что такое звуки значение

Значение слова «звук»

1. Слуховое ощущение, вызываемое действием механических колебаний окружающей среды; то, что мы слышим, воспринимаем нашим органом слуха. Звук шагов. Звуки выстрелов. Слабые звуки. □ Та [дверь], которая была в сенях, издавала какой-то странный дребезжащий и вместе стонущий звук. Гоголь, Старосветские помещики. Вдруг она услыхала шум платья и вместе звук разразившегося сдержанного рыданья. Л. Толстой, Анна Каренина. Один из мальчишек обернулся на звук голоса. Лавренев, Срочный фрахт.

2. Физ. Колебательное движение частиц воздуха или иной среды. Неслышимые звуки. Теория звука. Скорость звука.

3. Муз. Тон определенной высоты, в отличие от шума. Музыкальный звук.

4. Членораздельный элемент человеческой произносимой речи. Гласные звуки. Носовые звуки. Звуки и буквы.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Среди слышимых звуков следует особо выделить фонетические, речевые звуки и фонемы (из которых состоит устная речь) и музыкальные звуки (из которых состоит музыка). Музыкальные звуки содержат не один, а несколько тонов, а иногда и шумовые компоненты в широком диапазоне частот.

ЗВУК, а, м. 1. Быстрое колебательное движение частиц воздуха или другой среды, воспринимаемое органом слуха (физ.). || Всё порождаемое движением, колебанием чего-н. и воспринимаемое слухом, всё, вызывающее слуховые ощущения. Звуки голоса. З. песни. З. рояля. З. поцелуя. З. шагов. Монотонные звуки дождевых капель. Мне тягостны веселья звуки. Лрмнтв. Звуки кашля. 2. Тон определенной высоты, в отличие от шума (муз.). Музыкальный з. Гамма состоит из 8 простых звуков. 3. Членораздельный элемент произносимой речи (лингв.). История звуков русского языка. Чередование звуков. Изменение звука «о» в «а». ◊

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

1. то, что слышится, воспринимается слухом; высокочастотные колебания воздуха или иной среды ◆ Звуки музыки. ◆ Звук голоса. ◆ Скорость звука. ◆ Мы слышим самые разные звуки.

2. то же, что звучание ◆ Звук гитары, конечно же, связан с профилем и толщиной грифа.

3. лингв. членораздельный элемент человеческой произносимой речи

Фразеологизмы и устойчивые сочетания

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: заматереть — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Источник

Значение слова звук

Словарь Ушакова

1. Быстрое колебательное движение частиц воздуха или другой среды, воспринимаемое органом слуха (физ.).

2. Тон определенной высоты, в отличие от шума (муз.). Музыкальный звук. Гамма состоит из 8 простых звуков.

3. Членораздельный элемент произносимой речи (линг.). История звуков русского языка. Чередование звуков. Изменение звука «о» в «а».

Этимологический Словарь Русского Языка

Звук – «тон определенной высоты (в музыке)», «простейший элемент речи, которому в письменности соответствует буква (лингвистика)». «Лингвистическое» значение слова широко распространилось лишь в XIX в.

Слово образовалось на основе общеславянского слова zvokъ и имеет такой же корень, что и слово «звон». Когда-то на месте современного «о» был носовой гласный, в настоящее время утраченный всеми славянскими языками (только в польском сохранился один из носовых гласных – «е носовое»).

Производные: звуковой, звучать, звучащий, звучный.

Начала Современного Естествознания. Тезаурус

упругие волны, распространяющиеся во всех агрегатных состояниях вещества; звук в газах, жидкостях и твердых телах воспринимается ухом человека и животных, при этом ухом человека в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц. Звук до частот 16 Гц называется инфразвуком, от 20 кГц до миллиарда Гц — ультразвуком, а выше — гиперзвуком. Наука о звуках называется акустикой.

