声波的基本性质
(2018-04-30 05:14:46)
声波acoustic
waves是纵波longitudinal
waves,即构成粒子振荡的波沿着波行进相同方向产生高压和低压区。它们可以通过固体,液体和气体传播,并有很宽的频率范围。人耳可以接收频率范围在20赫兹和20000赫兹之间。而高于或低于这个频率范围的,则称为超声ultrasound或次声infrasound。
声波运动速度取决于通过声波行进的介质类型和温度,声波通过摄氏零度干燥空气时的声速为331米/秒,但当空气温度增加时,声速增加。当空气温度降低时,声速降低。
超声是由超声波组成的声音,波的频率高于人耳听力范围,即高于20000赫兹。超声波方向性好,几乎沿直线传播,穿透力强,能穿透许多电磁波不能穿透的物质。超声有许多应用,如利用回波对人体扫描。人体骨头,脂肪和肌肉对超声波反射都是不同的,例如从未出生的婴儿的超声反射波转换成电脉冲,在荧光屏上可以形成扫描像。超声波在介质中传播时,能产生巨大作用力,可以用来对硬质材料切割,凿孔。以及清洗和消毒。
次声是由次声波组成的声音,波的频率低于人耳听力范围,即低于20赫兹。目前次声有某些技术应用,因为它可以引起人体不舒服的感觉。次声波的波长很长,不易被水和空气吸收,能绕开大型障碍物发生衍射。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近,甚至相同,容易和人体器官产生共振,对人体有很强的伤害性,严重时可致人死亡。
回波echo,是在起始声音后,听到的由一个面反射回来的声波。正常情况下,超声波的回波用于确定物体的精确位置。这包括人体的超声扫描ultrasound
scanning。海里采用用回波进行船下水深测量的回声探测echo-sounding,用声纳sonar探测物体。还有动物如蝙蝠利用回声定位法echolocation在黑暗中发现猎物和躲避障碍。
回声reverberation,是声音的效果存留长度与实际产生的时间差。它产生于回波回到声源时间短到不能区分起始波和反射波。如果有多个反射面,那么这个声音长度进一步延长。
当收听者和声源彼此相对运动时,听到的声音频率将改变,这就是多普勒效应Doppler
effect。当两者距离减少时,听到的声音频率比实际产生的频率高。当两者距离增加时,听到的声音频率比实际产生的频率低。如火车向我们开来时,听到的频率变高。而当火车离开我们时,听到的频率变低。
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