理論聲學(xué)-Theoretical-Acoustics課件

理論聲學(xué)

TheoreticalAcoustics課程編號(hào)：31117Z學(xué)時(shí):60學(xué)分:3時(shí)間：星期一,四第3、4節(jié)地點(diǎn)：N313

張海瀾中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所zhanghl@62565811

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2023/8/81理論聲學(xué)(1)緒論理論聲學(xué)

TheoreticalAcoustics課程編號(hào)主要參考書馬大猷，現(xiàn)代聲學(xué)理論基礎(chǔ)，科學(xué)出版社(2004)。杜功煥、朱哲民、龔秀芬著，聲學(xué)基礎(chǔ)(第2版)，南京大學(xué)出版社(2001年)。AllanD.Pierce,Acoustics,McGraw-HillBookCompanyP.M.莫爾斯、K.U.英格特著，理論聲學(xué)(上、下兩冊(cè))，科學(xué)出版社(1984、1986年)。DanRussell/~drussell/Demos.html,2023/8/82理論聲學(xué)(1)緒論主要參考書馬大猷，現(xiàn)代聲學(xué)理論基礎(chǔ)，科學(xué)出版社(2004)。緒論我們生活在聲音的世界里自然界中的聲音人類活動(dòng)產(chǎn)生的聲音，音樂(lè)，語(yǔ)言，噪聲2023/8/83理論聲學(xué)(1)緒論緒論2023/8/23理論聲學(xué)(1)緒論聲和音的概念聲(1)人耳能夠感覺到的聲波的作用(2)任何彈性介質(zhì)中傳播的擾動(dòng),機(jī)械波音能引起有音調(diào)的感覺的聲波，有意義的聲大音希聲，大象無(wú)形——《老子》第四十一章2023/8/84理論聲學(xué)(1)緒論聲和音的概念聲2023/8/24理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)

(Acoustics)研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)的科學(xué),關(guān)于聲音的學(xué)問(wèn)聲學(xué)的研究方法和物理其他分支有共同之處

2023/8/85理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)

(Acoustics)研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應(yīng)聲信息未見其人，先聞其聲幾乎所有的物體可以用聲波探測(cè)聲波是海洋遠(yuǎn)距離探測(cè)的唯一手段語(yǔ)音是人與人之間交流最有效的手段人與機(jī)器之間交流的手段2023/8/86理論聲學(xué)(1)緒論聲信息未見其人，先聞其聲2023/8/26理論聲學(xué)(1)緒聲學(xué)技術(shù)應(yīng)聲學(xué)科學(xué)原理改造人類的物質(zhì)環(huán)境2023/8/87理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)技術(shù)應(yīng)聲學(xué)科學(xué)原理改造人類的物質(zhì)環(huán)境2023/8/27理聲學(xué)藝術(shù)音樂(lè)(Music)利用聲音與人類的主觀反應(yīng)的關(guān)系，滿足人類的精神生活需要2023/8/88理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)藝術(shù)音樂(lè)(Music)利用聲音與人類的主觀反應(yīng)的關(guān)系，滿聲波的定性描述

2023/8/89理論聲學(xué)(1)緒論聲波的定性描述2023/8/29理論聲學(xué)(1)緒論聲是彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波彈性介質(zhì):空氣水(流體)固體真空中沒(méi)有聲波2023/8/810理論聲學(xué)(1)緒論聲是彈性介質(zhì)中傳播的機(jī)械波2023/8/210理論聲學(xué)(1)描述聲波的基本概念連續(xù)介質(zhì)無(wú)限多連續(xù)分布的物質(zhì)點(diǎn)包含大量分子的小體積元聲場(chǎng)存在聲音的空間聲壓聲場(chǎng)中聲音產(chǎn)生的壓力擾動(dòng)單位：Pa(帕)N/m2bar(巴)=100kPa2023/8/811理論聲學(xué)(1)緒論描述聲波的基本概念連續(xù)介質(zhì)無(wú)限多連續(xù)分布的物質(zhì)點(diǎn)包振動(dòng)

