Конспект

Конспект

1. Звук и его характеристики

• Уровень интенсивности звука (в белах): \[ k=\lg\frac{I}{I_0}, \] где \(I_0\) — интенсивность на пороге слышимости.
  \(1\ \text{Б}=10\ \text{дБ}\), поэтому \(L=10\lg\frac{I}{I_0}\) дБ.
• Шкала уровней, дБ: 0 — порог слышимости; 20 — шёпот; 80 — оживлённая улица; 100 — громкий крик; 110 — двигатель самолёта; 120 — рок-концерт и болевой порог; 140 — космическая ракета.
• Высота тона определяется частотой: чем больше частота (меньше период), тем выше звук.
• Чистый (простой) тон — гармоническое колебание. Сложный тон раскладывается в спектр: основной тон \(\nu\), обертоны \(2\nu, 3\nu,\dots\)
• Тембр — окраска звука; зависит от набора и амплитуд обертонов, а также от громкости.
• Шум — звук из множества колебаний разных частот; имеет сплошной спектр.
• Звуковой удар — кратковременное звуковое воздействие; ему соответствует ударная волна.

2. Ультразвук и его применение

• Ультразвук — упругие волны с частотой примерно \(2\cdot10^4\)–\(10^9\) Гц.
• Для излучения и приёма используют электроакустические преобразователи.
• Применение: гидролокация, дефектоскопия, очистка и эмульгирование за счёт кавитации.
• Медицина: диагностика (эхоэнцефалография, кардиография, офтальмологическая локация, доплеровское измерение кровотока), терапия (частота около 800 кГц, интенсивность около 1 Вт/см²), хирургия («ультразвуковой скальпель»), стерилизация.

3. Волны: краткие выводы

• Упругие (механические) волны — возмущения, распространяющиеся в упругой среде без переноса вещества.
• Поперечные — частицы колеблются перпендикулярно направлению волны; продольные — вдоль него.
• Длина волны: \[ \lambda=vT=\frac{v}{\nu}. \]
• Уравнение плоской бегущей волны: \[ s=A\sin(\omega t-kx). \]
• Волновое число: \[ k=\frac{2\pi}{\lambda}=\frac{2\pi}{vT}=\frac{\omega}{v}. \]
• Волны распространяются независимо; результирующее смещение — геометрическая сумма смещений (принцип суперпозиции).