当前课程知识点:大学物理1 (力学、热学) > 期末考试 > 期末考试--期末考试Part3 > 7.6 声波
下面我们讨论一种 经常见到的机械波
就是声波
气体中的声波 是每一个局部气体按照声频
快速的压缩和膨胀 所形成的纵波
我们看一下声音的速度
由于声音的频率很高
局部气体 来不及与周围气体交换热量
所以声波的传播过程 可以看成是绝热过程
这个局部的气体 跟外界的气体不发生热交换
由此可以导出理想气体中的声速
u等于根号γRT/μ
其中的γ是气体比热比 我们在热学中介绍
T是气体的温度
μ是气体的摩尔质量 R是普适气体常量
我们按照这个式子
我们可以计算空气中的声速
结果是331m/s
与实验结果331.5m/s符合的很好
为了方便
通常我们把声波的强弱 用声强级来表达
对于某一声强I的声强级 是这样定义的
L声强级 等于10倍的以10为底的对数 I比上I0
单位是dB 分贝
其中的I0呢 就是当频率为1000Hz的时候
你刚刚能听到的那个声音的强度
10的-12次方W每平方米
好 这是声强级的定义
日常生活环境中 声强级一般不超过60dB
超过90dB就属于噪声了
一般炮声大概是120dB
应该注意 声强可以叠加
两个声源发出的声音的强度可以叠加
但是声强级不能直接叠加
我们按照声强级的定义
在与声强级各为L的N个声源等距离那个地方测量
如果用I代表与声强级L对应的声强
那么总的声强级应该是这样
N乘上I 比上I0 取对数乘上10
这是总的声强级 I乘上N是总的声强 要取对数的
计算结果是这样的
10lgI/I0 再加上10倍的lgN
做一下 应该是原来的每一个的声强级
10lgI/I0 加上10倍的lgN
它不是简单乘上N
你比如 我把两个声强级各为30dB的喇叭放在一起
总的声强级不是2乘30 而是33dB
33分贝
这个要注意
好 在声波中 用途最大是超声波
频率大于20KHz的声波 我们叫超声波
超声波有很多用途
比如 超声探伤B超和D超
B超是通过超声波进入人体之内
各个器官的反射 来检测病变的位置
D超声波的多普勒效应来检测
还有声呐
超声焊接 切割 手术 这属于功率超声
还有加湿器 声致发光等等
下面我们看一个视频 压电超声喷泉
压电超声喷泉
该实验利用强超声的非线性效应
将水喷出而形成喷泉
这是压电片
电源提供高频电压频率约1.7MHz
功率30W
压电片在高频电压的作用下产生机械振动
从而使水面隆起形成喷泉
并能将水打散形成水雾
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