声学基本知识
声学基础知识
声学基础知识声音，是我们生活中无处不在的一部分。
从清晨鸟儿的鸣叫，到城市道路上的车水马龙声，从悠扬的音乐旋律，到人们日常的交谈，声音以各种形式存在着，并对我们的生活产生着深远的影响。
那么，什么是声学呢？声学是研究声音的产生、传播、接收和效应的科学。
让我们一起走进声学的世界，了解一些声学的基础知识。
首先，我们来聊聊声音的产生。
声音的产生源于物体的振动。
当一个物体振动时，它会引起周围介质（比如空气）的振动，这种振动以波的形式向外传播，就形成了声音。
不同的物体振动方式和频率不同，产生的声音也就不同。
例如，琴弦的振动产生了美妙的音乐，而人的声带振动则产生了说话的声音。
那么声音是如何传播的呢？声音的传播需要介质。
在地球上，最常见的介质就是空气。
当声音在空气中传播时，其实就是空气分子在振动并依次传递能量。
声音在不同介质中的传播速度是不一样的。
比如，声音在固体中的传播速度通常比在液体和气体中快。
在 20 摄氏度的空气中，声音的传播速度约为 343 米每秒。
接下来谈谈声音的频率和波长。
频率指的是物体在单位时间内振动的次数，单位是赫兹（Hz）。
而波长则是声音在一个周期内传播的距离。
频率和波长之间存在着密切的关系，它们的乘积等于声音的传播速度。
人耳能够听到的声音频率范围大约在 20Hz 到 20000Hz 之间。
低于 20Hz 的声音称为次声波，高于 20000Hz 的声音称为超声波。
次声波和超声波在生活中也有广泛的应用，比如次声波可以用于地震监测，超声波可以用于医疗诊断和清洗。
声音的强度也是声学中的一个重要概念。
声音的强度用分贝（dB）来表示。
日常生活中的环境声音强度各不相同，安静的图书馆可能只有 30dB 左右，而繁忙的交通路口可能会达到 80dB 以上。
长期处于高强度的噪音环境中会对人的听力造成损害，因此，控制噪音是非常重要的。
在声学中，还有一个重要的概念是声波的反射、折射和衍射。
当声波遇到障碍物时，会发生反射。
声学基础知识(整理教案资料
声学基础知识(整理教案资料一、教学内容本节课我们将探讨声学基础知识，内容涉及《物理》教材第四章第一节“声音的产生与传播”。
详细内容包括声音的产生原理、声波传播的条件、声音的三个特性（音调、响度、音色）以及声音的反射、折射和衍射现象。
二、教学目标1. 理解声音的产生和传播原理，掌握声波的基本特性。
2. 学会区分声音的音调、响度和音色，并能运用相关知识解释生活中的声现象。
3. 掌握声音的反射、折射和衍射现象，提高分析问题的能力。
三、教学难点与重点难点：声音的反射、折射和衍射现象的理解和应用。
重点：声音的产生原理、声波传播的条件以及声音的三个特性。
四、教具与学具准备教具：音响、话筒、吉他、橡皮筋、尺子、多媒体设备。
学具：笔记本、铅笔、直尺、三角板。
五、教学过程1. 实践情景引入：播放吉他演奏视频，引导学生思考声音是如何产生的。
2. 知识讲解：（1）声音的产生原理：振动产生声音，如吉他弦振动产生声音。
（2）声波传播的条件：需要介质，如空气、水等。
（3）声音的三个特性：音调（频率高低）、响度（声音大小）、音色（声音品质）。
3. 例题讲解：（1）如何判断声音的音调高低？（2）声音在空气中的传播速度是多少？4. 随堂练习：分析教室内的声音特性，如粉笔写字的声音、风扇转动的声音等。
5. 知识拓展：声音的反射、折射和衍射现象。
六、板书设计1. 声音的产生与传播原理：振动产生声音条件：需要介质2. 声音的三个特性音调响度音色3. 声音的反射、折射和衍射现象七、作业设计1. 作业题目：（1）简述声音的产生原理及声波传播的条件。
（2）生活中有哪些例子可以说明声音的三个特性？（3）分析声音在教室内的传播现象，如回声、声音的衍射等。
2. 答案：（1）声音由振动产生，声波传播需要介质。
（2）如：不同乐器的音色不同；离音源近的声音响度大，离音源远的声音响度小；频率高低决定音调高低。
（3）回声：在教室内的声音遇到墙壁反射回来；声音的衍射：声音遇到障碍物边缘时，发生弯曲现象。
声学基础知识
一、声学基础：1、名词解释（1）波长——声波在一个周期内的行程。
它在数值上等于声速（344米/秒）乘以周期，即λ=CT（2）频率——每秒钟振动的次数，以赫兹为单位（3）周期——完成一次振动所需要的时间（4）声压——表示声音强弱的物理量，通常以Pa为单位（5）声压级——声功率或声强与声压的平方成正比，以分贝为单位（6）灵敏度——给音箱施加IW的噪声信号，在距声轴1米处测得的声压（7）阻抗特性曲线——扬声器音圈的电阻抗值随频率而变化的曲线（8）额定阻抗——在阻抗曲线上最大值后最初出现的极小值，单位欧姆（9）额定功率——一个扬声器能保证长期连续工作而不产生异常声时的输入功（10）音乐功率——以声音信号瞬间能达到的峰值电压来计算的输出功率（PMPO）（11）音染——声音染上了节目本身没有的一些特性，即重放的信号中多了或少了某些成份（12）频率响应——即频响，有效频响范围为频响曲线最高峰附近取一个倍频程频带内的平均声压级下降10分贝划一条直线，其相交两点间的范围2、问答（1）声音是如何产生的？答：世界上的一切声音都是由物体在媒质中振动而产生的。
扬声器是通过振膜在空中振动，使前方和后方的空气形成疏密变化，这种波动的现象叫声波，声波使耳膜同样产生疏密变化，传级大脑，于是便听到了声音。