Фразеологический словарь русского языка

Фразеологический словарь (Волкова)

► Зову его, а он ни звука.

Гаспаров. Записи и выписки

♦ Итальянец ругался на извозчика: «Четырнадцать!», будучи уверен, что такое созвучие может быть лишь страшнейшим ругательством (В. Соллогуб, 444).

Словарь музыкальных терминов

1. Наименьший структурный элемент музыки.

2. Физическое яв­ление, возникающее вследствие механических колебаний упругого те­ла (струны, натянутой кожи, воздушного столба и т. д.) с диапазоном частот от 16 до 20000 колебаний в секунду, воспринимаемое человеческим слухом.

3. Ощущение, возникающее в сознании челове­ка в результате восприятия звуковых колебаний. Звук, имеющий высоту, силу, длительность и тембр, называется музыкальным. Музыкальный звук охватывает диапазон частот от 16 до 4500 Гц, более высокие звуки входят в его состав в качестве обертонов. Громкость музыкального звука должна быть выше уровня шума в помещении, но не превышать болевого порога (140—150 дБ), длительность — не менее 0,015—0,020 сек., тембр практически каких-либо физиологических ограничений не имеет.

Энциклопедический словарь

Словарь Ожегова

ЗВУК, а, м.

1. То, что слышится, воспринимается слухом: физическое явление, вызываемое колебательными движениями частиц воздуха или другой среды. Скорость звука. З. голоса. З. выстрела. Музыкальный з. Ни звука (о полном молчании). Без звука согласился (без всяких возражений; разг.).

2. звуки речи минимальные членораздельные элементы речи с присущими им физическими признаками (спец.). Гласные звуки. Согласные звуки.

| прил. звуковой, ая, ое.

Словарь Ефремовой

Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

— учение о З. — акустика (см.). Мы отличаем шум от тона. Притом еще всякий З. характеризируется высотою, силою и оттенком. Каков бы ни был источник З., можно различными приемами не только доказать, что звучащее тело находится в состоянии колебательного движения, но и определить число колебаний его в одну секунду. Это можно сделать: 1) графическим способом, сосчитав число зигзагов, образованных на поверхности вращающегося цилиндра в известный промежуток времени каким-либо легким острием, прикрепленным к звучащему телу; 2) акустическим способом, при помощи так называемой сирены Каньяра-Латура, зубчатого колеса Савара, монохорда, сонометра Шейблера и т. п.; 3) оптическим способом Лиссажу, манометрическими огоньками Кёнига и т. д. Высота З. зависит от числа колебаний. Пределы слышимых колебаний для различных лиц и условий неодинаковы. Самым низшим З. соответствуют числа колебаний от 10 до 28 в 1 секунду, а самым высоким — от 30000 до 40000. Интервал, соответствующий двум тонам, из которых один обладает числом колебаний в 2 раза большим, нежели другой, называется октавой; отношения же между числами колебаний 3:2, 4:3, 5:4, 6:5 соответствуют последовательно интервалам квинте, кварте, большой и малой терциям. Трезвучие мажорного аккорда (см.) состоит из примы 1, большой терции 5/4 и квинты 3/2; минорный аккорд составляют интервалы 1, 6/5 и 3/2. Интервалы мажорной гаммы (см.): 1 9/8 5/4 4/3 8/5 5/3 15/8 2. Интервалы минорной гаммы: 1 9/8 6/5 4/3 3/2 8/5 9/5 2. Тоны, числа колебаний которых по отношению к некоторому основному тону 1 образуют последовательно ряд 2, 3, 4, 5 и т. д., называются высшими гармоническими тонами (или обертонами) относительно основного тона.

