第六节声波

1第三次课：2学时1题目：§9.6声波§9.7多普勒效应2目的：1理解声强级和声压级的概念。理解声强的衰弱规律。2了解多普勒效应及其应用。一、引入课题：二、讲授新课：§9.6声波声波：在弹性介质中传播的机械纵波，其频率在20～20000Hz范围之内，能够引起人的听觉，则称为声波。次声波：波频率低于20Hz，称为次声波超声波：频率高于20000Hz，称为超声波一、声强和声强级1.声功率把单位时间内声源向外辐射的声能称为声功率，用符号P表示。2.声强把单位时间内通过垂直于声波的传播方向单位面积上的平均声能称为声强。声强就是声波的能流密度，用I表示。在SI中，声强的单位是瓦[特]每平方米，符号为Wm-2。例如：球面波对于球面波，声强与点声源的声功率成正比，与到声源距离的平方成反比。3.声强级引起人的听觉的声波不仅有一定的频率范围，还有一定的强度范围。声强范围大约为10－12—1Wm-2如：引起听觉的声强是10－12Wm-2；通常谈话的声强是10－6Wm-2；炮声也是人的痛觉阈是1Wm-2。由于可闻声强的数量级相差悬殊，通常用声强级赖描述声波的强弱。规定：声强I0＝10－12Wm-2作为测量声强的标准，某一声强的声强级用L表2212PIuAS24PIr2示声强I与基准声强I0之比的常用对数称为声强I的声强级。声强级的单位为贝（尔），符号为B。通常用分贝为单位，用符号LI表示为：讨论：当几个不同的声波同时传到某一点，该点的总声强一般等于各声波的声强之和。例8-4某处有两个声强级为60dB的声音。求该处总声强和总声强级。解：设每个声音的声强为I1,声强级为L1,所以：总声强总声强级二、声压和声压级1.声压介质中有声波传播时的压力与无声波传播时的静压力之间有一差额，这一差额称为声压。也就是说，声压是声波造成的附加压强。在SI中，声压的单位是帕[斯卡]，符号为Pa。当空气中的声强为基准声强时，可求得相应的声压为，通常规定为基准声压。2.声压级把声压p与基准声压p0之比的常用对数乘以20，称为声压级，用符号LP表示）（01g10IILI）（011lg10IILI1()1262621010101010Wm10WmILII6212210WmII6112021010lg10lgdB63dB10ILI2pIu122(10Wm)I50210Pap020lgppLp01gILI3在SI中，声压级的单位是分贝，符号为dB三、声波的衰减规律声波在介质中传播时，随着距离增大，声强将逐渐减弱。这种现象称为声波的衰减。由于介质对声波的吸收，声强随声波在介质中通过的距离按指数规律衰减。例9-5某频率的平面声波，其声强级为70dB，空气的吸声系数为0.02m-1，求该声波在空气中传播100m后的声强级。解：上式两边除以基准声强，取常用对数并乘10，有所以四、声波的反射、透射和吸收设单位时间内入射到阻隔层的总声能为，反射声能为，阻隔层吸收的声能为，透过阻隔层的声能为1.反射系数把单位时间内反射声能与入射声能之比值称为反射系数，用γ表示2.吸声系数在工程上，常把1与反射系数之差称为材料的吸声系数。用α表示E0EEE0mxIIe21mxIIe210010lg101lg10IIgmxeIIexmLLIIlg1012dB32.61dB)10002.0434.01070(2IL0EEEE0EEEEE0E0EE0011EEEEE43.透射系数单位时间内，透过阻隔层的声能Eτ与入射声E0的比值称为透射系数，用表示五、超声波超声波与可闻声波相比，由于频率高、波长短，因而具有如下特性。1.方向性好由于超声波频率高，波长短，衍射现象不显著，所以超声波的传播方向性好，容易得到定向而集中的超声波束。2.功率大近代超声技术已能产生几百到几千瓦的功率。3.穿透力强在不透明的固体中，超声波能穿透几十米的厚度。4.引起空化作用六、次声波及其应用次声波又称亚声波。是频率低于可听频率范围的声波。它的频率范围大致为10-4～20Hz。现在已知的次声源有：火山爆发、坠入大气的流星、极光、电离层扰动、地震、海啸、台风、龙卷风、雷电等。应用：1、预测自然灾害事件。2、利用接收到的被测声源所辐射出的次声波探测声源的位置、大小和其它特性。3、通过研究自然现象产生次声波的特性和产生机制，更深入地认识这些现象和规律。4、可以通过测定这些次声波的特性了解人体或其它生物相应器官的活动情况。τ0EE