声波

  此條目介紹的是声学中的声波现象。关于广义上的声，请见「声音」。

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、粒子位移和音强。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

声波方程

声波方程描述了声波的传播。下式是一维声压的声波方程

$${\partial ^{2}p \over \partial x^{2}}-{1 \over c^{2}}{\partial ^{2}p \over \partial t^{2}}=0$$

其中

• $p$是声压，单位为帕
• $x$是波传播方向上的位置，单位为m
• $c$是声速，单位为米每秒
• $t$是时间，单位为秒

粒子速度的波动方程具有相同的形状，如下式

$${\partial ^{2}u \over \partial x^{2}}-{1 \over c^{2}}{\partial ^{2}u \over \partial t^{2}}=0$$

其中

• $u$是粒子速度，单位为m/s

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

$$p=R\cos(\omega t-kx)+(1-R)\cos(\omega t+kx)$$

其中

• $\omega$是角频率，单位为rad/s
• $t$是时间，单位为秒
• $k$是以 rad·m ^-1为单位的波数
• $R$是系数，无单位

相位

在行波中，压力和质点速度同相，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

波象

声波是弹性波，可表现出衍射、反射和干涉等现象。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

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。