Оттенок З., или тембр, зависит именно от того, что во всяком З. вообще основной тон сопровождается в большем или меньшем числе высшими гармоническими тонами. Так, звучащая струна колеблется не только просто целиком, но и каждая ее часть в большей или меньшей степени колеблется отдельно, усложняя, таким образом, общую форму колебания струны, от чего, следовательно, и должен зависеть оттенок З. Эти сложные колебания струны можно наблюдать и изучать при помощи вибрационного микроскопа Гельмгольца. От числа и силы высших тонов, примешанных к основному тону, зависят и гласные З. (см.) человеческого голоса.

Сила З. в данном месте есть количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения З. На основании этого определения можно вывести формулу:

E = 2 π 2 ρωα 2 N 2

в которой ρ есть плотность среды, ω — скорость распространения З., α — амплитуда колебаний, N — число колебаний в 1 секунду. Отсюда следует, что при постоянном N сила З. пропорциональна квадрату амплитуды колебаний и произведению из плотности среды на скорость распространения в ней З. Кроме того, сила З. обратно пропорциональна квадратам расстояний данного места от источника З. Некоторая часть З. энергии должна также тратиться в среде на внутреннее трение и преобразовываться в теплоту. Что звукопроводность различных тел неодинакова, можно убедиться простыми опытами. В пустом (безвоздушном) пространстве З. вовсе не распространяется. В водороде — весьма слабо. Жидкости и твердые тела гораздо лучше проводят З., нежели газы. К лучшим проводникам З. принадлежат стекло, сталь, дерево. Между металлами худший проводник — свинец. Дерево значительно лучше проводит З. вдоль волокон, нежели поперек их. Мягкая резина, сердцевина бузины относятся к самым худым проводникам З. Опытами доказано, что можно считать звукопроводность (подобно электропроводности) прямо пропорциональною площади поперечного сечения тела и обратно пропорциональною длине его.

Скорость З. в свободном воздухе на основании более точных наблюдений равняется 332,5 метрам при 0°. Вычисление дает то же самое из формулы:

(где p — упругость, D — плотность воздуха и k = C ₁/ C ₂ = 1,4 есть отношение теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и при постоянном объеме. Затем g — ускорение тяжести, d — плотность ртути, α — коэффициент расширения воздуха, t — температура, δ — плотность сухого воздуха при 0° и 76 с. м. давления, f — упругость водяных паров в воздухе и h — барометрическая высота). С повышением температуры скорость З. возрастает. Она не зависит ни от высоты, ни от силы З. Скорость З. в трубах меньше, чем в свободном воздухе, в особенности в трубах или каналах малого поперечника. Скорость З. в воде, по опытам Колладона и Штурма, 1435 м. при +8°. В твердых телах, хорошо проводящих З., скорость З. еще значительнее. Так, в стекле, алюминии, стали — ок. 5200 м; в чугуне 4300 м, в меди 3750 м; в свинце же гораздо меньше, именно 1200 м. В каучуке (резине) — изоляторе З. — скорость З. раз в 10 меньше, нежели в воздухе. В дереве, вообще, скорость З. почти такая же, как и в металлах, притом она больше по направлению волокон (фибр). Так, напр., в ели скорость З. вдоль волокон в 2,2 раза больше, чем поперек; в сосне — в 1,6 раза больше, в дубе — в 1,36 раза.

Звуковые волны, составляющие последовательные сгущения и разрежения среды, встречая на пути своего распространения другую среду, частью от нее отражаются, частью же входят в нее, преломляются в ней (т. е. изменяют направление распространения). Эхо и резонанс представляют случаи отражения З. Есть возможность прямым опытом убедиться, что законы отражения З. тождественны с законами отражения света (при помощи вогнутых зеркал Пикте, а также и прибора Котрейля с чувствительным пламенем). Преломление З. можно наблюдать при помощи или чечевицы Зондгауса, наполненной углекислым газом, или призмы Гаеха (Hajech), наполняемой различными газами, или сетчатой чечевицы, в которой заключается пух, вата, волос или какие-либо стружки. Источником З. в таких опытах могут служить карманные часы или свисток; в последнем случае фокус, т. е. место, в которое собираются чечевицей звуковые лучи, может быть найден посредством чувствительного пламени.

