声学原理_第四讲-2013
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声学原理1. 简介声学是研究声波传播和声音产生的一门科学。
声音是一种机械波,是由物体的振动产生的,通过弹性介质(如空气、固体和液体)传播。
声学原理涉及声音的产生、传播、接收以及其与介质的相互作用等方面。
2. 声音的产生声音的产生是由物体的振动引起的,当物体振动时,周围的介质分子也会跟随振动。
这些分子之间的相互作用使得能量从振动物体传播到周围的介质中,形成声波。
常见的声音产生方式包括:乐器演奏、声带振动和物体的机械振动等。
3. 声波的传播声波是机械波,通过介质的振动传播。
声波可以传播在固体、液体和气体中,甚至可以在真空中传播。
声波传播的特性与介质的性质有关。
在固体中,声波的传播速度通常较大,在液体中稍小一些,在气体中最小。
声波传播速度的计算公式为:$$v = \\sqrt{\\frac{B}{\\rho}}$$其中,v是声波传播速度,B是介质的弹性模量,ρ是介质的密度。
4. 声波的特性声波具有三个基本特性:频率、振幅和波长。
•频率:声波的频率是指每秒钟振动的次数,单位为赫兹(Hz)。
频率越高,声音越高音调。
•振幅:声波的振幅表示声音的强弱,振幅越大,声音越响亮。
•波长:声波的波长是指两个相邻的峰值或谷值之间的距离,单位为米。
波长与频率和声速之间有关系:波速= 频率 × 波长。
5. 声音的接收声音的接收是指将声波转化为可感知的信号。
常见的声音接收器包括人的耳朵和声音传感器等。
当声波到达接收器时,声波作用在接收器上,产生微小的变化。
耳朵通过耳膜和听骨传递这些变化,最终由神经系统解释为声音。
6. 声学与环境声学在环境保护、音乐、通信等方面都起到重要的作用。
•环境保护:声学在环境噪声控制中发挥重要作用,研究如何减少噪声对人体健康和环境产生的不利影响。
•音乐:声学原理对于乐器的设计和演奏有着重要意义,研究声音在不同乐器上的传播和共鸣。
7. 结论声学原理研究声音的产生、传播和接收等过程,对于理解声音的本质和应用声学技术具有重要意义。
声学原理声波是由物体振动产生的,当振动在一定的频率和强度范围内时,人耳就可听到。
振动发声的物体称为声源。
声源发声后要经过一定的介质才能向外传播,而声波是依靠介质的质点振动而向外传播声能,介质的质点只是振动而不移动,所以声音是一种波动。
波是振动的传播是振动状态的传播,即振动方向、振动位相或振动能量的传播。
波的传播并不是介质或物理量本身的向前运动。
即声源的质点并不随声波前进,他只在原地运动,传递出的只是质点的运动状态。
由上所述,声音为一串串稀疏稠密交替变化的波,而疏和密就是空气压强的变化,再通过人的耳膜对空气压力的反映传入大脑,从而听到声音。
声波是描述声音的物理现象,常用波形表示。
声波具有一切“波”的性质。
所以产生声音的必要条件有两个:1、必须要有振动体或振动源。
2、声波的传递必须依靠传播媒介。
声波传播的空间称为声场。
气体中的声波属于纵波,即波的前进方向与媒质质点的振动方向在一条直线上。
同一时刻,同位相的振动传播到达点的集合叫做波阵面。
波阵面是平面的波叫平面波,波阵面是球面的波叫球面波。
一般情况下,平面振动发出的波是平面波,点源振动发出的波是球面波。
人耳的听音范围是20Hz~20KHz。
低于20Hz叫次声波,高于20KHz的叫超声波。
声波在振动一个周期内传播的距离叫做波长。
用λ表示声波一秒钟传播的距离叫“波速”用c表示声波一秒钟振动的次数叫“频率”用 f表示它们之间的关系:λ=c/f相位:说明其声波在周期运动中所达到的精确位置,通常用圆周的度数来表示。