（2）什么叫共振？共振声对扬魂器音质有影响吗？答：如果物体在受迫振动的振动频率与它本身的固有频率相等时，称为共振当物体产生共振时，不需要很大的外加振动能量就能是使用权物体产生大幅度的振动，甚至产生破坏性的振动。
当扬声器振膜振动时，由于单元是固定在箱体上的，振动通过盆架传递到箱体上。
部分被吸收，转化成热能散发掉；部分惟波的形式再辐射，由于共振声不是声源所发出的声音，将会影响扬声器的重放，使音质变坏，尤其是低频部分（3）什么是吸声系数与吸声量？它们之间的关系是什么？答：吸声性能拭目以待好坏通常用吸声系级“α”表示，即α=1-K；吸声量是用吸声系数与材料的面积大小来表示。
声学基础知识(整理教案资料
声学基础知识(整理教案资料一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版初中物理教材第八年级下册第十章“声现象”中的第一节“声音的产生与传播”。
具体内容包括：1. 声音的产生：声音是由物体的振动产生的，一切正在发声的物体都在振动。
2. 声音的传播：声音的传播需要介质，固体、液体、气体都可以传声，真空不能传声。
3. 声音的三个特征：音调、响度、音色。
4. 声音的单位：分贝（dB）。
二、教学目标1. 让学生了解声音的产生和传播条件，知道声音的三个特征及其影响因素。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 激发学生对声现象的兴趣，培养学生的观察能力和实验能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：声音的传播条件，声音的三个特征及其影响因素。
2. 教学重点：声音的产生和传播，声音的特征。
四、教具与学具准备1. 教具：电脑、投影仪、音箱、实验器材。
2. 学具：课本、笔记本、笔。
五、教学过程1. 导入：通过播放音乐，让学生感受声音的美妙，引出本节课的主题——声学基础知识。
2. 新课导入：介绍声音的产生和传播条件，讲解声音的三个特征。
3. 实验演示：振动产生声音，声音在空气中的传播，声音在水中的传播。
4. 课堂讲解：详细讲解声音的产生、传播和特征，结合实例进行分析。
5. 随堂练习：让学生回答有关声音的问题，巩固所学知识。
7. 课后作业：布置相关作业，巩固所学知识。
六、板书设计1. 声音的产生与传播声音的产生：振动声音的传播：介质（固体、液体、气体）2. 声音的三个特征音调：频率响度：振幅、距离音色：材料、结构七、作业设计1. 填空题：（1）声音是由________的振动产生的。
（2）声音的传播需要________，真空不能传声。
（3）音调的高低与________有关，响度与________有关。
2. 选择题：（2）把一个正在发声的闹钟放在玻璃瓶中，随着玻璃瓶中水的增多，闹钟的声音会________（A. 变大 B. 变小 C. 先变大后变小 D.先变小后变大）答案：1. （1）物体的振动（2）介质（3）频率、振幅2. （1）C （2）B八、课后反思及拓展延伸本节课通过实验和讲解，让学生了解了声音的产生和传播条件，掌握了声音的三个特征。
声学基础知识
声学基础知识声学是研究声音的产生、传播和接收的学科，它是物理学的一个重要分支，也与工程学、心理学等学科密切相关。
声音是一种机械波，是由介质中分子的振动引起的。
在日常生活中，我们所接触的声音与我们的情绪、心理状态有很大关联，而在工业、医学、通信等领域，声学也扮演着重要的角色。
本文将从声音的产生、传播和接收三个方面介绍声学的基础知识。
一、声音的产生声音是由物体振动引起的，当物体振动产生的机械波传播到我们的耳朵时，我们才能感知到声音。
声音的产生主要有以下几种方式：1. 自由振动：当一个物体自由地振动时，会在周围介质中产生声音。
例如，乐器弦线振动时产生的声音。
2. 强迫振动：当一个物体被外力作用迫使振动时，也会产生声音。
例如，乐器的音箱被演奏者的手和腮帮振动时产生的声音。
3. 空气振动：当空气被物体振动时，会通过空气分子的碰撞传播声音。
例如，人的嗓子发出的声音就是通过空气的振动传播出去的。
二、声音的传播声音是通过介质传播的，常见的传播介质有空气、水和固体。
声音传播的速度与介质的性质相关，例如，在空气中，声音传播的速度约为每秒343米。
声音传播的基本过程可以分为以下几个步骤：1. 振动：声音是由物体的振动引起的，当物体振动时，会在介质中产生声波。
2. 压缩与稀疏：振动的物体使介质中的分子产生交替的压缩和稀疏，形成纵波传播。
3. 传播：声波以纵波的形式沿介质传播，当声波到达物体后，物体的分子也会被振动，进而再次产生声波。
4. 接收：当声波达到接收器（如耳朵），通过耳膜、骨骼、耳腔等组织，被转化为神经信号，我们才能感知到声音。
三、声音的接收声音的接收是指我们如何感知和理解传播过程中产生的声音信号。
人类具有复杂而精细的听觉系统，能够感知各种不同频率和振幅的声音。
1. 听觉器官：人类的听觉器官包括外耳、中耳和内耳。
外耳通过外耳道将声音引入中耳，中耳通过鼓膜和听小骨（听骨链）将声波传递给内耳。
内耳中的耳蜗含有感音神经，能够将声波转化为神经信号。
第一讲 声学基本知识简介