Интерференцией З. называется явление усиления или ослабления З. при одновременном существовании двух тонов одинаковой высоты. В случае же двух тонов, близких друг другу по высоте, получается явление дрожания или биения звука. Если звуковые волны налагаются так, что как сгущения, так и разрежения отдельно между собою совпадают, то происходит усиление З. Обратно, если сгущение одной волны совпадает с разрежением другой, то получается ослабление З. В частном случае, когда волны распространяются по двум взаимно противоположным направлениям (напр. вследствие отражения, как в органных трубах) получаются так назыв. стоячие волны (см. Волны); в местах, где фазы колебаний одинаковы, образуются пучности, а там, где фазы противоположны, — узлы. Пучности отстоят от узлов на 1/4 длины волны. Самый простой способ наблюдать интерференцию З. — держа камертон вблизи уха, поворачивать его, тогда заметны будут усиления и ослабления З.

Комбинационные тоны по условиям возникновения сходны с явлением дрожания З. Они происходят при одновременном звучании двух тонов различной высоты. Их два рода: разностные, открытые Тартини, и суммовые, открытые Гельмгольцем. Разностные тоны сильнее суммовых. Число колебаний разностного комб. тона равно разности чисел колебаний совместных тонов. Объяснение сводится к дрожаниям З., быстро чередующимся и дающим впечатление определенного тона, если интервал между совместными, притом сильными З. довольно значителен. Но Гельмгольц на основании существования и суммовых тонов дает другое объяснение. Он принимает именно, что комб. тоны обусловливаются основными тонами такой большой силы, а следов., и амплитуды, к которым уже неприменимы простые обыкновенные законы. Следовательно, пертурбациями колебательных движений и вызываются комб. тоны. При больших амплитудах приходится уже вводить в расчет зависимость упругой силы не только от первой степени, но и от второй степени перемещения; при этом вычисление действительно показывает, что в результате является новая система простых колебательных движений, соответствующих разностным и суммовым комб. тонам. В музыке комбин. тоны имеют значение по отношению к аккордам. В мажорном аккорде 1, 5 /₄, 3 /₂, 2 комб. тоны (разностные) суть 1 /₄, 1 /₂, 3 /₄, 1, т. е. двойные и простые нижние октавы основного тона, затем октавы квинты и самый основной тон. Следовательно, комб. тоны усиливают только тоны самого аккорда. В минорном аккорде 1, 6 /₅, 3 /₂, 2 комб. тоны 1 /₅, 3 /₁₀, 1 /₂, 4 /₅, 1. Здесь уже получается, между прочим, двойная нижняя октава большой терции, нарушающая частью чистоту созвучия, вследствие чего минорный аккорд носит характер некоторой нерешительности и беспокойства.

Созвучность, консонанс и диссонанс (см.) интервалов и аккордов обусловливается еще высшими гармоническими тонами и происходящими от них более или менее быстрыми дрожаниями. Если дрожания или очень редки, или очень часты, то, подобно мерцанию света, они не производят неприятного ощущения. Если же дрожания повторяются от 20 до 40 в секунду, то они очень неприятны.

Относительно законов колебаний звучащих тел (струн, стержней, пластинок и т. д.) см. Колебания звуч. тел. К тем руководствам по З., которые указаны в статье «Акустика», следует прибавить прекрасный и полный курс акустики проф. Н. П. Слугинова, 1894 г. Следует упомянуть также, что лекции о звуке Тиндаля и Блацерна переведены на русский, язык.

Н. Гезехус.

Источник

Что такое звуки значение

Звук, в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.

Различают продольные и поперечные звуковые волны в зависимости от соотношения направления распространения волны и направления механических колебаний частиц среды распространения.

