。传的越远越分散，声音也越来越弱，距离远了就听不到了，要是让声音沿木棍、水管或空管传播，声音就会沿着这些物体传播，不能向四面八方扩散，可以传得更远。听诊器就是利用这个道理使声音沿着胸具、皮管、耳具传播，减少声音的能量损失医生就可以听到清晰的心音。从而正确诊断疾病。 4、声音的反射 声音可以被障碍物反射，而且反射的规律类似于光的反射。若回声到达人耳比原声晚0.1 秒以上，人耳就可以将其分开。若不到0.1秒，回声与原声混合到一起，使原声加强。在旷野中讲话没有在屋子里讲话响亮就是这个道理。光滑、坚硬的物体反射的效果好。如电话亭使用的玻璃罩。注意：有声源、传声的介质和障碍物就会有回声，只不过有时我们不能将其与原声区分开罢了。且反射的强度与波长的四次方成反比。因此，波长短（高频）的声波比波长长（低频）的声波反射更强。所以回声中音调较高的声音相对较强。 5、双耳效应：我们的两只耳朵可以帮助我们定位声源的位置。声音传播到我们的两只耳朵时，其声音的强度、位相和时间会稍有些不同，我们的大脑可以根据这个微小的差别辨别声源的位置，这就是双耳效应。 6、多普勒效应：运动的声源靠近时，音调变高。远离时，音调变低。（声源发声频率不变，单我们听到的频率变化了）声源以一定的速度靠近意味着单位时间听到的振动次数增多，因此我们感到声音的音调变高。 7、关于月相：月球自转一周的时间正好与其绕地球公转一周的时间相同所以它总是一面对着地球。当月球位于太阳与地球的中间时月球以黑暗的半面对着地球，这一天就是农历的初一，古称“朔”。随着月球自西向东的公转被太阳照亮的一半开始有一部分朝向地球，为向右凸出的“蛾眉月”，然后我们可以看到月球右边的一半，此为“上弦月”。接着为（盈）凸月，当月球被照亮的部分正朝着我们是，我们看到的是满月，古称“望”。过了望，我们看到的是亮部分逐渐变小，但明亮的是月球左边的部分，我们称之为“亏凸月”，“下弦月”，“亏月”。亏月又叫“残月”。（象字母“C”）。 因为月球的公转也是自西向东的，所以“朔”以后月球位于太阳之东，日落后，一个月牙出现在西方地平线的上空。“上弦”前后（初八左右），日落时月亮出现在天顶。到“望”时（农历十五或十六），其与太阳相对，日落月升，日出月落。望之后，月亮晚些升起，每天推迟50分钟，下弦（农历二十三左右）后，月亮到下半夜才升起，到了农历的月底，残月仅在黎明前出现短暂时间，然后就淹没在太阳的光辉之中了。 8、球面镜：反射面是球面的镜子。 凹面镜：用球的内表面为反射面的镜子。古称“阳燧”，用其取火。 ①焦点的位置：是球的半径的一半。物在无穷远处时所成的像点叫焦点。 ②三种特殊光线：过球心的入射光线经反射后沿原路返回；平行于主轴的入射光线，反射后经过焦点；过焦点的入射光线经反射后平行于主轴。 ③注意：抛物面镜能把平行光真正会聚于一点，一般的凹面镜是做不到的。对于近轴光线它可将其会聚于一个很小的区域。平行光越靠近主光轴，会聚区域越接近于一点。 ④用特殊光线作图像： F F 物距 像的性质 像距 u﹥2f 倒立、缩小、实像；像、物同侧 f v 2f