第一讲声学基本知识简介§1.1声学的范围§1.2声音的本质§1.3声波的传播§1.4声波的衰减§1.5声音强弱的度量声学的范围可听声次声超声可听声频率范围：生命科学、艺术科学、工程技术、数理科学20Hz ≤f ≤20000Hz涉及的一级学科：声学分支：电声学、噪声学、音乐声学、语言声学、建筑声学、心理声学、生理声学、生物声学应用领域：机械工程、建筑工程、表演艺术、语言艺术、环境工程、医学、生物学、心理学、生理学、电机工程等次声频率范围：地球科学、数理科学、工程技术涉及的一级学科：声学分支：地声学、大气声学、海洋声学应用领域：海洋、地球气候的预测与预报，如地震、海啸、海浪、台风、龙卷风等f ≤20Hz超声频率范围：地球科学、生命科学、数理科学、工程技术f ≥20000Hz涉及的一级学科：声学分支：海洋声学、物理声学、量子声学、分子声学、超声学、等离子体声学应用领域：海洋气候的预测与预报，海底地貌的探测，机械工程，化学工程，化学，计算机，通讯，生物学，医学，农业工程等声学音乐超声工程分子声学量子声学物理声学建筑声学音乐声学语言声学心理声学生理声学生物声学大气声学电声学噪声学地声学水声学等离子体声学等离子体物理海洋学大气科学工程技术理论物理地球物理数理科学地球科学生命科学艺术化学工程电机工程机械工程视觉艺术凝聚态物理建筑学语言学心理学生理学医学图1-1 声学各主要分支与一些基础领域的联系声音的本质声音是什么描述声波的基本要素波阵面声音是什么声音的原始定义：人耳所能听到的声音的产生：声源(振动着的物体)传声介质(如空气)+声源的振动传声介质的波动(介质密度的疏、密变化)振动能量由近及远的传播(物质本身不传递，物质粒子只在其平衡位臵附近很小范围内来回振动，并不向前运动)声音：振动能量在介质中的传播，是一种机械波．在空气中，声音是一种弹性纵波．在固体中可以存在横波形式的弹性波，广义上讲也属于声波．按振动方向与波传播方向是一致的还是相互垂直的，波分为纵波和横波．图1-2 声波在大气介质中产生的稠密稀疏及其正弦波图示描述声波的基本要素描述包括声波在内的任何一种波的基本要素是其频率、振幅和波形．对于声波来说还有声速和波长．频率：单位时间内波的振动次数，常用f表示．单位为赫兹(简称赫，Hz)其倒数就是振动一次所需时间，称为周期(T)，单位为秒(s)．一般在频率很低的次声波中多愿用周期而不用频率．振幅：振幅是指振动着的某个物理量(如密度r、声压p、粒子运动速度v等)偏离其平衡值的最大量值，单位自然就是这个物理量本身的单位．波形：波的具体形状．正(余)弦波只对应于一个频率(单频波或纯音)，实际声音的波形复杂得多，包含着许许多多(甚至是无限多)个频率，对应于各个频率的波称为谐波或分音．将分音按频率顺序排列起来的图形称频谱，是表示波形的重要方法．频谱主要有分立谱(由单个分开的线组成)和连续谱(由联成一片的连续图形组成)．任何一个波形都可被分解为许多个正弦波之和，这就是极为有用的傅里叶分析．实际上这里隐含着波的一个重要属性，即所谓波的叠加性：若干个同类型的波的作用可以相加，即总的波是各个分波的矢量和(即相加时不仅考虑振幅还须考虑位相)，而各个分波并不相互影响，分开后仍保持各自的性质不变．叠加原理只对小振幅的线性波成立，对于大振幅的非线波就不再成立了．声速：单位时间内声波在一特定介质中传播距离，常用c 表示，单位为米/秒(m/s)．这是描述声波的另一重要物理量．声速取决于传声介质的特性，主要是密度和弹性系数．由于这两个量，特别在气体中，又依赖于温度和压力，所以声速也与这两个量有关．对于理想气体有()()21210M RT P c γr γ==其中γ为比热容比(定压比热容cp ／定容比热容cV)、P为无声波时的气体静压力、r为其密度、R为摩尔气体常数、M为摩尔质量、T为热力学温度．由此可见，对于一定气体，声速与热力学温度的平方根成正比．对于空气，c随温度t的变化可采用下列近似公式tc61.045.331+≈波长：声波中两个相邻“同相点”(即位相相差3600的两点)之间的距离，常用l表示，单位为米(m)．这是描述声波的又一重要物理量．fc=l波阵面声波在空间中传播时，其位相相同(为叙述简单起见，以后将位相相差3600整数倍的均称为“同相”，而将相差1800奇数倍的均称为“反相”)的各点某一时刻形成一定的曲面，这一曲面称为波阵面，其中最前面的一个波振面称为波前．按波阵面形状之不同，波通常可分为三种主要形式，平面波、柱面波和球面波．平面波平面波中的扰动只在一个方Array向上传播，即在垂直于传播方向的任一平面上任一给定时刻的扰动状态处处相同，也就是说，用一个空间变量加上时间变量就可以描述这种波，因此平面波是一维波．图1-3 平面波柱面波则要用两个空间变量来描述，即其扰动状态的分布对垂直于柱轴的各个平面来说都是一样的，因此柱面波是二维波．柱面波球面波则必须用三个空间变量来描述，因此是三维波．柱面波严格来说，平面波应是无头无尽的，而球面波应是由点源所发出，柱面波是由径向振动的线源发出．但实际上，在自由空间中距任何声源足够远的地方其所发的波都可看成是球面波，而在一相对小的范围内又可看成是平面波．图1-4 柱面波图1-5 球面波声波的传播反射和折射全内反射&侧面波多普勒效应散射和衍射反射和折射当声波遇到两种不同介质的分界面时，由于声速发生突然变化，声波的传播路径也要发生突变．这时波的一部分返回原来介质而产生反射，另一部分进入第二介质中而产生折射，从另一种意义上讲也叫透射． 图1-6 声波在在分界面上的反射与折射 θi θrφ反射线入射线 c 1 c 2 折射线 φθθθsin sin 21c c i ri ==只要存在声速的突变面就会发生声波的反射和折射，而与这种突变面是如何产生的无关．