超聲波的反射和折射

1、超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射 聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，在兩個(gè)介質(zhì)的分界面上一部分聲波被反射，另一部分透射過質(zhì)的分界面上一部分聲波被反射，另一部分透射過界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。這樣的兩種情況界面，在另一種介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。這樣的兩種情況稱之為聲波的反射和折射，如下頁圖所示。稱之為聲波的反射和折射，如下頁圖所示。 由物理學(xué)知，當(dāng)波在界面上產(chǎn)生反射時(shí)，入射由物理學(xué)知，當(dāng)波在界面上產(chǎn)生反射時(shí)，入射角角a a的正弦與反射角的正弦與反射角a a的正弦之比等于波速之比。的正弦之比等于波速之比。當(dāng)波在界面處產(chǎn)生折射時(shí)，入射角當(dāng)波在界面處產(chǎn)生折射時(shí)，入

2、射角a a的正弦與折射的正弦與折射角角b b的正弦之比，等于入射波在第一介質(zhì)中的波速的正弦之比，等于入射波在第一介質(zhì)中的波速c1與折射波在第二介質(zhì)中的波速與折射波在第二介質(zhì)中的波速c2之比，即之比，即0介質(zhì)介質(zhì)1介質(zhì)介質(zhì)2折射波折射波b b入射波入射波a a反射波反射波a a超聲波的反射和折射超聲波的反射和折射21sinsincc b ba a聲波的反射系數(shù)和透射系數(shù)可分別由如下兩式求得：聲波的反射系數(shù)和透射系數(shù)可分別由如下兩式求得：2112211220coscoscoscosccccIIRrabab22211222110coscos4ccccIITtba式中：式中：I0、Ir、It分別為入射

3、波、反射波、透射分別為入射波、反射波、透射波的聲強(qiáng)；波的聲強(qiáng)；a a、b b分別為聲波的入射角和折射角；分別為聲波的入射角和折射角； 1c1、 2c2分別為兩介質(zhì)的聲阻抗，其中分別為兩介質(zhì)的聲阻抗，其中c1和和c2分別為反射波和折射波的速度。分別為反射波和折射波的速度。當(dāng)超聲波垂直入射界面，即當(dāng)超聲波垂直入射界面，即a a=b b=0時(shí)，則時(shí)，則21122112211ccccR2221122114ccccT 由式由式$和式可知，若和式可知，若 1c1 2c2，則反射系數(shù)，則反射系數(shù)R0，透射系數(shù)，透射系數(shù)T1，此時(shí)聲波幾乎沒有反射，全，此時(shí)聲波幾乎沒有反射，全部從第一介質(zhì)透射入第二介質(zhì)；若部從第一介質(zhì)透射入第二介質(zhì)；若 2c2 1c1時(shí)，時(shí)，反射系數(shù)反射系數(shù)R1，則聲波在界面上幾乎全反射，透射，則聲波在界面上幾乎全反射，透射極少。同理極少。同理 1c1 2c2時(shí)，反射系數(shù)時(shí)，反射系數(shù)R1，聲波在界，聲波在界面上幾乎全反射。如面上幾乎全反射。如20水溫時(shí)，水的特性阻抗為水溫時(shí)，水的特性阻抗為 1c1=1.48106Kg/(m2s)，空氣的特性阻抗為，空氣的特性阻抗為 2c2=0.000429106Kg/(m2s)， 1