音乐与物理

从音乐是一种声波出发，从物理上介绍了音乐物理学－音乐声的产生、接收传播，它的性质及其他物质的相互作用。从音乐声的物理基础成分频率，声强和时值及其对应的主观量出发，构成了音色、旋律、节奏和声等音乐和诸要素。说明了音律学，和声的协和性，乐器的分类、结构、振动模式，歌唱中的物理、音乐表演中的物理，音乐电声中的物理问题，室内音乐声的传播以及研究音乐的物理方法等。     

SSJ-1型水位、水位差回声检测装置

SSJ-1型水位、水位差回声检测装置是基于声波的反射原理而制造的一种新型工业自动化检测仪表.其外形和内部结构分别如图1、图2所示. 一、声学原理 大家知道,声波从一种介质(如空气)传播到另一种介质(如水、墙壁)的界面时,会产生反射现象。我们在山谷之中或大厅之内大喊一声,则会听到回声. 从水面上h高度通过空气介质向水面发射一声波,在时间t后,收到反射回波,见图3所示.则有式中h为水面与声源的距离[米],c为在一定自然条件下(如温度、湿度、拨海高度等)声音在空气中的传播速度[米/秒],t为声波往返h距离所经历的时间 [秒]. 当c为定值时,则…     

简述初中物理学中的水

水在我们生活中可以说是天天会遇到,了解一些与水有关的物理现象和原理会帮助我们更好地理解物理知识. 在声学中,水可以作为声源也可以作为传声介质,如在水中摇铃可以在空气中听到铃声主要说明声音可以在水中传播即水为传声介质,让水滴滴入水中可以听到滴水声,这声音是由水的振动产生的,所以此时的水为声源.     

水下声音可冲出表面

简单的声波理论曾预言，任何在水下产生的声音都会在水-气交界面处发生反射，而不会发射到空气中去．因此长期以来科学家们相信在海下产生的声音是不可能被水面上探测到的．但最近美国Colorado环境科学联合研究所（Cooperative Institute for Research in Environmental Science，简称CIRES）的0．Godin博士发现简单的声波理论不能描述在水面附近产生的低频噪声波的行为，他利用最新的声波理论计算得出，当声波波长可与声源与水面的距离相比凝或更长时。声源发出的声波可全部发射到空气中．     

物理效应增产作用的诱人前景

本文从物理学的角度，介绍了物理效应（如声波、光波、噪声、电场、磁场等）对农作物的增产作用，以及国内外科技工作者在这一领域内从事科学实践并取得一定成绩的情况．为提高作物产量，在化学方法（如施用化肥及农药）受到一定限制后，这类没有“后患”的物理方法，现已引起了科学家们的关注，并将具有诱人的应用前景．     

音乐声学导论

匈牙利塔诺基教授所著“音乐声学导论”已由匈牙利文译成德文,并在匈牙利科学院出版社出版。作者是世界闻名的声学家,在音乐声学、语言通信和物理声学方面著述甚丰,他写这本书是很合适的,因为音乐声学的基础是物理学,心理学和音乐。书分三篇。上篇是物理学,各章分别阐述声源和声场、频率分析、声的产生和声的传播。中篇是听觉,各章分别阐述听觉性质、响度、音调、音色和音乐听觉。下篇为音乐,各章分别阐述音乐的起源、简单乐器、弦乐     

物理学与生命活动

本文概括地介绍了近年来在生物学某些领域的一些进展，这些进展与当前非常活跃的物理学某些领域（如非线性、混沌、分形理论、分子物理等）是紧密相关的，在此基础上对生命活动是否也遵从物理学规律这一问题进行了某些讨论．     

旋涡声散射的空间尺度特性数值研究

旋涡对声波的散射问题是声波在复杂流场中传播的基本问题,在声源定位、声目标识别及探测、远场噪声预测等方面具有重要的学术研究价值和工程应用价值,如飞行器的尾涡识别、探测及测距,湍流剪切流中声目标预测,声学风洞试验中声学测量和声源定位等.声波穿过旋涡时会产生非线性散射现象,其物理机理主要与声波波长和旋涡半径的长度尺度比相关.本文采用高阶精度高分辨率线性紧致格式,通过求解二维非定常Euler方程,数值模拟了平面声波穿过静止等熵涡的物理问题.通过引入声散射截面法,分析了不同声波波长与旋涡半径的长度尺度比对声波脉动压强、声散射有效声压以及声散射能量的影响规律.研究表明:随着声波波长与旋涡半径的长度尺度比逐渐增加,旋涡流场对声场的影响逐渐减弱,声散射有效声压影响区域先逐渐增大随后逐渐减小,声散射能量最大值呈现4种不同的变化阶段.     

超声波易被空气“吸收”吗?