如果是同一种介质，但在两部分之间存在相对运动，以致其中的有效声速存在差异，那么类似的情况也会发生，即在这两部分的分界面上同样会发生反射和折射．所以当计入介质的运动时，折射定律就被修正为：2211sin sin v c v c i +=+φθ反射和折射分别服从适用于一切形式的波的反射定律和折射定律，即全内反射&侧面波若c 2>c 1，则φ>θi ，即折射线比入射线更偏离法线，若c 2<c 1，则情况相反．当c 2＞c 1时，连续改变入射角θi ，会使折射角φ愈来愈大，最后达到900，即折射线就与分界面平行了，这时就没有声线进入第二介质．当θi 再增大时，声线就全部反射回原来介质．这种现象就叫“全(内)反射”．而相应于φ＝900的入射角称为临界入射角θic ，由折射定律立即可得：21arcsin c c ic =θ全内反射侧面波当球面声波从分界面声速较小的一侧入射到声速较大的一侧时，会发生一种有趣的特异现象．这时除了通常的反射波和折射波以外，还会产生一种特殊的、被称为“侧面波”的波．一个对于包括声波在内的所有波动都适用的、著名的费马(Fermat)原理：波总是沿着“波程”为极小值的路径传播，简单地说，波总是沿着所需时间为最短的路径传播．反射、折射定律以及介质性质连续变化时的声线路径都遵循费马原理．球面波的反射如图1-7所示．图1-7 球面波在反射时形成侧面波O ＇c 1直射波阵面侧面波阵面反射波阵面折射波阵面 c 2>c 1BA C OP φ0φ φ0 φφ φ0散射和衍射以上所讨论的声波在界面上的反射和折射应该说是一种比较狭义的情形．更普遍地说，当声波在其传播路径上碰到任何障碍物时，其一部分就要偏离其原来路径而产生“散射”．这时应按障碍物尺寸与声波波长的相对大小而区别开三种情况：第三种是中间情形，即障碍物大小与波长可相比拟，这时产生各种奇妙的干涉现象．一种是障碍物比波长大得多(这种对光波极为常见的情况对声波却很少见)，“散射波”的一半从散射体沿所有方向或多或少均匀地散开，这就是通常的(漫)反射，而另一半则集中到障碍物后面，就像是与障碍物后面未受干扰的原入射波发生相消干涉而在那儿产生一边缘清晰的影区．第二种情况是障碍物比波长小得多(对声波为常见情况)，这时所有散射波向所有方向传播开去而不存在清晰的影区．多普勒效应多普勒效应与声源存在相对运动的观察者所接收的声音频率与声源原有频率不同．介质和观察者均为静止，而频率为f 的声源以速度v s 向着观察者运动(这正是上述火车的情形)，则观察者测得的声波频率为()[]f v c c f s -='频率变化(称为多普勒频移)()[]0'>-=-=∆f v c v f f f s s 介质静止、波源不动，而观察者以匀速v 0向着声源运动，这时的频移()00>=∆f c v f 如观察者背着声源“背道而驰”，则因v 0<0，所以∆f 亦小于0．最普遍的情况是介质、声源、观察者三者部分别以速度v M 、v s 、v 0运动着，则()()[]f v v c v v f s M s -++=∆0如果v s 和v 0不在一个方向，则以上各式中的v s 和v 0应分别理解为声源和观察者速度在两者连线上的投影．声波的衰减几何衰减经典吸收分子弛豫吸收吸收衰减声波在空间中自然不可能无休止地传播下去，而是要随着时间和距离的推移逐渐消失，这种现象叫衰减．但能量是“不灭”的，那么声波这种能量到底“消失”到哪里去了呢?这里应区别开两种情况：一是声波由于其本身原因而减弱其强度或偏离开原来路径，但声波本身仍然存在，这种由几何原因造成的衰减称为“几何衰减”；二是声波能量转化为其他形式的能量(主要是热)，这时称声波被介质“吸收”了，即所谓“吸收衰减”．几何衰减平面波只是一种理想情况，实际上绝大部分声源发出的波都可看成是球面波，即声能是均匀分布在球面上的，随着传播距离r的不断延伸，球的表面积按r的平方迅速扩展，但在每一瞬间所对应的每一球面波阵面上的能量是恒定的，因此分布在单位面积上的声能必须也按r2减小，从而导致声强的衰减，这就是由于声波波阵面本身几何形状而引起的“球面衰减”．仅在理想的“均匀”介质中声线才能是直线，而实际介质几乎都是不均匀的，这样就导致了声线的弯曲，而不能或不能全部到达预定目标，这种由于介质的“宏观”不均匀性使声波反射和折射以致改变其传播路径的情况也是一种“几何衰减”．另外，介质“微观”不均匀性产生的散射也导致声能的分散，同样是一种“几何衰减”．经典吸收几何衰减不涉及能量的转换．另一方面，声在实际介质中传播时还会不断地转变为热，也就是说要被介质吸收而引起声衰减．声吸收主要有三个方面．当声波通过介质时，使介质粒子之间产生相对运动．而实际流体介质均有粘性，并且有两种：一种是由质点间的“内摩擦”形成的切变粘性；一种是当体积即密度随时间剧烈变化时出现的容变粘性或第二粘性．经典吸收的另一部分由介质的导热性引起．声波传播过程基本上是绝热的，介质中因声波通过而受到压缩的稠密区温度升高，反之，受到膨胀的稀疏区则温度降低，因而在交替出现的稠密和稀疏之间形成温度梯度而引起热传导．这个不可逆过程就导致了声能的耗散．经典吸声系数(斯托克斯—基尔霍夫公式)⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=P V c c c 113422κζηr ωα重要结论即声吸收与频率的平方成正比．