Содержание

Понятие о звуке

Звуковые волны могут служить примером колебательного процесса. Всякое колебание связано с нарушением равновесного состояния системы и выражается в отклонении её характеристик от равновесных значений с последующим возвращением к исходному значению. Для звуковых колебаний такой характеристикой является давление в точке среды, а её отклонение — звуковым давлением.

Если произвести резкое смещение частиц упругой среды в одном месте, например, с помощью поршня, то в этом месте увеличится давление. Благодаря упругим связям частиц давление передаётся на соседние частицы, которые, в свою очередь, воздействуют на следующие, и область повышенного давления как бы перемещается в упругой среде. За областью повышенного давления следует область пониженного давления, и, таким образом, образуется ряд чередующихся областей сжатия и разрежения, распространяющихся в среде в виде волны. Каждая частица упругой среды в этом случае будет совершать колебательные движения.

В жидких и газообразных средах, где отсутствуют значительные колебания плотности, акустические волны имеют продольный характер, то есть направление колебания частиц совпадает с направлением перемещения волны. В твёрдых телах, помимо продольных деформаций, возникают также упругие деформации сдвига, обусловливающие возбуждение поперечных (сдвиговых) волн; в этом случае частицы совершают колебания перпендикулярно направлению распространения волны. Скорость распространения продольных волн значительно больше скорости распространения сдвиговых волн.

Физические параметры звука

Колебательная скорость измеряется в м/с или см/с. В энергетическом отношении реальные колебательные системы характеризуются изменением энергии вследствие частичной её затраты на работу против сил трения и излучение в окружающее пространство. В упругой среде колебания постепенно затухают. Для характеристики затухающих колебаний используются коэффициент затухания (S), логарифмический декремент (D) и добротность (Q).

Коэффициент затухания отражает быстроту убывания амплитуды с течением времени. Если обозначить время, в течение которого амплитуда уменьшается в е = 2,718 раза, через , то:

.

Уменьшение амплитуды за один цикл характеризуется логарифмическим декрементом. Логарифмический декремент равен отношению периода колебаний ко времени затухания :

Если на колебательную систему с потерями действовать периодической силой, то возникают вынужденные колебания, характер которых в той или иной мере повторяет изменения внешней силы. Частота вынужденных колебаний не зависит от параметров колебательной системы. Напротив, амплитуда зависит от массы, механического сопротивления и гибкости системы. Такое явление, когда амплитуда колебательной скорости достигает максимального значения, называется механическим резонансом. При этом частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных незатухающих колебаний механической системы.

При частотах воздействия, значительно меньших резонансной, внешняя гармоническая сила уравновешивается практически только силой упругости. При частотах возбуждения, близких к резонансной, главную роль играют силы трения. При условии, когда частота внешнего воздействия значительно больше резонансной, поведение колебательной системы зависит от силы инерции или массы.

Свойство среды проводить акустическую энергию, в том числе и ультразвуковую, характеризуется акустическим сопротивлением. Акустическое сопротивление среды выражается отношением звуковой плотности к объёмной скорости ультразвуковых волн. Удельное акустическое сопротивление среды устанавливается соотношением амплитуды звукового давления в среде к амплитуде колебательной скорости её частиц. Чем больше акустическое сопротивление, тем выше степень сжатия и разрежения среды при данной амплитуде колебания частиц среды. Численно, удельное акустическое сопротивление среды (Z) находится как произведение плотности среды () на скорость (с) распространения в ней ультразвуковых волн.

Удельное акустическое сопротивление измеряется в паскаль-секунда на метр (Па·с/м) или дин•с/см³ (СГС); 1 Па·с/м = 10 −1 дин • с/см³.

Значение удельного акустического сопротивления среды часто выражается в г/с·см², причём 1 г/с·см² = 1 дин•с/см³. Акустическое сопротивление среды определяется поглощением, преломлением и отражением ультразвуковых волн.

