聲波為什么會(huì)減損？

熱心網(wǎng)友：聲波 sound wave 彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波，即介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、介質(zhì)內(nèi)部的壓強(qiáng)或密度的擾動(dòng)在介質(zhì)中逐點(diǎn)傳播的過(guò)程。聲音是聲波作用于人耳引起的感覺(jué)。聲波按頻率可分為次聲波、可聽聲波和超聲波3種。次聲波的頻率范圍為10-4～20赫，可聽聲波的頻率范圍為20～2×104赫，超聲波的頻率范圍為2×104～1012赫以上，頻率在1012赫以上的聲波稱為特超聲波。只有可聽聲波才能引起人耳的聽覺(jué)。 聲源 能發(fā)射聲波的振動(dòng)體的總稱，通常是振動(dòng)的固體（如板、桿、膜、弦等）或振動(dòng)的空氣柱（如哨、笛等），前者稱機(jī)械聲源，后者稱空氣動(dòng)力聲源。自然界存在各種各樣的聲源，人們還制造了用于不同目的的人工聲源，如各種樂(lè)器、揚(yáng)聲器、電致伸縮和磁致伸縮換能器等電聲轉(zhuǎn)換器件。除上述宏觀聲源外，在固體內(nèi)部發(fā)生的微小動(dòng)力變化也能發(fā)聲，例如范性形變引起的整體沉陷、位錯(cuò)破裂、微小斷口的擴(kuò)展等，這些發(fā)聲一般都是脈沖式發(fā)聲。 聲源的主要特性包括頻率特性、發(fā)射聲功率和聲發(fā)射的指向性等。一般聲源能發(fā)射各種頻率的聲波，對(duì)聲波進(jìn)行頻譜分析和測(cè)量是研究聲源特性的重要方面。單位時(shí)間內(nèi)從聲源發(fā)射出來(lái)的平均能量稱為聲源的聲功率。一般的聲源所發(fā)射的聲波在不同方向上有不同的強(qiáng)度，研究和測(cè)量聲發(fā)射的指向性對(duì)聲波的利用無(wú)疑極為重要。 聲速 聲擾動(dòng)或振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度稱為聲速，聲速一般由介質(zhì)的性質(zhì)和溫度等因素確定。對(duì)線性聲波（波動(dòng)過(guò)程中自變量與應(yīng)變量成線性關(guān)系，例如質(zhì)點(diǎn)所受的恢復(fù)力與位移成正比），聲速與振幅無(wú)關(guān)，對(duì)非線性波（自變量與應(yīng)變量的關(guān)系中包括高于一次的項(xiàng)，聲速不僅由介質(zhì)性質(zhì)確定，而且還與振幅有關(guān)。大振幅的聲波常表現(xiàn)出非線性。1大氣壓、20攝氏度時(shí)空氣中聲速的計(jì)算值為340米／秒，這與實(shí)測(cè)值相符。流體（氣體或液體）中的聲波是縱波，而固體中可同時(shí)存在縱波和橫波（見波），兩者有不同的傳播速度。對(duì)各向異性的固體，橫振動(dòng)方向不同的波一般有不同的傳播速度。 聲壓 在流體介質(zhì)中傳播的聲波屬壓強(qiáng)擾動(dòng)的傳播，當(dāng)有聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，各部分產(chǎn)生壓縮和膨脹的周期性形變，并導(dǎo)致壓強(qiáng)的周期性變化，壓縮時(shí)壓強(qiáng)增大，膨脹時(shí)壓強(qiáng)減小。瞬時(shí)壓強(qiáng)與靜壓強(qiáng)的差值稱為瞬時(shí)聲壓，壓強(qiáng)周期性變化的峰值稱峰值聲壓，瞬時(shí)聲壓對(duì)時(shí)間的方均根值稱為有效聲壓，通常所說(shuō)的聲壓均指有效聲壓。聲壓是聲學(xué)測(cè)量中的一個(gè)基本量，單位為帕。實(shí)際中常用聲壓級(jí)Lp來(lái)描述聲音的強(qiáng)弱，聲壓級(jí)的定義為： 式中P為有效聲壓，P0為基準(zhǔn)聲壓，對(duì)空氣中的聲波，P0＝2×10-5帕。上式中的對(duì)數(shù)是以10為底的常用對(duì)數(shù)。聲壓級(jí)的單位為分貝。 聲能 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，引起介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和介質(zhì)的形變，其動(dòng)能和勢(shì)能的總和稱聲波的能量。單位體積中的聲能稱聲能密度。聲波傳播時(shí)伴隨著聲能的傳遞，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一截面的聲能稱聲能通量。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲波傳播方向的單位面積的平均聲能（即平均能流密度）稱為聲強(qiáng)，聲強(qiáng)單位為瓦／米2。聲強(qiáng)通常用聲強(qiáng)級(jí)L量度，聲強(qiáng)級(jí)的定義為： 式中I為聲強(qiáng)；I0為基準(zhǔn)聲強(qiáng)，通常取I0＝10-12瓦／米2，聲強(qiáng)級(jí)單位亦稱分貝。 聲吸收 聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)部分聲能轉(zhuǎn)換成熱能，從而導(dǎo)致聲波減弱的現(xiàn)象。有多種原因造成聲吸收：①流體介質(zhì)的粘滯性，聲波引起的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)因受粘滯力作用而衰減，稱為聲波的粘滯吸收。②介質(zhì)的導(dǎo)熱性，當(dāng)介質(zhì)中存在聲波時(shí)，介質(zhì)發(fā)生壓縮和膨脹的周期性變化，壓縮區(qū)使溫度升高，膨脹區(qū)溫度下降，于是在壓縮區(qū)和膨脹區(qū)間產(chǎn)生溫度梯度，引起不可逆的熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致聲能的耗散，稱為聲波傳導(dǎo)吸收。③介質(zhì)內(nèi)部存在的弛豫過(guò)程。介質(zhì)中無(wú)聲波時(shí)，介質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、可逆化學(xué)反應(yīng)和介質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)等都處于平衡狀態(tài)；當(dāng)存在聲波時(shí)，平衡狀態(tài)遭破壞，建立新的平衡需要時(shí)間，稱為弛豫過(guò)程，弛豫過(guò)程伴隨著熵的增加，這意味著有規(guī)聲能向無(wú)規(guī)熱能的轉(zhuǎn)化，稱為聲波弛豫吸收。 聲吸收不僅取決于介質(zhì)本身的性質(zhì)，而且還與頻率有關(guān)。研究空氣、海水、地殼和各種建筑材料的聲吸收情況有重要實(shí)際意義，是建筑設(shè)計(jì)、聲響技術(shù)、地震波應(yīng)用等方面必須考慮的因素。此外，通過(guò)介質(zhì)對(duì)聲波的宏觀吸收規(guī)律可探索與分子運(yùn)動(dòng)有關(guān)的介質(zhì)特性，這是分子聲學(xué)所要研究的內(nèi)容。