全国中等卫生学校《物理学》教材在超声波一节中,讲到“作超声诊断前,必须在被检查部位上涂上液体石蜡油,其原因是超声波易被空气吸收”．而蝙蝠恰恰是通过向空间发射超声波来获得反射超声信息的．这就提出了一个问题：超声波究竟是不是易被空气吸收？超声波和声波一样在传播到不同物质的分界面时发生反射和折射．而反射超声能量的大小与两种介质的声阻抗有关．设超声波垂直从介质１入射到介质２,入射声强为Ｉｉ,反射声强Ｉｒ,折射声强为Ｉｔ,介质１声阻抗为Ｚ１,介质２声阻抗为Ｚ２,则声强的反射因数ａＩｒ＝ＩｒＩｉ＝（Ｚ２－Ｚ…     

用旋转三角形法判定横波的有关问题

横波在介质中传播时，判定波的传播方向或质点的振动方向，是机械波教学中的一个难点．在教学中如引导学生使用旋转三角形法，能直观、准确、迅速地得到判定，较好地解决了这个教学难点．１旋转三角形判定方法机械波是机械振动在介质中的传播过程．根据振动在介质中的传播...     

气泡线性振动对含气泡水饱和多孔介质声传播的影响

为了研究孔隙水含少量气泡时多孔介质中波的传播,本文在Biot模型的基础上,将孔隙水中气泡的体积振动融合到多孔介质的孔隙流体渗流连续性方程中,从而得到了考虑气泡体积振动的孔隙流体渗流连续性方程.在此基础上,根据气泡线性振动下气泡瞬时半径和介质背景压力的关系,以及多孔介质运动方程和流体介质运动方程,导出了受气泡影响下多孔介质位移矢量波动方程,建立了非水饱和多孔介质声速频散和衰减预报模型.气泡的存在增大了孔隙水的压缩率,导致含气泡水饱和多孔介质声速的降低.当声波频率等于气泡的共振频率时,在声波激励下,介质呈现高频散,且孔隙水中的气泡产生共振,吸收截面达到最大,使得多孔介质的声衰减也达到最大.文中数值分析验证了上述结论,表明了气泡含量、大小和驱动声场频率是影响声波在含少量气泡的水饱和多孔介质中传播的主要因素.     

发展储层声学理论，创新深部钻测技术 —— “储层声学论文专栏”主编序言

“储层声学”属于多相孔隙固体介质声学的研究范畴,它是研究声波在储层中的产生、传播、接收及声波与储层相互作用及应用等的一门学问。储层声学从提出到现在有十多年的发展历史,它虽是一个年轻的声学分支,但它是在面向地震勘探和地震储层预测等基础问题上发展起来的,且在实际需求的驱动下发展迅速。储层声学要回答以下问题:声波是如何在孔隙性、裂缝性及各向异性的多相储层介质中传播的,组成储层的各组分及特性等对声波的传播是如何影响的,如何利用这些声学特征来描述储层的组分和特性以及声波引起的各种物理效应与储层是如何相互作用的。     

中国医学物理学的过去、现在与未来

医学物理（medical physics，MP）是把物理学的原理和方法应用于人类疾病的预防、诊断、治疗和保健的一门交叉学科，是物理学与医学实践相结合的一门独立的分支学科．它是研究人类疾病诊、治过程中的物理现象，并用物理方法表达这种现象．医学物理包括放射肿瘤物理（rsdiation oncdogy physics，ROP）、医学影像物理（medical imaong physics，MIP）、核医学物理（nuclear medicine physics，NMP），其他非电离辐射如核磁、超声、微波、射频、激光等物理因子在医学中的应用，和保健物理（heath physics，HP）等分支内容．医学物理学和生物医学工程学（biomedical engineefing，BME）是一对栾生的兄弟学科，分别从物理学的角度（前者）和工程学的角度（后者）研究人类疾病诊断、治疗及健康保健过程中的生命现象和采取相应的物理措施和工程手段。医学物理学与物理医学（physical medicine，PM）是完全两个不同的概念，前者是物理学的分支，后者是医学的分支．自上世纪60年代以来，中国医学物理学有了很大的进展，推动了中国现代放射肿瘤学、核医学和医学影像学的发展；成立了自己的学术组织，并成为国际医学物理组织（IOMP）的成员国组织．随着中国逐步奔入小康社会，为适应人民大众对健康的需求和现代化医院发展的需要，中国医学物理应该加快发展．     

大陆坡海域二维声传播研究

针对在西北太平洋大陆坡外海进行的一次实验中观测到的接收信号能量在声道轴深度附近较为集中的现象,分析了存在向下斜坡时声源置于海面附近和斜坡表面两种情况下斜坡分别对声传播的影响。通过数值模拟,得到了不同声源深度下的传播损失和脉冲的时域波形,数值结果表明,当声源置于海面附近时,声波在水平不变深海环境中随距离衰减很快,而大陆坡的存在可实现能量的远距离传播;当声源置于斜坡表面时,大陆坡会改变水体中声波能量的分布,使其在声道轴深度附近比较集中,这种传播条件下小掠射角声线产生的时间展宽很小,      