振动频率、振幅和传播速度相同而传播方向相反的两列波叠加合时,就产生驻波。
驻波形成时,空间各处的介质或物理量只在原位置附近作振动,波停驻不前,而没有行波的感觉,所以称为驻波。
声波在传输过程中具有相互干涉作用。
两个频率相同、振动方向相同且步调一致的声源发出的声波相互叠加时就会出现干涉现象。
如果它们的相位相同,两波叠加后幅度增加声压加强;反之,它们的相位相反,两波叠加后幅度减小声压减弱,如果两波幅度一样,将完全抵消。
音乐学中的声学原理音乐是人类文化的重要组成部分,它以声音为媒介,通过各种乐器和人声表达情感、传递信息。
而音乐学作为研究音乐的学科,涉及诸多方面,其中之一便是声学原理。
声学原理是研究声音产生、传播和接收的科学,它在音乐学中扮演着重要的角色。
本文将从声音的产生、音高与音色的关系、共鸣与各种乐器的声音特点等方面,探讨音乐学中的声学原理。
首先,声音的产生是音乐的基础。
声音是由物体振动引起的,当物体振动时,周围的空气分子也会跟随振动,形成声波传播出去。
乐器和人声都是通过振动产生声音的。
例如,钢琴的声音是由琴弦的振动引起的,而人声则是通过声带的振动产生的。
声音的振动频率决定了音高的高低,振动幅度则决定了音量的大小。
因此,声学原理的研究帮助我们更好地理解音乐中声音的产生过程。
其次,音高与音色是音乐中的两个重要概念,它们之间有着密切的关系。
音高是指声音的频率,频率越高,音高越高。
而音色则是指声音的特殊质感,不同乐器和不同的人声具有不同的音色。
声学原理揭示了音高和音色之间的关系。
根据声学原理,不同频率的声波在空气中的传播速度是相同的,但它们的波形却不同。
这就是为什么同样的音高,不同乐器的声音听起来会有所不同。
例如,小提琴和钢琴演奏同样的音高,但由于乐器的不同结构和材质,它们的音色却截然不同。
因此,声学原理的研究帮助我们理解音乐中不同乐器和人声的音色特点。
此外,共鸣是乐器声音的重要特点之一。
共鸣是指乐器本身在发声时的振动。
乐器的共鸣体是指能够共振的部分,它们会放大特定频率的声音。
共鸣体的大小和形状决定了乐器的音色。
例如,大提琴的共鸣体较大,能够产生低音频率的共振,因此它的音色较低沉。
而小提琴的共鸣体较小,产生的共振频率较高,因此它的音色较明亮。
通过研究共鸣原理,我们可以更好地理解乐器的声音特点,从而更好地演奏乐器。
除了乐器,声学原理还涉及到人声的研究。
人声是一种复杂的声音产生机制,它涉及到声带、共鸣腔等多个因素。
声带是声音产生的关键部位,当空气从肺部经过声带时,声带会振动产生声音。
声学原理知识点总结图声学是研究声音的产生、传播和接收的学科,它涉及声音的物理、心理和生理特性。
声学的研究范围非常广泛,涉及声音在空气、固体和液体中的传播规律、声波的产生和接收原理、声音的频率、振幅和波形等方面的原理和应用。
本文将对声学原理的一些重要知识点进行总结。
声音的产生声音是由物体振动产生的,当物体振动时,会产生压缩和稀疏的波动,这种波动就是声波。
声波的频率决定了声音的音调,振幅决定了声音的响度。
常见的声音产生装置包括声响箱、大音框、扬声器、悬挂喇叭等。
声音的传播声音是通过介质传播的,常见的介质包括空气、水和固体。
声音在不同介质中的传播速度不同,一般来说,在固体中传播最快,在液体中传播次之,在气体中传播最慢。
声音的传播过程中,会受到反射、折射、衍射等现象的影响。
声音的接收人耳是人类接收声音的主要器官,人耳由外耳、中耳和内耳三部分组成。
当声音进入外耳时,会被耳廓和耳道引导到鼓膜。
鼓膜振动后,会传递给中耳的骨头,最终传入内耳。
内耳中的听觉器官会将声音转化为神经信号,发送到大脑中进行处理。