还应指出，α的量纲为长度的倒数，亦即表示每单位长度的损耗量，这就解释了一个声源发出的声音在较远距离处原来包含的高频成分衰减得比低频成分多，因而听起来变“钝”了．分子弛豫吸收多原子分子存在着三个运动自由度：平动、转动和振动，第一个属于外自由度，后两个为内自由度．当介质未受干扰时，其分子的内、外自由度能量分配处于平衡状态，当声波通过时，这种平街状态随之发生变化，从而导致内、外自由度能量的重新分配，并向一个新的平衡状态过渡，这就需要一定的时间．这一过程称为弛豫过程，建立新平衡状态所需要的时间称为弛豫时间t．建立平衡的过程是不可逆过程，因而伴随着熵量的增长，即导致有规的声能向无规的热能转化，亦即声波的弛豫吸收，这种吸收必须由第二粘性系数ζ决定，而在过程的弛豫时间长时ζ的值就很大．在这里可以回过头来说明一下：在弛豫时间短时，ζ与η和κ的量值是差不多大的．耗散过程的强度以及与之相伴随的物理量ζ必然依赖于压缩—膨胀过程的速度和膨胀时间，因而ζ不仅是表征介质的一个参量，还依赖于声波频率．并且通常把ζ对频率的依赖关系称为“频散”．频散也表现为声速对频率的依赖关系，而之所以得名也正因为声速因频率之不同而异，所以不同频率的声音通过一段距离后就“分散”开来了．弛豫吸收的定量表示及其对频率的依赖关系比经典吸收复杂得多．一般说来，在低频时(ωt<<1)大致与频率平方成正比(这一点基本上与经典吸收一致)，当频率上升到使得ωt≈1时，吸收达到极大值，这是因为这时最有利于内、外自由度能量的交换．此后吸收开始下降，直到高频(ωt>>1)时基本上与频率无关．声音强弱的度量声压声强声功率分贝/级声压声压——由于声波引起的介质压力的变化量，用p 表示，单位为帕(Pa)．声强根据能量守恒定律，要使一物体改变状态必须对它做功，即运动物体要从使其运动的物体那里获得能量．所以，声波传播时，因后部介质的运动是由前部介质引起的，所以在此过程中必然有能量从前部介质传递到后部介质．声强既有大小，又有方向，是矢量．在指定方向上单位时间内通过与此方向垂直的单位面积的声能量称为声波在该方向上的声强，用I 表示，单位为瓦/平方米(W/m 2)．声功率声功率——声源在单位时间内辐射的总功率，用W 表示，单位为瓦(W )．分贝/级若用线性表度声压大小，所得数据巨大，应用很不方便；人耳对声音强弱的感觉与实际声压p 不成线性关系，近似成对数关系；若用对数表示声压，则巨大数字相对变小，且接近于人耳对声音的感觉．1大气压=1.013×105Pa听阈——2×10-5Pa ，约为一个大气压的1/5000000000痛阈——2×101Pa ，约为一个大气压的1/5000听阈和痛阈在数量级上为1:100万为参考声功率，声功率级为参考声强，声强级为参考声压，声压级W 10lg 20 m /W 10lg 10 Pa 102lg 20 122125---====⨯==ref refref ref ref ref W W W SWL I I I SIL p p p SPL日常生活中常见声音的大小正常人耳所能听到的最弱声2×10-5Pa，f=1000Hz 0 dB 普通说话声2×10-2Pa 60 dB 公共汽车内2×10-1Pa 80 dB 织布车间内2×100Pa 100 dB 柴油机、钢铁厂2×101Pa 120 dB 喷气式飞机起飞2×102Pa 140 dB。
物理的声学知识点总结
物理的声学知识点总结1. 声音的特性声音是一种机械波，是由物体的振动引起的。
声音有以下几个特性：1.1 频率：声音的频率表示声音振动的快慢，单位是赫兹（Hz）。
频率越高，声音越高音调；频率越低，声音越低音调。
1.2 声压级：声压级是声音的压力变化大小，单位是分贝（dB）。
声压级越大，声音越大。
1.3 声音强度：声音强度表示声音的能量大小，单位是瓦特每平方米（W/m2）。
声音强度越大，声音越响亮。
1.4 声速：声速是声音在介质中传播的速度，对空气来说，大约是343米/秒。
2. 声音的产生声音可以由振动的物体产生。
当物体振动时，它会使周围的空气或其他介质产生压力变化，从而产生声音。
常见的声音产生方式包括声源振动、气流振动和液体振动。
3. 声波的传播声音是通过波动传播的，主要有纵波和横波两种形式。
声波在介质中传播时，会导致介质分子的振动。
声波还受到介质的性质和温度等因素的影响，造成声音的速度、频率和声压级不同。
4. 声音的衰减声音在传播过程中会发生衰减，主要有以下几个因素导致：4.1 距离衰减：声音传播距离增加时，声音强度会下降。
4.2 材质衰减：不同材质对声音的传播有不同程度的影响。
4.3 温度影响：在不同温度下，声音的传播速度和衰减程度不同。
4.4 空气湿度：湿度会影响空气的密度和声音的传播速度，从而影响声音的衰减。
5. 声学应用声学知识在许多领域都有广泛的应用，包括但不限于：5.1 汽车的消声器设计：通过声学原理设计汽车消声器，降低发动机噪音。
5.2 音响系统设计：根据声学原理设计音箱、扬声器等音响设备，实现声音的传播和增强。
5.3 医学超声波：利用声学原理产生超声波，用于医学检查和治疗。
5.4 建筑声学：设计建筑结构以减少噪音，改善建筑环境。
5.5 水声学：研究水中声音的传播和接收，用于海洋勘测、声纳等领域。
以上是关于声学知识的一些基本概念和应用领域，声学是一门非常有趣和实用的物理学科，通过对声学知识的研究和应用，可以为社会的发展和人类的生活带来许多益处。
声学基础知识解析