低频声波的定向辐射

实现低频声波在空间中的定向传播,是一个迫切需要解决的关键科学问题。为实现低频声波的定向传播,要考虑影响声波指向性的因素:声源辐射面积、辐射面结构和所辐射声波的频率。而影响声波传播的因素有:(1)媒质的性质,例如声阻抗、声衰减;(2)边界条件,不同的边界会产生声波不同的传播模式,例如点源在不同边界附近的辐射表现(点声源在声学硬边界表现为单级子的指向性,即全指向性;点声源在声学软边界为偶极子的指向性,呈现为八字型,具有一定的指向性);(3)结构的控制,例如通过米氏共振结构来控制低频声波的传播。文章简要介绍了影响声波传播的因素和控制声波传播的方法,并主要从边界条件和结构控制两方面来说明如何实现低频声波的定向辐射。     

超声效应与超声刀

超声亦称超声波,是指频率高于人类听觉上限频率(约2×104Hz)的声波,其波长范围约为10-2~10-6m。超声波在媒质中传播时,由于声波和媒质间的相互作用,使媒质发生一系列物理和化学变化,也会出现一系列力学、光学、电学、化学等超声效应。超声产生这些效应的基本作用主要有三个:(1)线性交变的振动作用,是由于媒质在一定频率和声强的超声波作用下作受迫振动,而使媒质质点的位移、速度、加速度以及媒质中的应力等分别达到一定数值而产生一系列超声效应。(2)由于超声振动的非线性而产生锯齿波形效应和各种直流定向力(如辐射压力和平均粘滞力等),并…     

固体中超声波传播的非线性畸变

研究超声波在固体媒质中传播规律时,通常采用线性近似方法,略去声波参数(如位移、应变和应力等)的二级小量,假定应力和应变的关系遵从胡克定律.这样,固体中声波参数所满足的波动方程是一类线性二阶偏微分方程,其解代表简谐振动或许多简谐振动的叠加.在线性近似下,任何不同类型的简谐波均可独立地传播.若不考虑媒质引起的声波衰减,则声波的波形不变. 但是,对于在固体中传播的强度较高的声波,应力和应变不再能用胡克定律来描述.媒质质点振动的非线性项应该保留.从波的传播特性来看,原来的简谐基波振动在其传播过程中将产生高次谐波分量,发生波…     

基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应

研究基于温度梯度分布的宽频带声聚焦效应. 利用两个恒温热源产生的温度梯度分布, 控制声波传播路径, 实现声波聚焦效应. 该机理源于温度场连续变化引起声折射率连续变化, 无反射能量损失, 具有宽频带及高聚焦性能等优点. 在此基础上, 分析入射声源频率、热源温度、分界面空间分布、热源位置、介质的衰减系数、热源温度不对称分布等因素对声聚焦性能的影响, 利用气凝胶材料验证单一介质中基于温度梯度分布的声聚焦系统的可行性.     

东印度洋热带偶极子对声会聚区影响分析

大洋中的物理海洋现象影响着水体的变化,从而对其中的声波传播产生重要的影响.首次在东印度洋海域进行的声学调查实验,发现了印度洋热带偶极子物理海洋现象对声传播的影响,利用穿越热带偶极子的声传播实验数据,分析了声源深度和水体起伏对深海会聚区的影响,并对实验中的声传播现象形成机理进行了理论解释.结果表明:东印度洋深海非完全声道环境下,受热带偶极子形成暖水团和声源深度起伏的影响,第2会聚区没有形成,声源深度变深时,更容易形成深海会聚区;印度洋热带偶极子影响下第2会聚区位置处的水体跃层起伏会对下一个会聚区的形成及位置产生重要影响,使得第3会聚区提前形成,会聚区位置向声源方向偏移2—3 km.研究结果对探测及通信声纳在深海复杂环境下应用具有重要指导意义.     

声波在含气泡液体中传播特性及产热效应*

该文对含气泡液体中的声波方程采用线性分析方法,研究了超声波在含气泡液体中的传播特性以及产热效应。当声波在含气泡液体中传播时,气泡的存在会影响声波的传播,在声波频率接近气泡共振频率的频段内,声信号在液体中传播时剧烈衰减,而在声波频率远远高于或低于气泡共振频率时,声波的传播基本不受影响。在接近气泡共振的频段内,声波耗散的能量最终转化为热能。同时液体中的气泡会在声波驱动下径向振动并辐射声波,伴随气泡壁在液体中的粘滞振动,热量随之产生。结果表明,两种产热机制分别在不同频段起主导作用。