1、1,第四章 声波 (Sound wave),习题：3，8，9，12，14，16,频率在2020000Hz的机械纵波可以引起人的听觉，称为声波。频率低于20Hz的机械波称为次声波（亚声波）。频率高于20000Hz的机械波称为超声波。,2,第一节 声波的基本性质 一 、声压 1、声压 当声波在介质中传播时，介质的密度作周期性变化，稠密时压强大，稀疏时压强小。介质中某一点的压强与无声波通过时的压强之差，称为该点的瞬时声压，单位是N/m-2。,根据理论计算，简谐声波的声压方程为：,3,声压幅值：,声压在一个周期的方均根幅值称为有效声压，用pe表示,pe为可测值。,4,二、声特性阻抗,Z称为介质的声阻抗
2、，单位是kg/(m2s)或Pas/m。,表4-1中列出了几种介质的声速、密度和声阻抗,5,三、声强 单位时间内通过垂直声波传播方向的单位面积的声波能量，称为声强。,声强为：,声波在传播过程中，遇到两种声阻抗不同的介质界面时，会发生反射和折射现象，并遵守波的反射和折射定律。设入射、反射和折射角分别为i，i和r，两种介质中的声速分别为u1和u2，则,6,由此可知，当两种介质的声阻抗相差较大时，反射强，透射弱；声阻抗相近时，透射强，反射弱。,理论证明在垂直入射的条件下，反射波的强度与入射波的强度之比(反射系数 ar )和透射波的强度与入射波的强度之比(透射系数at )分别为：,7,第二节 声强级和响
3、度级 一、声强级,对于给定可闻频率，声强均有上下两个限值，低于下限值的声强不能引起听觉，为听阈；高于上限值的声强只能引起痛觉，为痛阈。,由听阈线、痛阈线、20Hz和20kHz线所围成的区域，称为听觉域。,8,在声学中通常采用对数标度来量度声强，称为声强级，单位为贝尔(B)，分贝(dB=1/10B)。通常取1000Hz声音的听阈值I0 = 10-12W/m-2作为标准参考声强，任一声波的声强I与标准参考声强I0的比值的对数，即为其声强级，用LI表示。,为了区分各种不同声音响度的大小，选用1000Hz声音的响度作为标准，将其他频率声音的响度与此标准相比较，只要它们的响度相同，它们就有相同的响度级。
4、对于1000Hz的声音，它的强度级在数值上等于响度级， 响度级的单位是方(phon)。,二、响度级,9,10,第三节 多普勒效应 由于声源或观测者相对于介质运动，造成观测频率与声源频率不同的现象，称为多普勒效应。,2. 声源静止观察者运动 S=0，O 0 .,如观察者背离静止声源运动,1. 声源和观察者相对介质静止S=O=0 。,11,3. 观测者静止声源运动 O =0 ，S 0。当波源以速度S向着观测者运动时一个周期T内波源运动了S T，观测者看来，波长缩短为：,如观测者背离静止波源运动,波在介质中传播的速度不变，所以观测 到的频率为：,12,4. 波源和观测者同时相对于介质运动,如果波源速
5、度和观测者速度不共线,多普勒频移：由多普勒效应引起的接收频率的变化。,13,多普勒效应的应用D型超声,设作为静止声源的探头发射超声波的频率和声速分别为v0和u ，血管中随血流以速度 运动着的红细胞接收到的频率为v ,由红细胞反射回来的超声波被静止的探头接收，这些红细胞相当于以 运动着的声源，探头接收到的频率v 为,14,探头发出的超声波频率与接收的回波频率之差，即多普勒频移 v为,可以算出血流速度。,因为u cos，所以,15,第四节 超声波及其医学应用 一、超声波的特性 1. 传播特性 (1) 方向性好：频率高，波长短，衍射现象不明显 (2) 强度高 (3) 对液体和固体穿透力强 (4) 遇到介质分界面时有明显反射 2. 与物质作用的特性 (1) 热作用 (2) 机械作用 (3) 超声空化作用,16,此外，还有化学作用、生物作用等。超声与物质的作 用被广泛应用于超声技术，如清洗、杀菌、制药和治疗等 方面。,