Звуковое или акустическое давление в среде представляет собой разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при наличии звуковых колебаний и статического давления в той же точке при их отсутствии. Иными словами, звуковое давление есть переменное давление в среде, обусловленное акустическими колебаниями. Максимальное значение переменного акустического давления (амплитуда давления) может быть рассчитано через амплитуду колебания частиц:

где Р — максимальное акустическое давление (амплитуда давления);

На расстоянии в половину длины волны (λ/2) амплитудное значение давления из положительного становится отрицательным, то есть разница давлений в двух точках, отстоящих друг от друга на λ/2 пути распространения волны, равна 2Р.

Для выражения звукового давления в единицах СИ используется Паскаль (Па), равный давлению в один ньютон на метр квадратный (Н/м²). Звуковое давление в системе СГС измеряется в дин/см²; 1 дин/см² = 10 −1 Па = 10 −1 Н/м². Наряду с указанными единицами часто пользуются внесистемными единицами давления — атмосфера (атм) и техническая атмосфера (ат), при этом 1 ат = 0,98·10 6 дин/см² = 0,98·10 5 Н/м². Иногда применяется единица, называемая баром или микробаром (акустическим баром); 1 бар = 10 6 дин/см².

Давление, оказываемое на частицы среды при распространении волны, является результатом действия упругих и инерционных сил. Последние вызываются ускорениями, величина которых также растёт в течение периода от нуля до максимума (амплитудное значение ускорения). Кроме того, в течение периода ускорение меняет свой знак.

Максимальные значения величин ускорения и давления, возникающие в среде при прохождении в ней ультразвуковых волн, для данной частицы не совпадают во времени. В момент, когда перепад ускорения достигает своего максимума, перепад давления становится равным нулю. Амплитудное значение ускорения (а) определяется выражением:

Если бегущие ультразвуковые волны наталкиваются на препятствие, оно испытывает не только переменное давление, но и постоянное. Возникающие при прохождении ультразвуковых волн участки сгущения и разряжения среды создают добавочные изменения давления в среде по отношению к окружающему её внешнему давлению. Такое добавочное внешнее давление носит название давления излучения (радиационного давления). Оно служит причиной того, что при переходе ультразвуковых волн через границу жидкости с воздухом образуются фонтанчики жидкости и происходит отрыв отдельных капелек от поверхности. Этот механизм нашёл применение в образовании аэрозолей лекарственных веществ. Радиационное давление часто используется при измерении мощности ультразвуковых колебаний в специальных измерителях — ультразвуковых весах.

Скорость звука

Скорость звука — скорость распространения звуковых волн в среде.

Как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях скорость звука меньше, чем в твёрдых телах, что связано в основном с убыванием сжимаемости веществ в этих фазовых состояниях соответственно.

В среднем в идеальных условиях в воздухе скорость звука составляет 340—344 м/с

Скорость звука в любой среде вычисляется по формуле:

где — адиабатическая сжимаемость среды; — плотность.

Громкость звука

Генерация звука

Ультразвуковая диагностика

Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16 Гц-20 кГц; колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости).

Распространение ультразвука

Распространение ультразвука — это процесс перемещения в пространстве и во времени возмущений, имеющих место в звуковой волне.

Звуковая волна распространяется в веществе, находящемся в газообразном, жидком или твёрдом состоянии, в том же направлении, в котором происходит смещение частиц этого вещества, то есть она вызывает деформацию среды. Деформация заключается в том, что происходит последовательное разряжение и сжатие определённых объёмов среды, причём расстояние между двумя соседними областями соответствует длине ультразвуковой волны. Чем больше удельное акустическое сопротивление среды, тем больше степень сжатия и разряжения среды при данной амплитуде колебаний.

Частицы среды, участвующие в передаче энергии волны, колеблются около положения своего равновесия. Скорость, с которой частицы колеблются около среднего положения равновесия называется колебательной скоростью. Колебательная скорость частиц изменяется согласно уравнению:

,

где V — величина колебательной скорости;

Амплитуда колебательной скорости характеризует максимальную скорость, с которой частицы среды движутся в процессе колебаний, и определяется частотой колебаний и амплитудой смещения частиц среды.