除了人耳,还有一些专门的接收装置,如麦克风、传感器等,可以将声音转化为电信号。
声学原理的应用声学原理在生活和工业中有着广泛的应用,其中包括:音响系统:利用声学原理设计和制造扬声器、耳机等音响设备,以提供音乐、语音等声音播放服务。
通信系统:利用声学原理设计和制造电话、对讲机、无线电等通信设备,进行语音通信。
医学影像:利用声学原理进行医学影像检查,如超声波、声波造影等,以便观察人体内部器官的情况。
地震探测:利用声学原理进行地震探测,观测地壳的地质情况,预测地震的发生。
声学信号处理:利用声学原理进行声音信号的采集、处理和分析,实现声音识别、语音合成等功能。
此外,声学原理还在音乐、语音识别、环境监测等领域有着广泛的应用。
结语声学是一个非常重要的学科,它不仅涉及到声音的物理特性,还涉及到声音在人类生活中的各个方面的应用。
通过对声学原理的探索和研究,我们可以更好地理解声音是如何产生、传播和接收的,从而更好地利用声音的特性,为人类的生活和工作提供更好的服务。
聲學原理字體放大字體縮小聲音的產生聲音是通過物體振動產生的聲波,並透過介質(空氣或固體、液體)的傳播,能被人或動物之聽覺器官所感知的波動現象。
聲音會振動是因為有一股支持的能量。
當聲源振動時會推拉它附近的介質,聲波正是介質在傳送時產生的現象。
聲波─當振動的物體向外振動時會擠壓介質,使介質的密度變大;而當它向內振動時,介質質點間的間隔則會變大,密度也就會跟著變小,這一疏一密的持續變化,就是聲波的形成。
頻率─是每秒聲波振動的次數,量度單位是Hertz(Hz,唸做赫茲),其定義為每秒的周期數目,頻率越高,聲音的音調則越高。
人耳可以聽到的聲音的頻率範圍在20到20000赫茲之間。
高於這個範圍的波動稱為超聲波,而低於這一範圍的稱為次聲波。
聲音三要素∙「響度」是聲音的強弱,通常以「分貝」(dB)來表示響度的大小。
聲波振幅愈大則響度愈大。
∙「音調」是聲音的高低,音調由發音體的振動頻率決定,頻率愈高則音調愈高。
「音色」關係著聲音的獨特性,不同的發音體產生不同的波形,而形成不同的音色。
噪音─不想要的聲音,就可說是「噪音」。
聲音的傳播方向聲波透過四種現象改變傳播方向:「反射」、「折射」、「衍射」及「漫射」。
當聲音的傳播過程中,介質發生改變,就會產生上述現象。
反射─聲波在行進中遇到障礙物,無法穿越而返回原介質的現象,稱為反射,這種聲波反射現象也稱為「迴音」。
折射─若聲音在不同介質中傳遞,因速度不同而使傳播方向發生偏折的現象,稱為折射。
在同樣介質中溫度改變也會影起聲速變化,進而影響聲音的傳播方向。
聲音在溫暖的空氣當中傳播速度較快,聲波會向溫度低的方向彎曲(如下圖一);但如果地面為反射表面,聲波會延著傳播方向跳躍式前進(如下圖二)。
繞射─聲波遇障礙物後傳播方向會繞著障礙物折過去而發生改變的現象稱為繞射。
尤其是低頻音,其聲波波長較長,很容易發生繞射的情形。
漫射─凹凸不平的表面反射聲波時,反射音的傳播要比被限制在固定方向上均勻,這種現象稱為漫射。
声学基本原理声学是研究声波传播、声音产生和感知的科学,它的基本原理涉及到声波的产生、传播和接收。
本文将通过对声学基本原理的阐述,帮助读者理解声学的核心概念和应用。
一、声波的产生声波是由物体振动引起的机械波,它的传播依赖于介质的存在。
为了产生声波,物体必须具备振动的能力。
当物体振动时,周围的空气分子也会跟随振动,形成了一个局部的密度变化,这种变化以机械波的形式传播出去,形成了声波。
二、声波的传播声波在传播过程中,需要介质作为传播媒介,常见的介质包括空气、水和固体等。
声波通过介质的传递是一种能量传递的过程,而介质分子的振动则是声能量的媒介。