声学基础知识解析声学，作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。
声波是一种机械波，是由固体、液体和气体中的物质震动引起的。
声学的研究对于我们日常生活和科学研究中都具有重要的意义。
本文将对声学的基础知识进行解析。
一、声的产生声音的产生是由物体的振动引起的。
当物体振动时，周围的空气分子也会跟随振动，形成一个机械波，即声波。
声波的频率越低，音调就越低，频率越高，音调就越高。
二、声的传播声波是通过介质传播的，大部分情况下是通过空气传播。
当我们发出声音时，声波会向四面八方传播，当声波到达一个物体时，它会撞击物体的表面，使表面振动，并且使介质内的分子也发生振动。
这种振动会一直传播下去，直到遇到障碍物或者被吸收。
三、声的特性声音具有以下几个基本特性：1. 音量：也称为声音的强度，是指声音的大小。
音量与声波的振幅有关，振幅越大，音量就越大。
2. 频率：也称为音调，是指声音振动的快慢。
频率与声波的周期有关，周期越短，频率就越高，音调就越高。
3. 声音色彩：是指声音的质地或音质，不同的乐器和人的声音都有独特的音色。
音色由声波的谐波分量决定。
四、声的吸收与反射当声波遇到物体时，它会发生吸收和反射。
当声波被吸收时，会转化为其他形式的能量，导致声音变弱或消失。
当声波被物体表面反射时，它会沿着其他方向传播，形成回声。
五、应用领域声学的研究在很多领域都有重要的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 音乐：声学研究有助于了解乐器的原理和声音产生的机制，帮助人们更好地演奏乐器和欣赏音乐。
2. 建筑与环境：声学研究在建筑和环境设计中发挥重要作用，可以帮助减少噪音污染，改善室内声学环境。
3. 通讯：声学研究在通讯技术中起着关键作用，例如手机和音频设备的设计。
4. 医学：声学在医学中的应用广泛，包括超声波成像、听力研究等。
结论声学作为物理学的一个分支，研究了声音的产生、传播和感知。
通过学习声学的基础知识，我们可以更好地理解声音的产生和传播原理，并且可以应用于音乐、建筑、通讯和医学等领域。
声学基础知识(整理教案资料
声学基础知识(整理教案资料一、教学内容本节课选自《物理》教材第四章“声学”部分，具体包括第1节“声音的产生与传播”和第2节“声音的特征”。
详细内容涉及声音的产生原理、声波的传播、声音的三大特征（音调、响度、音色）以及相关的实践应用。
二、教学目标1. 理解并掌握声音的产生和传播原理，能够解释日常生活中的声现象。
2. 学会识别和描述声音的三大特征，并能运用这些特征解释不同声音的差异。
3. 能够运用所学声学知识，进行简单的声学实践，培养科学探究能力和创新思维。
三、教学难点与重点重点：声音的产生原理、声波的传播、声音的三大特征。
难点：声音特征之间的相互关系及影响，声学实践中的问题解决。
四、教具与学具准备1. 教具：音响、音叉、鼓、频率发生器、声速测定装置等。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过敲击鼓面产生声音，引导学生思考声音是如何产生的。
2. 理论讲解：介绍声音的产生原理，解释声波的传播特性。
3. 例题讲解：分析不同物体振动产生的声音特征，如音调、响度、音色。
4. 随堂练习：分组进行声学实践，测定不同物体的振动频率和声速。
6. 创新实践：鼓励学生运用所学知识，设计简单的声学实验或装置。
六、板书设计1. 声音的产生与传播声音产生原理：物体振动声波传播：介质传播，速度与介质的种类和温度有关2. 声音的特征音调：振动频率响度：振动幅度音色：波形复合七、作业设计1. 作业题目：（1）简述声音的产生和传播原理。
（2）解释声音的三大特征，并举例说明。
（3）设计一个简单的声学实验，验证声学原理。
2. 答案：（1）声音的产生原理：物体振动；声波的传播：介质传播。
（2）音调：物体振动频率；响度：振动幅度；音色：波形复合。
（3）示例：测定不同长度空气柱的振动频率，验证音调与频率的关系。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：关注学生对声学知识的掌握程度，针对重难点进行巩固。
2. 拓展延伸：引导学生关注声学在科技、生活中的应用，激发学习兴趣。
声学总结报告范文(3篇)
第1篇一、引言声学作为一门研究声音的产生、传播、接收和效应的科学，广泛应用于工业、建筑、医学、军事等多个领域。
本报告旨在总结声学领域的研究进展、技术应用以及未来发展趋势，为相关领域的研究和实践提供参考。
二、声学基础知识1. 声音的产生：声音是由物体振动产生的，振动频率决定了声音的音调，振动幅度决定了声音的响度。
2. 声音的传播：声音在空气、水、固体等介质中传播，传播速度与介质的密度和弹性有关。
3. 声音的接收：人耳通过外耳道收集声音，中耳将声音传递到内耳，内耳中的耳蜗将声音转化为神经信号，最终由大脑解析。
4. 声学参数：声学参数包括声压级、声强级、频谱等，用于描述声音的特性。
三、声学研究进展1. 声学材料研究：新型声学材料的研究取得了显著进展，如超细纤维、泡沫材料等，具有优异的吸声性能。
2. 声学仿真技术：计算机辅助声学仿真技术的发展，使得声学设计更加精确和高效。
3. 噪声控制技术：噪声控制技术不断发展，如吸声降噪、隔声降噪、消声降噪等，广泛应用于建筑、交通、工业等领域。
