|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Поглощение звука | Поглощение звука (далее П), превращение энергии звуковой волны в другие виды энергии, и в частности в тепло; характеризуется коэффициентом поглощения а, который определяется как величина, обратная расстоянию, на котором амплитуда звуковой волны уменьшается в е = 2,718 раз. а выражается в см-1 т. е. в неперах на см или же в децибелах на м (1 дб/м = 1,15×10-3 см-1). П характеризуют также коэффициент потерь e = al/p: (где l — длина волны звука) или добротностью Q = 1/e. Величина al называется логарифмическим декрементом затухания. При распространении звука в среде обладающей вязкостью и теплопроводностью,
 , (1)
где r — плотность среды, с — скорость звука в ней, w — круговая частота звуковой волны, h и x — коэффициент сдвиговой и объемной вязкости соответственно, c — коэффициент теплопроводности, Ср и v — теплоемкости среды при постоянном давлении и объеме соответственно. Если ни один из коэффициентов h, x и c не зависит от частоты, что часто выполняется на практике, то a ~ w2. Если при прохождении звука нарушается равновесное состояние среды, П оказывается значительно большим, чем определяемое по формуле (1). Такое П называется релаксационным (см. Релаксация) и описывается формулой
 ,
где t — время релаксации, c0 и c¥— скорости звука при wt << 1 и при wt > 1 соответственно. В этом случае П сопровождается дисперсией звука. Величина a/f2, где f = w/2p, является характеристикой вещества, определяющей П Она, как правило, в жидкостях меньше, чем в газах, а в твердых телах для продольных волн меньше, чем в жидкостях.
П в газах зависит от давления газа, разрежение газа эквивалентно увеличению частоты. Теплопроводность и сдвиговая вязкость в газах дают в П вклад одного порядка величины. В жидкостях П в основном определяется вязкостью, а вклад теплопроводности пренебрежимо мал. В большинстве жидкостей для П существенны объемная вязкость и релаксационные процессы. Частота релаксации в жидкостях, т. е. величина wр = 1/t, как правило, очень велика и область релаксации оказывается лежащей в диапазоне высоких ультразвуковых и гиперзвуковых частот. Коэффициент П обычно сильно зависит от температуры и от наличия примесей.
П в твердых телах определяется в основном внутренним трением и теплопроводностью среды, а на высоких частотах и при низких температурах — различными процессами взаимодействия звука с внутренними возбуждениями в твердом теле, такими, как фононы, электроны, спиновые волны и пр. Величина П в твердом теле зависит от состояния вещества (в монокристаллах П обычно меньше, чем в поликристаллах), от наличия дефектов, примесей и дислокаций, от предварительной обработки, которой был подвергнут материал. В металлах, подвергнутых предварительной термообработке, а также ковке, прокатке и т.п., П часто зависит от амплитуды звука. Во многих твердых телах при не очень высоких частотах a ~ w, поэтому величина добротности не зависит от частоты и может служить характеристикой потерь материала. Самое малое П при комнатных температурах было обнаружено в некоторых диэлектриках, например в топазе, берилле, гранате (a ~ 15 дб/см при f = 9 Ггц). В металлах и полупроводниках П всегда больше, чем в диэлектриках, поскольку имеется дополнительное поглощение, связанное с взаимодействием звука с электронами проводимости. В полупроводниках это взаимодействие при определенных условиях может приводить к "отрицательному поглощению", т. е. к усилению звука (см. Усиление ультразвука). С ростом температуры П, как правило, увеличивается.
Наличие неоднородностей в среде приводит к увеличению П В различных пористых и волокнистых веществах П велико, что позволяет применять их для заглушения и звукоизоляции.
Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М., 1957; Михайлов И. Г., Соловьев В. А. и Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 2, ч. А, т. 3, ч. Б, М., 1968—1969: т. 7, М., 1974; Труэлл ., Эльбаум Ч., Чик Б., Ультразвуковые методы в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1972.
А. Л. Полякова.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
Новости 06.11.2024 02:14:44
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
