声学

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  声学(acoustics),研究声波的产生、传播、接收及各种声现象的应用的学科。声音是人类最早研究的物理现象之一。人们对光和热的本质的认识在历史上曾有过曲折过程,而对声的本质的认识一开始就基本上是正确的,即认为声音是由物体的运动所产生,在空气中以某种方式传到人耳从而引起听觉。对声学的系统研究是17世纪伴随着对振动和波的研究而开始的。从那时起到19世纪,许多物理学家和数学家都曾在研究声的产生和传播原理方面作出过贡献。G.S.欧姆于1843年提出的关于人耳的听觉理论开创了听觉的声学研究,并在以后派生出生理声学和心理声学。1877年和1878年B.瑞利出版了两卷《声学理论》,全面总结了经典声学的研究成果。20世纪初,W.C.塞宾的研究工作使声学研究进入了建筑领域,奠定了建筑声学的基础。电子管的发明、电子学技术和电声换能技术的发展促进了无线电广播和通讯事业的发展。借助于电子学技术可产生几乎是任何频率、任何波形和强度范围极宽的声波,并制造出高灵敏度和抗干扰的声学测量仪器。对语言发声和通讯广播的研究形成了语言声学。工业和交通的发展使噪声污染成为人们关心的焦点之一,噪声研究也纳入了声学领域。在第二次世界大战中,军事上提出了在水下侦察潜艇,以及在嘈杂环境中进行可靠的语言通讯的要求,这促使声学研究进一步扩大其规模,并形成了水声学这一声学分支。当声学研究从可听声频率扩展到人耳听不见的次声频率和超声频率后,形成了次声学和超声学的新领域。超声的研究成果获得了广泛应用 ,并出现了声 成像和声全息等超声新技术(见超声波)。利用声波对大气、海洋和地层进行非接触性检测和识别构成了声遥感技术,这在气象和地震预报、海洋和海底研究、地质勘探等方面已成为重要的研究手段。

  在固体物理微观理论的研究中,必定涉及高频声波在固体中的传播,以及声波与各种粒子相互作用的问题。在微观领域里的这种相互作用反映出声波的量子性——声子,固体的许多性质与声子在固体中的传播特性及与其他粒子间的相互作用密切相关。这方面的研究形成了量子声学这个新领域。因此声学是覆盖领域大、应用性极强的学科。