звук дисперсия, скоростта фаза на монохроматични акустични вълни от честотата. Дисперсия е основателна причина за промяна на формата на звуковата вълна (акустична пулс) по време на разпространението му в средата. Дисперсия различи звука от физичните свойства на средата и дисперсията на звук се дължи на наличието на телесни граници, в които се разпространява звуковата вълна и от свойствата на тялото е независима.
Дисперсията от първи тип на звука може да бъде предизвикано от различни причини. Най-важният случай на дисперсия на звука, свързани с процесите на релаксация (вж. По-долу) се срещат в средата по време на преминаването на звукови вълни. Механизъм на възникване на релаксация на звук дисперсия може да се обясни по примера на полиатомен 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. Преходът от енергията на звуковата вълна (т.е.. Д. От постъпателно движение) с вътрешния степени на свобода (т.е.. Д. До вибрационното и въртеливо движение) не се развива мигновено, но след известно време, наречен време за релаксация тон. 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 звукова вълна е малък в сравнение с т (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-голям, отколкото тон (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. Тя също така ще бъде по-малко, отколкото в случай на високи честоти. С други думи, в диапазон от честоти в близост до честота релаксация равно на р w = 1 / т. скоростта на звука се увеличава с увеличаване на честотата, т.е.. д. е налице така наречената положителна дисперсия. Ако c0 - скоростта на звука при ниски честоти (тегл «1), и в ¥ - при много високи честоти (тегл» 1), скоростта на звука за произволна честота се описва с формула
Поради необратимостта на енергия преразпределителни процеси в тези честотни региони, където има дисперсия на звука, има повишена абсорбция на звука.
Релаксиращ звук дисперсия може да бъде не само в газове и течности. когато тя е свързана с различни междумолекулни процеси в електролитни разтвори. смеси, в които под въздействието на звука може да бъде химически реакции между компонентите. в емулсии. и някои твърди вещества.
Големината на разпространението на звука може да бъде доста по-различно в различни вещества. Например, въглероден диоксид в дисперсията от порядъка на 4%, в бензен
10%, в морска вода е по-малко от 0.01%, и високо вискозни течности и високо полимерни съединения в скоростта на звука може да се промени от 50%. Въпреки това, в повечето вещества дисперсия на звука е много малко количество и нейното измерване е доста сложна. Честотният диапазон. където има дисперсия на звука е различен за различните вещества. По този начин, във въглероден двуокис при атмосферно налягане и температура от 18 ° С честотата на релаксация е 28 кХц, при 120 кХц морска вода. В съединения като въглероден тетрахлорид. бензен, хлороформ и др. област релаксация се намира в района на 10 9-10 10 Hz честотен диапазон, където конвенционални техники ултразвуково измерване и не се прилага звук дисперсия може да се измери само с помощта на оптични методи.
За звук разрез първо същия тип, но не и с такъв характер, на спокойствие да доведе топлопроводимост и вискозитет на средата. Тези видове разпространението на звука благодарение на обмена на енергия между областите на сгъстяване и разреждане на звукова вълна и са особено важни за micrononhomogeneous медии. звук дисперсия може да се прояви и в среда 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 разпространението на звука и да се увеличи усвояването на звука.
Вторият тип дисперсия на звука е "геометрична" дисперсия. поради наличието на граници на тялото или размножителна среда. Тя се появява в разпространението на вълните в пръчки, плочи, във всички акустични вълноводи. 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 вълната е винаги по-голяма от нормалната скорост на звука в свободна среда и намалява с увеличаване на честотата ( "отрицателен" дисперсия).
И двата вида разпространението на звука води до разпространение на вълната, тъй като се разпространява. Това е особено важно за подводна акустика. атмосферни акустика и geoacoustics. който се занимава с разпространението на звука на дълги разстояния.
Литература 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; Физическо акустика. изд. Уилям Mason, Lane. от английски език. т 2 часа А, М. 1968 ..; Fabelinskii IL Molecular разсейване на светлината. М. 1965.
Също така, можете да научите за.
Свързани статии