声波的传播速度取决于介质的性质,如空气中的声速约为343米/秒。
三、声波的特性声波具有多种特性,包括频率、振幅和波长等。
其中,频率是指声波振动的快慢,单位是赫兹(Hz);振幅表示声波的强度,与声波带来的能量有关;波长则是声波的空间周期,表示声波一个完整振动的距离。
四、声音的感知声波通过耳朵传入人的耳蜗,经过神经信号的传递,最终由大脑解读成为声音的感知。
这个过程涉及到声波的频率、振幅和声音的音色等要素。
人耳对不同频率和振幅的声波有不同的感知,例如高频率的声波会被解读成尖锐的声音。
五、声学的应用声学在很多领域都有着重要的应用,其中之一是音响技术。
音响技术利用声学原理,使得人们能够获得更好的音乐享受和语音传递效果。
此外,声学还应用于医学领域,如超声波成像技术;工程领域,如噪声控制和声学设计等。
总结:声学是研究声波传播、声音产生和感知的科学。
声波的产生依赖于物体振动,声波的传播需要介质作为媒介,而声波的特性包括频率、振幅和波长。
声音通过耳朵传入大脑被解读成为声音的感知。
声学在音响技术、医学和工程等领域有广泛的应用。
通过学习声学基本原理,我们可以更好地理解和应用声音的科学。
声学的基本原理声学是研究声波的传播、产生和调制的学科。
声波是由物体振动产生的机械波,它通过介质传播,使人们能够感知到声音。
声学的研究对象包括声波的频率、幅度、速度、反射、折射等特性,并且涉及到声音的感知和应用。
声音的产生源于物体的振动。
当物体振动时,空气中的分子受到振动的作用,形成一个憋气的过程,通过相邻分子的相互作用,憋气的过程就会传递下去。
这种通过分子之间的相互作用而传递的能量就形成了声波。
声波分为机械波和电磁波两种,其中以机械波为主。
声速是声波传播的速度,它受到介质的密度和弹性系数的影响。
一般情况下,声速在气体、液体和固体中不同。
在空气中,声速大约是每秒343米;在水中,声速大约是每秒1500米;在固体中,声速可以达到几千米甚至几万米每秒。
声波的传播受到反射、折射和干涉等现象的影响。
当声波传播到一个边界时,一部分声波会被反射回来,形成回波,同时一部分声波会继续传播到新的介质中,并按照折射定律改变传播方向。
这种现象在声学中被广泛应用,例如声波的反射可用于测量距离和声纳系统,声波的折射可用于声学成像。
此外,声波还会受到不同波源的干涉影响,形成共鸣或干涉消除。
声音的频率决定了人们对声音的音调感知。
频率是指声波在单位时间内振动的次数,单位是赫兹(Hz)。
人能够听到的声音频率范围大约在20 Hz到20,000 Hz之间,低于20 Hz的声音称为次声,高于20,000 Hz的声音称为超声。
频率越低,声音越低沉;频率越高,声音越尖锐。
声音的幅度决定了人们对声音的音量感知。
幅度是指声波振动的振幅大小,单位是分贝(dB)。
人耳对声音的响度感知是对声压级的感知,声压级是声波振动引起的介质分子之间变化的压力差。
声波的幅度越大,声音的音量越大;幅度越小,声音的音量越小。
声学不仅仅关注声波的产生和传播过程,还涉及声音的感知和应用。
人耳是感知声音的主要器官,其结构复杂,包括外耳、中耳和内耳。
当声波进入外耳,经过中耳的共振放大,最终刺激内耳的听觉神经,产生声音的感知。
声学基础声学基础1绪论2声波的基本性质3管道声学4声波的辐射5声波的接收与散射6室内声学声学基础第1章绪论1.1 声与噪声的概念1.2 声学发展历史131.3 声学研究范畴1.4 课程内容1.5 参考书目第1章绪论1.1 声与噪声的概念声:声音的世界:自然界中的声音, 音乐,语言,噪声波动现象,曾发生过波动说和粒子说的争论声波:在弹性媒质中传播的扰动声音:人耳可听声声源——媒质——受者物体振动——媒质传播——听觉器官或传感器产生反应一种物质波,需要媒质(光波,无线电波为电磁波)噪声的定义:生理学:不需要的声音。