頻率單位時(shí)間里波動(dòng)的次數(shù)單位Hz次/秒赫茲周期波動(dòng)一次的時(shí)間波長(zhǎng)波動(dòng)一次傳播的距離聲速聲速等于波長(zhǎng)乘以頻率振幅2023/8/812理論聲學(xué)(1)緒論振動(dòng)頻率單位時(shí)間里波動(dòng)的次數(shù)2023/8/212理論聲A4=440Hz聲音的頻譜2023/8/813理論聲學(xué)(1)緒論A4=440Hz聲音的頻譜2023/8/213理論聲學(xué)(2023/8/814理論聲學(xué)(1)緒論2023/8/214理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)的歷史聲學(xué)是研究聲的科學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)分支它有悠久的歷史又充滿了發(fā)展活力2023/8/815理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)的歷史聲學(xué)是研究聲的科學(xué)2023/8/215理論聲學(xué)(燦爛的古代聲學(xué)最早的聲音的研究：自然的聲音、人類的聲音、語(yǔ)言、音樂(lè)、樂(lè)器，房間的聲學(xué)特性聲波和水波的類比，大量聲學(xué)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，共振、天壇大量出土的古代樂(lè)器，編鐘，調(diào)音樂(lè)律：三分損益法2023/8/816理論聲學(xué)(1)緒論燦爛的古代聲學(xué)最早的聲音的研究：自然的聲音、人類的聲音、語(yǔ)ChineseTraditionalInstrument2023/8/817理論聲學(xué)(1)緒論ChineseTraditionalInstrument2023/8/818理論聲學(xué)(1)緒論2023/8/218理論聲學(xué)(1)緒論經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)精密的測(cè)量，數(shù)學(xué)的應(yīng)用波動(dòng)方程為標(biāo)志的理論體系應(yīng)用于各種具體問(wèn)題1643年伽利略建立音高和頻率的關(guān)系1713年泰勒提出弦的振動(dòng)方程，伯努力、達(dá)朗貝爾、歐拉建立了波動(dòng)方程2023/8/819理論聲學(xué)(1)緒論經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)精密的測(cè)量，數(shù)學(xué)的應(yīng)用2023/8經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)1660年波義爾實(shí)驗(yàn)證明聲不能在真空中傳播聲速測(cè)量，1635年賈森地測(cè)得聲速480m/S，1740年得到比較準(zhǔn)確的值1850年克?；舴蛲瓿砂宓睦碚?687年牛頓推導(dǎo)聲波速度公式(等溫)，1816年拉普拉斯得到絕熱聲速公式拉普拉斯測(cè)量水中聲速2023/8/820理論聲學(xué)(1)緒論經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)1660年波義爾實(shí)驗(yàn)證明聲不能在真空經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)1581年明朝王子朱載堉創(chuàng)立十二平均律亥姆霍茲1862年出版音的感覺瑞利出版聲學(xué)理論2023/8/821理論聲學(xué)(1)緒論經(jīng)典聲學(xué)，17-19世紀(jì)1581年明朝王子朱載堉創(chuàng)立十二平均2023/8/822理論聲學(xué)(1)緒論2023/8/222理論聲學(xué)(1)緒論2023/8/823理論聲學(xué)(1)緒論2023/8/223理論聲學(xué)(1)緒論“許多人看了瑞利的聲學(xué)原理以后覺得聲學(xué)的所有問(wèn)題都已經(jīng)研究過(guò)了，以后也許只有工程技術(shù)問(wèn)題了，但實(shí)際上完全不是這樣。20世紀(jì)，特別是20世紀(jì)下半葉，聲學(xué)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，面貌一新。”

關(guān)定華：“神秘的聲音世界”2023/8/824理論聲學(xué)(1)緒論“許多人看了瑞利的聲學(xué)原理以后覺得聲學(xué)現(xiàn)代聲學(xué)：20世紀(jì)大發(fā)展非線性聲學(xué)、混沌海洋、大氣和地球的聲學(xué)超聲檢測(cè)、處理、超聲電子學(xué)建筑聲學(xué)，噪聲控制，語(yǔ)言聲學(xué)生理聲學(xué)和心理聲學(xué)

形成交叉學(xué)科2023/8/825理論聲學(xué)(1)緒論現(xiàn)代聲學(xué)：20世紀(jì)大發(fā)展非線性聲學(xué)、混沌2023/8/225技術(shù)的發(fā)展實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)1880年居里發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)，石英1842年焦耳發(fā)現(xiàn)磁致伸縮20世紀(jì)初電子管，隨后的半導(dǎo)體、集成電路、計(jì)算機(jī)人耳非常靈敏，但卻不精確2023/8/826理論聲學(xué)(1)緒論技術(shù)的發(fā)展實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)2023/8/226理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)理論的發(fā)展聲波的波長(zhǎng)和物體的尺度相當(dāng)簡(jiǎn)單模型，理論復(fù)雜，學(xué)院色彩技術(shù)發(fā)展要求更精確的理論實(shí)際條件下復(fù)雜的聲學(xué)現(xiàn)象近年來(lái)計(jì)算聲學(xué)的發(fā)展泛函分析進(jìn)入本科和研究生教材瞬態(tài)問(wèn)題對(duì)實(shí)際和學(xué)術(shù)非常重要2023/8/827理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)理論的發(fā)展聲波的波長(zhǎng)和物體的尺度相當(dāng)2023/8/227聲學(xué)基礎(chǔ)海洋學(xué)電工和化工機(jī)械工程建筑工程地球和大氣物理醫(yī)學(xué)生理學(xué)心理學(xué)語(yǔ)言音樂(lè)表演藝術(shù)室內(nèi)聲學(xué)劇院音質(zhì)樂(lè)律樂(lè)器聽覺振動(dòng)沖擊噪聲地震學(xué)大氣聲學(xué)生物聲學(xué)心理聲學(xué)通訊水聲學(xué)電聲學(xué)聲和超聲工程藝術(shù)工程地學(xué)生命科學(xué)2023/8/828理論聲學(xué)(1)緒論聲學(xué)基礎(chǔ)海洋學(xué)電工和化工機(jī)械工程建筑工程地球和大氣物理醫(yī)學(xué)生水聲公共實(shí)驗(yàn)室

建于1958年換能器與基陣校準(zhǔn)水聲設(shè)備調(diào)試近程傳播實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備與實(shí)驗(yàn)室主體改造投資逾500萬(wàn)元2023/8/829理論聲學(xué)(1)緒論水聲公共實(shí)驗(yàn)室建于1958年2023/8/229理論聲學(xué)(音頻聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室主體建筑建成于1964、1985年,國(guó)內(nèi)外少有大量的聲場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器設(shè)備改造投資逾400萬(wàn)元2023/8/830理論聲學(xué)(1)緒論音頻聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室主體建筑建成于1964、1985年,國(guó)內(nèi)外少Pneumaticloudspeaker2023/8/831理論聲學(xué)(1)緒論P(yáng)neumaticloudspeaker2023/8/23EquipmentMadeinChina2023/8/832理論聲學(xué)(1)緒論EquipmentMadeinChina2023/8/Isheorshelovely?2023/8/833理