,

Дифракция, интерференция

При распространении ультразвуковых волн возможны явления дифракции, интерференции и отражения.

Дифракция (огибание волнами препятствий) имеет место тогда, когда длина ультразвуковой волны сравнима (или больше) с размерами находящегося на пути препятствия. Если препятствие по сравнению с длиной акустической волны велико, то явления дифракции нет.

При одновременном движении в среде нескольких ультразвуковых волн в каждой определённой точке среды происходит суперпозиция (наложение) этих волн. Наложение волн одинаковой частоты друг на друга называется интерференцией. Если в процессе прохождения через объект ультразвуковые волны пересекаются, то в определённых точках среды наблюдается усиление или ослабление колебаний. При этом состояние точки среды, где происходит взаимодействие, зависит от соотношения фаз ультразвуковых колебаний в данной точке. Если ультразвуковые волны достигают определённого участка среды в одинаковых фазах (синфазно), то смещения частиц имеют одинаковые знаки и интерференция в таких условиях приводит к увеличению амплитуды колебаний. Если же волны приходят к точке среды в противофазе, то смещение частиц будет разнонаправленным, что приводит к уменьшению амплитуды колебаний.

Поглощение ультразвуковых волн

Если среда, в которой происходит распространение ультразвука, обладает вязкостью и теплопроводностью или в ней имеются другие процессы внутреннего трения, то при распространении волны происходит поглощение звука, то есть по мере удаления от источника амплитуда ультразвуковых колебаний становится меньше, так же как и энергия, которую они несут. Среда, в которой распространяется ультразвук, вступает во взаимодействие с проходящей через него энергией и часть её поглощает. Преобладающая часть поглощенной энергии преобразуется в тепло, меньшая часть вызывает в передающем веществе необратимые структурные изменения. Поглощение является результатом трения частиц друг об друга, в различных средах оно различно. Поглощение зависит также от частоты ультразвуковых колебаний. Теоретически, поглощение пропорционально квадрату частоты.

Величину поглощения можно характеризовать коэффициентом поглощения, который показывает, как изменяется интенсивность ультразвука в облучаемой среде. С ростом частоты он увеличивается. Интенсивность ультразвуковых колебаний в среде уменьшается по экспоненциальному закону. Этот процесс обусловлен внутренним трением, теплопроводностью поглощающей среды и её структурой. Его ориентировочно характеризует величина полупоглощающего слоя, которая показывает на какой глубине интенсивность колебаний уменьшается в два раза (точнее в 2,718 раза или на 63 %). По Пальману при частоте, равной 0,8 МГц средние величины полупоглощающего слоя для некоторых тканей таковы: жировая ткань — 6,8 см; мышечная — 3,6 см; жировая и мышечная ткани вместе — 4,9 см. С увеличением частоты ультразвука величина полупоглощающего слоя уменьшается. Так при частоте, равной 2,4 МГц, интенсивность ультразвука, проходящего через жировую и мышечную ткани, уменьшается в два раза на глубине 1,5 см.

Кроме того, возможно аномальное поглощение энергии ультразвуковых колебаний в некоторых диапазонах частот — это зависит от особенностей молекулярного строения данной ткани. Известно, что 2/3 энергии ультразвука затухает на молекулярном уровне и 1/3 на уровне микроскопических тканевых структур.

Глубина проникновения ультразвуковых волн

Под глубиной проникновения ультразвука понимают глубину, при которой интенсивность уменьшается на половину. Эта величина обратно пропорциональна поглощению: чем сильнее среда поглощает ультразвук, тем меньше расстояние, на котором интенсивность ультразвука ослабляется наполовину.

