声学漫谈第一部分.ppt

声学漫谈 主讲人: 苏晓星 本课程教学目的: 通过本课程的学习, 能对声学的基本原理与应用、声学各分支的研究内容及发展历程及前景等有一个基本的了解。 主要教材 马大猷，杨训仁著，声学漫谈，湖南教育出版社 马大猷著, 现代声学理论基础, 科学出版社 参考资料 关定华, 奇妙的声音世界, 山东教育出版社 M.Padilla, Sound and Light (声与光), 浙江教育出版社 马大猷, 沈壕著，声学手册，科学出版社 杜功焕, 朱哲民, 龚秀芬著，声学基础，南京大学出版社 Robert J. Urick，Principles of Underwater Sound (水声原理)，Peninsula Publishing 注意事项 16周, 32学时 考核方法：平时成绩+期末考试成绩 联系方式：光波楼310，电 第一章 绪论 1. 声音和声学的基本概念 我们生活在声音的世界里 自然界中的声音 人类活动产生的声音，音乐，语言，噪声 声和音的概念 声 (1)人耳能够感觉到的声波的作用 (2)任何弹性介质中传播的扰动, 机械波 音 “声成文谓之音” 能引起有音调的感觉的声波，有意义的声 大音希声，大象无形 ——《老子》第四十一章 大方无隅，大器晚成，大音希声，大象无形 最方正的东西,反而没有棱角; 最贵重的器物, 总是最后制成 (真正有才华、成大器的人往往成熟较晚) ; 至美的乐音，至美的形象已经到了和自然融为一体的境界，反倒给人以无音、无形的感觉 . 听觉一直是一个非常热闹的研究方向，是物理学、生理学、心理学的交叉学科， 也是声学里唯一得了诺贝尔奖的一个分支学科 贝克西（Békésy,Georg von) 匈牙利-美国物理学家，研究听觉机理而获得1961年诺贝尔医学及生理学奖 与声学有关的几个概念 声学、声信息、声学技术、声学艺术 声学(Acoustics) 研究声波的产生、传播、接收和效应的科学, 关于声音的学问 声学是物理学的最古老的分支之一，其研究方法和物理其他分支有共同之处 声信息 声波探测 地球上几乎所有的物体都可以用声波探测 声波是目前海洋内部远距离探测与通信的唯一有效手段 (中微子探测???) 语音是人与人之间交流最有效的手段 (人与人之间的交流和沟通70%是通过语言的方式 有效的完成 ，“未见其人，先闻其声”) 语音同样是人与机器之间交流的有效手段 (人机交互: Human machine interaction) 声学技术 声学技术 声学技术 声学技术 声学技术 声学技术 声学艺术 声是弹性介质中传播的机械波 2. 声波的物理描述 描述声波的基本概念 连续介质 无限多连续分布的物质点 （包含大量分子的小体积元） 声场 存在声音的空间 声压 声场中声音产生的压力扰动 单位：Pa(帕) N/m2 bar(巴) = 100kPa 振动 频率 单位时间里波动的次数 单位 Hz次/秒 赫兹 周期 振动一周的时间 波长 波动一次传播的距离 声速 声速等于波长乘以频率 振幅 3.声学的历史 声学是研究声音的科学，是物理学的一个分支，它有悠久的历史，又充满了发展活力 灿烂的古代声学 最早的声音的研究：自然的声音、人类的声音、语言、音乐、乐器，房间的声学特性 声波和水波的类比，大量声学现象的发现和应用，建筑声学(天坛的回音壁) 音乐 大量出土的古代乐器 乐律：三分损益法 (春秋时期管仲) 1581年明朝王子朱载堉创立十二平均律 Chinese Traditional Instrument 经典声学，17-19世纪 精密的测量，数学的应用 波动方程为标志的理论体系的建立 各种实际问题的应用 1643年伽利略建立音高和频率的关系 声速测量，1635年贾森测得空气中声速480m/S，1738年得到比较准确的值 1660年波义尔实验证明声不能在真空中传播 经典声学，17-19世纪 1687年牛顿推导声波速度公式(等温)，1816年拉普拉斯得到绝热声速公式 1713年泰勒提出弦的振动方程，伯努力、达朗贝尔、欧拉建立了声波波动方程 1816年拉普拉斯测量水中声速 1850年克希霍夫完成板的振动理论 经典声学，17-19