скоростта фаза на монохроматични акустични вълни от честотата. D. часа. е причина за промяна на формата на звуковата вълна (акустична пулс) по време на разпространението му в средата. Разграничаване D. часа. поради физичните свойства на средата и D часа. граници, поради наличието на тялото, в което се разпространява звуковата вълна и от свойствата на тялото е независима.
D. часа. първият тип могат да бъдат причинени от различни причини. Най-важните случаи на АД. свързани процеси за релаксация (вж. по-долу) се срещат в средата по време на преминаването на звукови вълни. Механизмът на възникване на релаксация на АД. Можете да намерите пример за полиатомни газ. Когато разпространение на звука в молекулите на газове извършва транслационно движение. Ако елементарен газ, няма други движения, отколкото бутални, газови атоми не могат да изпълняват. Ако поливалентен газ, могат да се появят молекулите в сблъсквания между въртеливо движение на молекулите, както и вибрационното движение на атомите, съставляващи молекулата. В тази част на енергията на звукова вълна се изразходват в възбуждане на вибрационни и ротационни движения. Енергията на преход от звуковата вълна (т.е.. Д. От постъпателно движение) на вътрешните степени на свобода (т.е.. Д. Към вибрационна и въртеливо движение) не се случва мигновено, но след известно време, наречена т на време за релаксация. Този път се определя от броя на сблъсъци, които трябва да се появят между молекулите да преразпределя властта между всички степени на свобода. Ако периодът на звуковата вълна е малко в сравнение с τ (висока честота), срокът за вълни вътрешните степени на свобода не разполага с време, за да бъдат развълнувани и преразпределение на енергия не са имали време да се случи. В този случай, газът ще се държи така, сякаш няма вътрешни степени на свобода не. Ако периодът на звуковата вълна е много по-голяма, отколкото τ (бас), през периода на вълна енергия на постъпателното движение на път да преразпределя по вътрешните степени на свобода. Енергията на постъпателното движение ще бъде по-малко, отколкото в случаите, когато вътрешните степени на свобода не биха били. Тъй като газът се определя от еластичността на енергията се дължи на транслационно движение на молекулите, следва, че еластичността на газ, а оттам и скоростта на звука, също ще бъде по-малък, отколкото в случая на високи честоти. С други думи, в диапазон от честоти, близки до честота релаксация равен ωr = 1 / τ, скоростта на звука се увеличава с увеличаване на честотата, т.е.. Е. Има така наречената положителна дисперсия. Ако c0 - скорост на звука при ниски честоти (ωτ «1) и c∞ - при много високи честоти (ωτ» 1), скоростта на звука за произволна честота се описва с формула
Поради необратимостта на енергия преразпределителни процеси в тези честотни региони, където има DA часа. налице е повишен усвояване на звука.
Релаксация D. часа. То може да бъде не само в газове и течности, когато тя е свързана с различни междумолекулни процеси, електролитни разтвори, в смеси, в които под въздействието на звука може да бъде химическа реакция между компонентите в емулсиите, както и някои твърди вещества.
Стойността на АД. Тя може да бъде доста по-различно за различните вещества. Например, във въглероден диоксид от около 4% от стойността на дисперсията в бензен звук дисперсия 10%, по-малко от 0.01% в морска вода, и високо вискозни течности, и високи полимерни съединения в скоростта на звука може да се променя от 50%. Въпреки това, в повечето вещества D. часа. много малко количество и нейното измерване е доста сложна. Честотният диапазон, в който случай на D .. Също така е различна за различните вещества. По този начин, във въглероден двуокис при атмосферно налягане и температура от 18 ° С честотата на релаксация е 28 кХц. в морската вода 120 кХц. В съединения като въглероден тетрахлорид, бензен, хлороформ и др. Релаксация област попада в честотната област от порядъка на 10 9-10 10 Hz на. където конвенционални ултразвукови методи за измерване не са приложими и D. часа. Това може да се измери само с помощта на оптични методи.
От D. часа. Първата същия тип, но не и с такъв характер, на спокойствие да доведе топлопроводимост и вискозитет на средата. Тези видове реклама. благодарение на обмена на енергия между областите на сгъстяване и разреждане на звукова вълна и са особено важни за micrononhomogeneous медии. D. часа. Това може да се прояви и в комуникация с разпръснатите нехомогенности (резонатори) като вода, съдържащ газови мехурчета. В този случай, когато звук честота близка до резонансната честота на балона, част от енергията на звукова вълна отива в възбуждащите вибрации на мехурчета, което води до D. часа. и на увеличението на поглъщане на звука.
Вторият тип АД. Това е "геометричен" дисперсия поради наличието на граници на тялото или размножителна среда. Тя се появява в разпространението на вълните в пръчки, плочи, във всички акустични вълноводи (Вж. Акустичната вълна). Дисперсията се наблюдава за скоростта на огъване вълни в тънки плочи и профили (прът или плоча дебелина трябва да бъде много по-малки от дължината на вълната). Когато огъване тънък прът огъване еластичност е по-малък е сгъваем участък. По време на размножаване на огъване вълна дължината на огъване единица определя от дължината на вълната. Следователно, намалява дължина на вълната (честота увеличава) увеличава еластичността и следователно скоростта на разпространение на вълната. Скоростта на фаза на тази вълна е пропорционална на корен квадратен от честотата, т.е.. Е. има положително отклонение.
Ако звук размножаване в звуково поле вълноводи може да бъде представена като наслагване на нормални скорости фаза вълна на правоъгълен вълновод с твърди стени имат формата
където п - брой на нормален режим (п = 1, 2, 3), с - скоростта на звука в свободното пространство, г - ширината на вълновода. Скоростта на фаза на нормален режим (Вж. Нормални вълни), винаги е по-голяма от скоростта на звука в свободна среда, както и намалява с увеличаване на честотата ( "негативна" дисперсия).
D. часа. И двата вида води до разпространение на вълната, тъй като се разпространява. Това е особено важно за подводните акустиката (Вж. Hydroacoustics), атмосферни акустика (Виж. Атмосферни акустика) и geoacoustics (Виж. Geoacoustics), която се занимава с разпространението на звука на дълги разстояния.
Lit:. Бергман Л. Ултразвук и приложението му в областта на науката и технологиите, транс. с него. 2nd Ed. М. 1957; Михайлов IG VA Соловьов и Syrnikov YP Основи на молекулни акустика, М. 1964; Физическа акустика, Ed. Уилям Mason, Lane. от английски език. т 2 часа А, М. 1968 ..; Fabelinskii IL Molecular разсейване на светлината, М. 1965.
Свързани статии