Рассеяние ультразвуковых волн

Если в среде имеются неоднородности, то происходит рассеяние звука, которое может существенно изменить простую картину распространения ультразвука и, в конечном счете, также вызвать затухание волны в первоначальном направлении распространения.

Преломление ультразвуковых волн

Так как акустическое сопротивление мягких тканей человека ненамного отличается от сопротивления воды, можно предполагать, что на границе раздела сред (эпидермис — дерма — фасция — мышца) будет наблюдаться преломление ультразвуковых волн.

Отражение ультразвуковых волн

На явлении отражения основана ультразвуковая диагностика. Отражение происходит в приграничных областях кожи и жира, жира и мышц, мышц и костей. Если ультразвук при распространении наталкивается на препятствие, то происходит отражение, если препятствие мало, то ультразвук его как бы обтекает. Неоднородности организма не вызывают значительных отклонений, так как по сравнению с длиной волны (2 мм) их размерами (0,1—0,2 мм) можно пренебречь. Если ультразвук на своём пути наталкивается на органы, размеры которых больше длины волны, то происходит преломление и отражение ультразвука. Наиболее сильное отражение наблюдается на границах кость — окружающие её ткани и ткани — воздух. У воздуха малая плотность и наблюдается практически полное отражение ультразвука. Отражение ультразвуковых волн наблюдается на границе мышца — надкостница — кость, на поверхности полых органов.

Бегущие и стоячие ультразвуковые волны

Если при распространении ультразвуковых волн в среде не происходит их отражения, образуются бегущие волны. В результате потерь энергии колебательные движения частиц среды постепенно затухают, и чем дальше расположены частицы от излучающей поверхности, тем меньше амплитуда их колебаний. Если же на пути распространения ультразвуковых волн имеются ткани с разными удельными акустическими сопротивлениями, то в той или иной степени происходит отражение ультразвуковых волн от пограничного раздела. Наложение падающих и отражающихся ультразвуковых волн может приводить к возникновению стоячих волн. Для возникновения стоячих волн расстояние от поверхности излучателя до отражающей поверхности должно быть кратным половине длины волны.

Инфразвук

Инфразву́к (от лат. infra — ниже, под) — упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16—25 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0.001 Гц. Практический интерес могут представлять колебания от десятых и даже сотых долей герц, то есть с периодами в десяток секунд.

Природа возникновения инфразвуковых колебаний такая же, как и у слышимого звука, поэтому инфразвук подчиняется тем же закономерностям, и для его описания используется такой же математический аппарат, как и для обычного слышимого звука (кроме понятий, связанных с уровнем звука). Инфразвук слабо поглощается средой, поэтому может распространяться на значительные расстояния от источника. Из-за очень большой длины волны ярко выражена дифракция.

Инфразвук, образующийся в море, называют одной из возможных причин нахождения судов, покинутых экипажем [6]

Опыты и демонстрации

Для демонстрации стоячих волн звука служит Труба Рубенса.

Различие в скоростях распространения звука наглядно, когда вдыхают вместо воздуха гелий, и говорят что-либо, выдыхая им, — голос становится выше. Если же газ — гексафторид серы SF₆, то голос звучит ниже. [7] Связано это с тем, что газы примерно одинаково хорошо сжимаемы, поэтому в обладающем очень низкой плотностью гелии по сравнению с воздухом происходит увеличение скорости звука, и понижение — в гексафториде серы с очень высокой для газов плотностью, размеры же ротового резонатора человека остаются неизменными, в итоге меняется резонансная частота, так как чем выше скорость звука, тем выше резонансная частота при остальных неизменных условиях.

О скорости звука в воде можно визуально получить представление в опыте дифракции света на ультразвуке в воде. В воде по сравнению с воздухом, скорость звука выше, так как даже при существенно более высокой плотности воды (что должно было бы привести к падению скорости звука), вода настолько плохо сжимаема, что в итоге в ней скорость звука оказывается всё-равно в несколько раз выше.

Источник