查看“︁声波”︁的源代码

{{Translating|[[英語維基百科]]||tpercent=50|time=2022-6-24}}
{{about|[[声学]]中的声波现象|广义上的声|声音}}

'''声学波动'''（{{Lang-en|acoustic wave}}），即'''声波'''，是一种在介质中传播的能量，通过[[绝热过程]]增压与减压。用于描述声波的重要物理量有[[声压]]、[[粒子速度]]、[[粒子位移]]和[[音强]]。声波以特定的速度传播，这一速度取决于其通过的介质。从[[扬声器]]播放的[[声音]]（以[[音速|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）和用于医学成像的[[超聲波|超声波]]（穿过身体的波）都属于声波。

== 属性 ==
=== 声波方程 ===
{{main|声波方程}}
{{le|声波方程|Acoustic wave equation}}描述了声波的传播。下式是描述[[維度|一维]][[声压]]的声波方程
:<math> { \partial^2 p \over \partial x ^2 } - {1 \over c^2} { \partial^2 p \over \partial t ^2 }  = 0 </math>
其中
* <math>p</math>是[[声压]]，单位为[[帕斯卡|帕]]
* <math>x</math>是波传播方向上的位置，单位为[[米 (单位)|米]]
* <math>c</math>是[[音速|声速]]，单位为[[米每秒]]
* <math>t</math>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
:<math> { \partial^2 u \over \partial x ^2 }  - {1 \over c^2} { \partial^2 u \over \partial t ^2 }  = 0 </math>
其中
* <math>u</math>是[[粒子速度]]，单位为[[米每秒|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变化。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]]。

[[让·勒朗·达朗贝尔|达朗贝尔]]给出了无损声波方程的一般模型。对于声压，一种模型是
:<math> p = R \cos(\omega t - kx) + (1-R) \cos(\omega t+kx) </math>
其中
* <math>\omega</math>是[[角频率]]，单位为rad/s
* <math>t</math>是时间，单位为[[秒]]
* <math>k</math>是[[波數]]，单位为rad·m <sup>-1</sup>
* <math>R</math>是系数，无单位

=== 相位 ===
{{main|相位}}
在行波中，压力和质点速度同[[相位|相]]，这意味着两个量之间的相位角为零。

使用[[理想气体状态方程|理想气体定律]]可以很轻松地证明这一点
:<math> pV = nRT</math>

其中
*<math>p</math>是[[压力]]，单位为[[帕斯卡 (单位)|帕]]
*<math>V</math>是体积，单位为[[平方米]]
*<math>n</math>是数量，单位为[[摩尔 (单位)|摩尔]]
*<math>R</math>是[[氣體常數|通用气体常数]]，其值为<math display="inline">8.314\,472(15)~\frac{\mathrm{J}}{\mathrm{mol~K}}</math>

考虑体积为<math>V</math>。当声波以该体积传播时，会发生绝热增压和减压。对于绝热变化，包裹声的体积<math>V</math>与压力<math>p</math>存在以下关系
:<math>{ \partial V \over V_m } = { -1 \over \ \gamma } {\partial p \over p_m }</math>
其中，<math>\gamma</math>是无单位的绝热指数，其下标<math>m</math>表示各自变量的平均值。

=== 传播速度 ===
== 波象 ==
声波是弹性波，可表现出[[衍射]]、[[反射 (物理学)|反射]]和[[干涉 (物理学)|干涉]]等现象。另外需要注意的是，空气中传播的[[声音|声波]]沿着相同的方向振荡，因此没有[[偏振|极化]]。

=== 干涉 ===
[[干涉 (物理学)|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。

[https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E9%A7%90%E6%B3%A2 ==驻波==] {{Wayback|url=https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E9%A7%90%E6%B3%A2 |date=20220623054348 }}

=== 反射 ===

=== 吸收 ===

=== 分层媒介 ===

== 参见 ==
{{div col|colwidth=30em}}
*[[声学]]
*{{tsl|en|Acoustic attenuation|声学衰减}}
*{{tsl|en|Acoustic metamaterial|声学超材料}}
*[[聽覺心像]]
*[[音频信号处理]]
*[[拍频]]
*{{tsl|en|Biot–Tolstoy–Medwin_diffraction_model|Biot-Tolstoy-Medwin衍射模型}}
*[[衍射]]
*[[多普勒效应]]
*[[回聲]]
*[[重力波 (流體力學)]]
*[[音乐]]
*[[音符]]
*[[乐音]]
*[[声子]]
*[[音乐声学]]
*[[音高]]
*[[心理声学]]
*[[共振]]
*[[折射]]
*[[反射 (物理学)]]
*[[混響]]
*{{tsl|en|Signal tone|信号音}}
*[[声音]]
*{{tsl|en|Sound localization|声音定位}}
*[[隔音]]
*{{tsl|en|Stereo imaging|立体声成像}}
*{{tsl|en|Structural acoustics|结构声学}}
*[[音色]]
*[[超聲波]]
*[[波动方程]]
*{{tsl|en|One-way wave equation|单向声波方程}}
*{{tsl|en|List of unexplained sounds|无法解释的声音列表}}
{{div col end}}

== 参考资料 ==
{{Reflist}}

{{声学}}
{{Authority control}}
[[Category:声音]]
[[Category:声学]]
[[Category:波动力学]]