高中物理第二册次声波和超声波(备课资料).pdfVIP

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备课资料

一、关于次声波的几点说明

次声波又称亚声波，其频率低于声波的频率，频率范围大致是

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10H～20H次声波虽不能引起人们听觉器官的感觉,但它对人类

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仍具有潜在应用价值，相对于声波和超声波来讲，次声波的研究和

应用还处于起步阶段,因而大家习惯称之为声波中的“小字辈”。

（一)次声波的产生和特点

虽然次声波看不见、听不见，可它却无处不在，地震、火山爆

发、风暴、海浪冲击、枪炮发射、热核爆炸等都会产生次声波，科

学家借助仪器可以“听到”它。

次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低，大

气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之

几,所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外.1883

年8月,南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次

声波绕地球三圈，全长十多万分里,历时108h,1961年，苏联在北极

圈内新地岛进行梳试验激起的次声波绕地球转了35圈。

次声波还具有很强的穿透能力,可以穿透建筑物，掩蔽所、坦克、

船只等障碍物,7000H

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的声波用一张纸即可阻挡，而7H的次声波可以穿透十几米厚的钢

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筋混凝土,地震或炸爆炸所产生的次声波可将岸上的房屋摧毁,次声

波如果和周围物体发生共振，能放出相当大的能量,如4H～8H的

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次声能在人的腹腔里产生共振,可使心脏出现强烈共振和肺壁受损。

（二）次声波的应用

从20世纪50年代起，核武器的发展对次声学的建立起了很大的

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推动作用，使得对次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和

传播等方面的研究都有了很大的发展,次声的应用也逐渐受到人们

的注意,其实，次声的应用前景十分之阔，大致有以下几个方面。

1.研究自然次声的特性和产生机制，预测自然灾害性事件，例如

台风和海浪摩擦产生的次声波，由于它的传播速度远快于台风移动

速度，因此,人们利用一种叫“水母耳人们利用一种叫“水母耳的仪器，监测风暴发出的次

声波，即可在风暴到来之前发出警报，利用类似方法,也可通情达理

报火山爆发、雷暴等自然灾害。

2.通过测定自然或人工产生的次声在大气中传播的特性,可探测

某些在规模气象过程的性质和规律.如沙尘暴、龙卷风及大气中电磁

波的扰动等。

3.通过测定人和其他生物的某些器官发生的微弱次声的特性，可

以了解人体或其他生物相应器官的活动情况，例如人们研制出的

“次声波诊疗仪”可以检查人体器官工作是否正常。

4.次声在军事上的应用.处用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、

装甲车的武器，次声武器一般只伤害人员,不会造成环境污染。

二、超声波的特点:

1。波长短

顾名思义，超声波的频率超过声波的频率在20kHz以上,目前使

用的超声波从20kHz到几十兆赫，频率很高,亦即波长很短。例如,

水下通讯、探测声纳、超声诊断、超声成像以及在液体中使用的超

声波，其波长为15cm～1.5cm；金属超声探伤所用的波长为1.2cm～

0.4cm，在气体中使用的超声波（如用于空气净化、气象监测以及

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捕集悬浮微粒等）,所用的波长为17cm～7cm,同无线电波相比相当

于超高频（SHF）到极高频（EHF）频段。近年来还开始使用波长

更短的超声波，其频率在10MHz以上，其波长只有几十微米，已

接近可见光的波长了.波长这样短的超声波，它具有类似光线的

一些物理性质。

（1)超声波的传播类似于光线，遵循几何光学的规律，具有反

射、折射现象，也能聚焦.可以利用这些性质进行测量、定位、探伤

和加工处理等.

（2）超声的波长很短，与发射器、接收器的几何尺寸相当，

由发射器发射出来的超声波不向四面八方发散，而成为方向性很强

的波束波长愈短方向性愈强，因此超声用于探伤、水下