声波是横波还是纵波
在弹性介质中,只要波源所激起的纵波的频率在20-20000 Hz之间,就能引起人的听觉,这一频率范围内的振动称为声振动,由声振动所激起的纵波称为声波。
声波借助各种介质向四面八方传播。声波通常是纵波,也有横波,声波所到之处的质点沿着传播方向在平衡位置附近振动,声波的传播实质上是能量在介质中的传递。
简介
声波是声音的传播形式,发出声音的物体称为声源。声波是一种机械波,由声源振动产生,声波传播的空间就称为声场。人耳可以听到的声波的频率一般在20Hz(赫兹)至20kHz之间。
声波可以理解为介质偏离平衡态的小扰动的传播。这个传播过程只是能量的传递过程,而不发生质量的传递。如果扰动量比较小,则声波的传递满足经典的波动方程,是线性波。如果扰动很大,则不满足线性的声波方程,会出现波的色散,和激波的产生。
振幅
表示质点离开平衡位置的距离,反映从波形波峰到波谷的压力变化,以及波所携带的能量的多少。高振幅波形的声音较大;低振幅波形的声音较安静。
周期
描述单一、重复的压力变化序列。从零压力,到高压,再到低压,最后恢复为零,这一时间的持续视为一个周期。如波峰到下一个波峰,波谷到下一个波谷均为一个周期。
频率
声波的频率是指波列中质点在单位时间内振动的次数。以赫兹(Hz)为单位测量,描述每秒周期数。例如,440 Hz 波形每秒有 440 个周期。频率越高,音乐音调越高。
相位
表示周期中的波形位置,以度为单位测量,共 360º。零度为起点,随后 90º 为高压点,180º 为中间点,270º 为低压点,360º 为终点。相位也可以弧度为单位。弧度是角的国际单位,符号为rad。
由于两条射线从圆心向圆周射出,形成一个夹角和夹角正对的一段弧。当这段弧长正好等于圆的半径时,两条射线的夹角的弧度被定义为1rad。当半径一定时,圆心角正比于弧长。于是,可以用弧长与半径的比值表示角度。而弧长与半径的国际单位都是m,在计算二者之比时要约掉,因此弧度制实质上就是用实数表示角度的单位制,单位rad纯粹是为了表述方便人为给出的。因此,在实际求解中符号rad一般直接省略。
波长
表示具有相同相位度的两个点之间的距离,也是波在一个时间周期内传播的距离。以英寸或厘米等长度单位测量。波长随频率的增加而减少。
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