文档介绍：第五章 波 动
1、了解机械波的形成及传播规律。
2、掌握声学的基本概念及其物理意义；
3、理解多普勒效应及其应用
4、掌握超声波的特性及其医学应用。
本章的基本要求
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振 动
振动：任何
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介质元的振动动能为
介质元的弹性势能为
总的机械能为
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波的能量密度(energy density)
——介质单位体积中的波的能量：
平均能量密度——能量密度在一个周期内的平均值：
波的平均能量密度与振幅的平方、频率的平方、
介质的密度成正比。适用于纵波与横波。
结论
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二、波的强度（intensity of wave）
波的强度：单位时间内通过垂直于波的传播方向单位面积平均能量，也称为平均能流密度。
设平面 S 与波线垂直，则在一个周期 T 内通过S 的能量即为体积 SuT 所含的能量 ， 则波的强度为：
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第五节 声 波
声 波：20Hz-20KHz的机械纵波，可引起人类的听觉。
次声波(infrasonic wave)：频率低于20Hz的机械波。
超声波(ultrasonic wave)：频率高于20000Hz的机械波。
一、声压和声强
1、声 压（sonic pressure）
瞬时声压：介质中某点的压强与无声波传播时的压强
之差（声压与空间和时间有关）。
u→ρ→p→p´-p
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声 幅：
声波为平面简谐波的声压方程
2、声阻抗 Z( acoustic impedance)
振 速
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3、声强(intensity of sound)
声强(声波的强度)：单位时间内通过垂直于声波的 传播方向的单位面积的声波的平均能量。
公式：
单位：W/m2。
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强度反射系数：
强度透射系数：
Z1 、Z2 相差较大时，反射强，透射弱
Z1 、Z2 相差较小时，透射强，反射弱
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声强级
声强
频率
二、听觉域(threshold of hearing)
1、听阈：同一频率可引起听觉的最低声强。
听阈线：听阈随频率而变化的曲线。
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声强级
声强
频率
2、痛 阈：人耳能忍受的最高声强。
痛阈线：痛阈随频率而变化的曲线。
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声强级
声强
频率
3、听觉域(auditory region)：由听阈线、痛阈线、20Hz和 20KHZ线所围区域。
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设:1贝尔（B）=10分贝（dB）.
1、声强级（贝尔B）：
定义:I0＝10-12W·m-
三、声强级和响度级
几种典型声音的声强级：
聚焦超声波的声强级—210 dB
炮声的声强级—110 dB
细语—10 dB
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2、响 度 ：人耳对声音强弱的主观感觉。(音量)
响度级 ：人耳能听到的响度等级。单位：方
等响曲线：频率不同、响度级相同的点组成的曲线.
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声强级
声强
频率
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例题：如果超声波经由空气传入人体，问进入人体的声波强度是入射前的百分之几？如果经由蓖麻油（Z=×--1）传入人体，则进入声波的强度又是入射前强度的百分之几？
解：经由空气进入时
，
％。
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％。
经由蓖麻油进入时
说明为什么在利用超声波进行人体扫描或治疗时在探头表面谷体表之间要涂抹油类物质或液体耦合剂。
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第六节 多 普 勒 效 应
发射频率
接收频率
人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？
接收频率——单位时间内观测者接收到的振动次数或 完整波数.
讨论
只有波源与观察者相对静止时才相等.
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一、多普勒效应
由于波源或观测者相对于介质运动，造成观测频率与波源频率不同的现象，称为多普勒效应。
机械波的多普勒效应称为经典多普勒效应。
由奥地利物理学家多普勒（）
首先提出。
假设波源和观测者的运动方向与波传播方向共线，波源和观测者相对于介质的速度分别为 ，波速为u，波源和观测者观测