第三节 声音传播的基本特性

第三节声音传播的基本特性一、声音传播中的衰减1、与距离有关2、空气的吸收有关3、与频率有关4、与吸声材料的吸声系数有关5、与声能的转换情况有关二、声波的反射与吸收反射反射原则：当声波遇到平面墙的时候，反射声波和垂直于墙壁面法线所形成的角度与入射声波和法线所形成的角度相等。其入射线与反射线在反射面法线的两侧，而且入射线，反射线反射面的法线在同一个平面内，入射角等于反射角。这就是反射的定律如图所示，入射角为入射线与反射面法线之间的夹角∠1，反射角为反射线与反射面法线之间的夹角∠2，根据反射原则，有∠1=∠2。但此原则通常是指频率高波长短的情况。反射系数K=反射声If/入射声Iin当If=0时为全吸收（这种房间称为“消声室”）当Iin=If时为全反射（在自然界中不可能出现这种情况）声波的吸收吸收：当声波入射到墙壁等物体时，声能一部分被反射，一部分透过物体，还有一部分由于物体的振动或声音在物体内部传播时介质的磨擦或热传导而被损耗，这通常称之为材料的吸收。根据能量守恒定律，设单位时间内入射击到物体上的总声能为E，反射的声能为Er，物体吸收的声能为Ea，透过物体的声能为Et,则有:E=Er+Ea+Et吸声可以使声音减弱或消失，吸声的大小决定着吸声材料的吸声性能。吸声材料一般是孔状或是乳酪状的东西，声音撞上去就进入孔中，并在内部多次反射，在空腔内每反射击一次就会有一部分声能被吸收，多次反射击后，最后声音从孔中出来，响度已降低许多。吸声性能好坏，常用吸声系数“a”表示，a=1-kk为反射系数，当k=1时，a=0,即全反射，说明材料无吸收。K为0时，a=1，说明全吸收。全反射为混响室，（混响器的一种，最早的混响）全吸收为消声室。③隔音隔音是把声波的传媒阻断或利用阻声结构把声音阻隔开来，其目的是防止声干扰、声干涉、互相声音。声音可以借助液体、气体、固体传播，当声波入射到物体上后，除了反射和吸收外，一部分声能使物体产生受迫弯曲振动，从而引起物体的另一侧也产生受迫振动。因此声音从物体的一侧传到另一侧，物体的这种传透程度称为传声系数。反之则称隔声系数，用dB表示。建筑中常用双层（中间有空气层）砖墙，可起一定隔声作用，但低频则不太理想，特别是固体传导，采用悬浮结构可较好地解决。录音棚不但要防外界声干扰，还要防止互相间的声干涉。3、声波的折射、衍射和散射折射：当声波遇到障碍物时，除了反射声波外，还有一部分声波将进入障碍物。进入声波的多少与障碍物的特性有关。由于此时声波从一种媒质进入到另一种媒质，其传播方向发生变化，这种现象称为折射。声波的折射是由声速决定的。规律：声波从声速大的媒质折射入声速小的媒质中时，声波传播方向折向分界面的法线；反之，声波从速度小的媒质折射入声速大的媒质中时，声波传播方向折离法线。上述几何声学原理是建立在与几何光学相似的基础上，即声音沿直线传播的，但这种假设只限于反射面或障碍物以及孔洞的尺寸比声波波长大得多时才有效。当障碍物或孔洞的尺寸比声波波长小时，声波将产生绕射（或称衍射）或弯曲，即声波将绕过障碍物或通过孔洞改变前进方向。对于同一个障碍物来说，频率较低的声波较易产生衍射，而频率较高的声波不易发生衍射现象。当声波遇到障碍物的尺寸很大时，声波将向四面八方扩散，但反射到入射方向的部分较多，而在入射方向的背后，就要被“遮挡”住，成为声影区。