4. 声学测量技术：声学测量技术不断提高，如声级计、频谱分析仪等，为声学研究和应用提供了准确的数据。
四、声学技术应用1. 建筑声学：建筑声学设计注重室内声音的传播和反射，以创造舒适、安静的声学环境。
2. 工业声学：工业声学关注噪声对设备和人员的影响，采取有效措施降低噪声。
3. 医学声学：医学声学利用声波进行诊断和治疗，如超声波成像、超声治疗等。
4. 军事声学：军事声学研究声波在军事领域的应用，如声纳、声波武器等。
五、声学发展趋势1. 绿色声学：随着环保意识的提高，绿色声学成为研究热点，如开发低噪声设备、环保型声学材料等。
2. 智能声学：人工智能技术在声学领域的应用，如声学识别、噪声监测等，将进一步提高声学技术的智能化水平。
3. 跨学科研究：声学与其他学科的交叉融合，如声学与生物学、物理学、材料学等，将推动声学领域的创新发展。
六、结论声学作为一门重要的基础学科，在现代社会中具有广泛的应用前景。
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声学基本知识一、声音的基本性质声音来源于振动的物体。
辐射声音的振动物体称为“声源”。
声源要在弹性介质中发声并向外传播。
声波是纵波。
(1)人耳所能听到的声波的频率范围为20~20000Hz，称为可听声。
低于20Hz的声音称为次声;高于20000Hz的声音称为超声。
次声与超声不能使人产生声音的感觉。
(2)室温下空气中的声速为340m/s.声速c，波长λ和频率f有如下关系：频率为100～10000Hz的声音的波长为3.4～0.034m.这个波长范围与建筑物室内构件的尺度相当，在室内声学中，对这一频段的声波尤为重视。
-f2.每一频带以其中心频率fc标度，.建筑声学设计和测量中常用的有倍频带和1/3倍频带;在倍频带分析中，上限频率是下限频率的两倍，即fl=2f2;在1/3倍频带分析中，在可听声范围内，倍频带及1/3倍频带的划分及其中心频率如表3—l所示。
表中第一行为1/3倍频带中心频率，第二行为倍频带中心频率。
(4)波阵面与声线声波从声源出发，在同一介质中按一定方向传播，声波在同一时刻所到达的各点的包络面称为波阵面。
声线表示声波的传播方向和途径。
在各向同性的介质中，声线是直线且与波阵面垂直。
依据波阵面形状的不同，将声波划分为：1)平面波——波阵面为平面，由面声源发出;2)柱面波——波阵面为同轴柱面，由线声源发出;3)球面波——波阵面为球面，由点声源发出。
一个声源是否可以被看成是点声源，取决于声源的尺度与所讨论声波波长的相对尺度。
当声源的尺度比它所辐射的声波波长小得多时，可看成是点声源。
所以往往一个尺度较大的声源在低频时可按点声源考虑，而在中高频则不可以。
(5)声绕射声波在传播过程中，遇到小孔或障板时，不再沿直线传播，而是在小孔处产生新的波形或绕到障板背后而改变原来的传播方向，在障板背后继续传播。
这种现象称为绕射，或衍射。
(6)声反射声波在传播过程中，当介质的特性阻抗发生变化时，会发生反射。
从几何声学角度，可更直观地解释为，声波在传播过程中遇到尺寸比声波波长大得多的障板时，声波将被反射。
根据界面的粗糙程度，声波在界面上的反射可分为镜像反射和扩散反射。
1)镜像反射镜像反射声线的方向可由虚声源法确定。
如果用声线表示声波的传播方向，则反射声线可以认为是从虚声源发出的。
镜像反射遵循斯奈尔声波反射定律，即入射声线、反射声线和反射面的法线在同一平面内，入射声线和反射声线分居法线的两侧，反射角等于入射角。
2)扩散反射当界面比较粗糙，其凸出部分不小于入射声波波长的1/7时，人射到界面上的声波会发生扩散反射。
这时，声波被分解成许多较小的反射声波，传播的立体角扩大。
(7)反射系数、透射系数、吸声系数声波入射到构件时，入射声能中的一部分声能被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动或声音在其中传播时介质的摩擦或热传导而被损耗，称为材料的声吸收。
根据被反射、透过和吸收的声能占总入射声能的比例，分别定义了材料的反射系数、透射系数和吸声系数，如下：反射系数：透射系数：吸声系数：式中E0，Eτ，Eγ——分别为人射声能、被界面反射的声能和透射的声能。
τ小的材料称为隔声材料，α>0.2的材料称为吸声材料。
在进行室内音质设计与噪声控制时，必须了解各种材料的隔声与吸声特性，从而合理地选用材料。
二、声音的计量声波是能量传播的一种形式，仅从频率、波长、声速等方面描述是不够的。
在声环境评价和设计中，需要一些物理量来对声音进行计算和测量。
1.声功率声功率是声源在单位时间内向外辐射的声能，记为W，单位是瓦(W)或微瓦(μW，lμpW=10-6W)。
2.声压介质中有无声波传播时压强的改变量，称为声压，用符号户表示，单位是帕(Pa)。
3.声强单位时间内，垂直于声波传播方向的单位面积所通过的声能，称为声强，用符号I表示，单位是瓦/平方米(W/㎡)。
4.声能密度声能密度指单位体积内声能的强度，用符号表示，单位是(w·s)/m3，或J/m3。
5.声音计量物理量之间的关系(1)声功率与声强——平方反比定律在无反射的自由场中，由点声源发出的球面波声场中某点的声强与该点到声源的距离的平方成反比，称为平方反比定律：式中I——声场中某点的声强，W/㎡;W——声源的声功率，W;r——声源到受声点的距离，m.对于平面波，声场中的声强不变。
