声波(英語:Acoustic wave)是一种通过绝热压缩和减压的方式在介质中传播的能量。用于描述声波的重要量是声压粒子速度粒子位移音强。声波以特定的声速传播,该声速取决于它们通过的介质。声波的一些示例是来自扬声器的可听声音(以声速在空气中传播的波)、地震引起的地面运动(穿过地球的波)或用于医学成像的超声波(穿过身体的波)。

属性编辑

声波方程编辑

声波方程描述了声波的传播。下式是一维声压的声波方程

 
其中
  •  声压,单位为
  •  是波传播方向上的位置,单位为m
  •  声速,单位为米每秒
  •  时间,单位为

粒子速度的波动方程具有相同的形状,如下式

 
其中

对于会损失声波的传播媒介,需要应用更复杂的模型以考虑频率衰减和相速度。此类模型包括包含分数导数项的声波方程,另请参见声的衰减

达朗贝尔给出了无损波动方程的一般解。对于声压,一个解决方案是

 
其中
  •  角频率,单位为rad/s
  •  是时间,单位为
  •  是以 rad·m -1为单位的波数
  •  是系数,无单位

相位编辑

在行波中,压力和质点速度同,这意味着两个量之间的相位角为零。

使用理想气体定律可以很容易地证明这一点

传播速度编辑

波象编辑

声波是弹性波,可表现出衍射反射干涉等现象。另外需要注意的是,空气中传播的声波沿着相同的方向振荡,因此没有极化

干涉编辑

干扰是两个或更多波的添加,导致新的波型。当两个扬声器传输相同的信号时,可以观察到声波的干扰。在某些位置会发生相长干扰,使局部声压加倍。并且在其他位置发生相消干涉,导致局部声压为零帕斯卡。

驻波编辑

反射编辑

吸收编辑

分层媒介编辑

参见编辑

参考资料编辑