(与时、人、环境、目的有关)物理学:不协调音为噪声,协调音为乐音。
噪声:频率、声强不同声波的无规则组合。
噪声:对人起作用的不愉快声。
人——声噪声对人起作用的不愉快声第1章绪论 1.1 声与噪声的概念声学(Acoustic)研究声波的产生、传播、接收和效应的科学, 关于声音的学问应用声学科学原理改造人类的物质环境1.2声学发展历史第1章绪论1.2 声学发展历史灿烂的古代声学最早的声音研究:自然声音、人类声音、语言、音乐、乐器,房间声学特性声波和水波的类比,共振、天坛古代乐器,编钟,调音乐律:三分损益法第1章绪论 1.2 声学发展历史经典声学发展史人们常将18,19世纪欧洲的声学发展称之为经典声学这里主要从经典声学对声音的产生,传播和接收三方面的研究分别来介绍18,19世纪这近200方面的研究分别来介绍世纪这近多年的历史中,这些伟大的科学家们对声音的探索和认识第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生通常认为最早研究乐器声音起源的人是希腊哲学家彼得y g格拉斯Pythagoras他发现当把两根拉直的弦底部扎牢时,高音是从短的那根弦发出的第1章绪论 1.2 声学发展历史声音的产生意大利的伽利略(Galileo Galilei) 在17世纪初作了单摆及弦的研究,得到单摆的周期及弦的振动发声特性。
发现钟摆的周期与振幅无关,而只依赖于决定振动频率的悬线长度,强调了频率的重要性。
声学原理1. 引言声学是研究声波的产生、传播和接收的学科,关注声音和声音现象的物理属性。
声音是一种机械波,由围绕其平衡位置做振动的物质分子传递而成。
声学原理涵盖了声波的产生、传播、干扰和接收等基本概念。
本文将介绍声学的基本原理和概念,包括声波的特性、声音的传播和接收以及声音在不同媒介中的传播行为。
2. 声波的基本特性声波是一种机械波,是由围绕其平衡位置做振动的物质分子传递而成的波动。
声波具有以下几个基本特性:•频率:声波的频率是指波动中震动体的振动次数。
频率的单位是赫兹(Hz),表示每秒的振动次数。
•声速:声波在特定媒介中的传播速度称为声速。
声速取决于媒介的性质,通常以米/秒(m/s)为单位。
•声压级:声音的强度通过声压级来表示,单位为分贝(dB)。
•声纳:声纳是一种用于测量水下声音的设备,利用声音在水中传播的原理。
3. 声音的传播声音的传播是指声波在空气或其他媒介中的传递过程。
声波通过分子之间的相互作用来传播,当空气中的分子被振动时,它们会传递振动能量,从而形成声波。
声音的传播受到媒介的性质、温度和湿度等因素的影响。
在固体、液体和气体中,声速的传播速度不同,固体中的声速最大,液体次之,气体最小。
同时,媒介中的温度和湿度也会影响声速的传播。
媒介的密度和压力也会对声音的传播产生影响。
一般来说,密度越高,声速越快,压力越高,声速也越快。
4. 声音的接收声音的接收是指将声波转化为人可以感知的声音信号。
声音接收设备包括麦克风、耳机、扬声器等。
这些设备通过将声波转化为电信号或机械振动来实现声音的接收和放大。
麦克风是一种用于将声音转换为电信号的装置。
当声波到达麦克风时,麦克风中的振动膜会受到声波的作用,产生电信号,然后经过放大和处理,最终转化为可听见的声音。
耳机是一种用于将电信号转化为声音的装置。
当电信号到达耳机时,耳机中的振动单元会受到电信号的作用,产生相应的振动,从而产生声音。
扬声器是一种用于放大和播放声音的装置。