(2)声压与声强在自由场中，声压与声强有如下关系：式中P——有效声压，Pa;ρ0——空气密度，kg/m3;c——空气中的声速，m/s;ρ0c——空气介质的特性阻抗，20oC时等于415(N·s)/m3.(3)声能密度与声强声能密度与声强有如下关系式中ε——声场中的声能密度，J/m3;I——声场中的声强，W/㎡;ρ0——空气密度，k8/m3;c——空气中的声速，m/s.6.声压级、声强级、声功率级及其叠加人耳容许声强的上下限值之差别高达l万亿倍，声压相差也达100万倍。
同时，人耳对声音强度感觉的变化也不是与声强和声压的变化成正比，而是近似地与它们的对数值成正比，为此，引入“级”的概念，单位是分贝(dU)。
声压级：式中PO为基准声压，P0=2×10-5Pa.声强级：(dB)式中IO为基准声强，I0=10-12W/㎡.声功率级：(dB)式中Wo为基准声功率，Wo=10-12W.在常温下，通常可以认为，空气中声压级与声强级近似相等。
声压级进行叠加时，不能简单地进行算术相加，而要求按对数规律进行叠加。
当几个声源同时作用于某一点时，在该点所产生的声压是各声源单独作用时在该点所产生的声压平方和的方根值。
例如，n个声压相等(均为p)的声音叠加，总声压级为：从上式可以看出，两个数值相等的声压级叠加时，只比一个声源单独作用时的声压级增加3dB.例如。
两个50dB 的声音叠加只是53dB，而不是100dB.声压级叠加可查表进行计算。
当两个声压级差超过15dB时，较小声音的声压级可略去不计，其总声压级等于较大声音的声压级。
三、声音的频谱与声源的指向性1.声音的频谱声音的频谱是用来表示声音各组成频率的声压级分布。
以频率(或频带)为横坐标，声压级为纵坐标的频谱图表示。
具有单一频率的声音，称为纯音，其频谱图为一直线段;由频率离散的若干个分量复合而成的声音，称为复音，其频谱图为线状谱;包含连续频率成分的噪声的频谱为连续谱。
对于连续谱的噪声，若其声压级用频带声压级表示，则得到频带声压级谱。
了解声音的频谱很重要。
在噪声控制中，只有了解了噪声的各组成频率成分及其强度，才能有效地降低噪声。
在音质设计中，应避免声音频谱发生畸变，保证音色不失真。
2.声源的指向性声源的指向性表示声源辐射声音强度的空间分布。
指向性声源在距声源中心等距离的不同方向的空间位置的声压级不相等。
人和乐器发出的声音都具有指向性。
通常频率越高，声源的指向性越强，当声源的尺度比波长小得多时，可近似看作无方向性的“点声源”。
此时，在距离声源中心等距离处，声压级相等。
四、人的主观听觉特性1.听觉定位人耳的一个重要特性是能够判断声源的方向与远近。
听觉定位是由双耳听闻得到的。
由声源发出的声波到达双耳时有一定的时间差、强度差和相位差。
人据此可判断声源的方位和远近，进行声像定位。
2.时差效应如果到达人耳的两个声音的时间间隔(称为“时差”)小于50ms，就不觉得声音是断续的。
一般认为，在直达声到达后约50ms内到达的反射声(即声程差为17m)，可以加强直达声;而在50ms后到达的反射声，不会加强直达声。
如果延时较长的反射声的强度比较突出，则会形成回声的感觉。
在室内音质设计中，回声是一种声学缺陷，应加以避免。
人耳对回声感觉的规律，最早是由哈斯(Hass)发现的，故称为哈斯效应。
3.掩蔽效应人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象，称为掩蔽效应。
存在的干扰声音称为掩蔽声。
掩蔽效应说明了噪声的存在会干扰有用声信号的通讯。
但有时可以利用掩蔽效应，用不敏感的噪声去掩盖不想听到的声音。
4.纯音等响曲线人耳对声音的响应并不是在所有频率上都是一样的。
以纯音做实验，取1000Hz纯音的某个声压级作为参考标准，则听起来和它同样响的其他频率的纯音的各自声压级就构成一条等响曲线。
依次改变参考用的1000Hz纯音的声压级，就得到一组参考曲线。
该1000Hz的纯音声压级定义为该等响曲线的响度级，单位是方(Phon。
对于复合音，不能直接使用等响曲线，其响度级需通过计算求得，或可用声级计测量得到。
声级计中设有A、B、C三个计权网络，测量的结果分别称为A声级、B声级和C声级，分别记为dBA、dBB和dBC.其中A计权网络是参考40方等响曲线，对500Hz以下的声音有较大的衰减，以模拟人耳对低频声音不敏感的特征。
A声级与主观响度密切相关，因此在音频范围内进行测量和计算时，多采用A 声级。
要使人主观感受的声音响度增加一倍(或减为1/2)，则声压级的变化要有l0dB。
5.声音三要素声音的强弱、音调的高低和音色的好坏，称为声音三要素。
声音的强弱可用声压级、声强级及响度级描述。
音调的高低取决于声音的频率，频率越高，音调越高。
相同的频率变化对人耳总是产生相同的音调变化感觉。
例如，把频率提高一个倍频程，从250Hz变到500Hz，或从2000Hz变到4000Hz，在音乐中均提高了“八度音”程。
复音音调的高低，还与该复音的频谱有关。
音色反映了复音的一种特性，它主要取决于复音的频率成分及其强度，即由频谱决定。
乐音也是一种复音。
在乐音中，频率最低的声音称为基音，可据此来判断音调。
频率是基音的整数倍的声音称为泛音。
乐音的音色就是由声源所发出的泛音的数目，泛音的频率和强度所决定的。
不同的乐器的基音和泛音不同，所以具有不同的音色。
乐音的频谱为线状谱。