声学的分支学科

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所属分类:声学科普
摘要

简要介绍声学的分支学科——波动声学,射线声学,统计声学的相关概念。

声学的分支学科

与光学相似,在不同的情况,依据其特点,需要运用不同的声学方法进行研究。

波动声学也称物理声学,它是使用波动理论研究声场的学科。在声波波长与空间或物体的尺度数量级相近时必须用波动声学分析。其主要内容是研究声的反射、折射、干涉、衍射、驻波、散射等现象。

在封闭空间(例如室内,周围有表面)或半关闭空间(例如在水下或大气中,有上、下界面),反射波的互相干涉要形成一系列的固有振动(称为简正振动方式或简正波)。简正方式理论是引用量子力学中本征值的概念并加以发展而形成的。

射线声学或称几何声学,它与几何光学相似。主要是研究波长非常小时,能量沿直线的传播的规律。即忽略衍射现象,只考虑声线的反射、折射等问题。这是在许多情况下都很有效的方法。例如在研究室内反射面、在固体中作无损检测以及在液体中探测等时,都用声线概念。

统计声学主要研究波长非常小,在某一频率范围内简正振动方式很多,频率分布很密时,忽略相位关系,只考虑各简正方式的能量相加关系的问题。赛宾公式就可用统计声学方法推导。统计声学方法不限于在关闭或半关闭空间中使用。在声波传输中,统计能量技术解决很多问题,就是一例。

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