普通物理教学中进述声波问题的几点体会

声波这一概念在普通物理中是相当重要的.在多年的普通物理教学中我们发现,有的学生根本不知道声波可以在固体中传播,即使知道的学生也认为声波在固体内传播时一定是纵波.而地震波既有横波又有纵波,那么地震波和声波在本质上有什么区别吗?我们知道实际上地震波和声波本质是一样的,这样一来学生就弄不明白了.     

裂隙介质中纵波地面地震记录模拟及特征

利用纵波检测地层中的裂隙是油气勘探、工程探测等领域中的主要方法，也是地球物理领域中的难点，在各向同性介质的背景上，因存在裂隙而形成的散射作用，使接收的波场复杂化，为了正确认识裂隙介质中地震波场特征，以声波方程为基础，为了提高计算精度，应用高阶(十阶)有限差分法求解数值解，给定裂隙介质地质模型和均匀层状介质地质模型，通过数值模拟得到地质模型的地面地震响应．在此基础上，进行分析对比，总结了裂隙介质中地震波场特征，在裂隙发育带顶、底，纵波地面地震记录波形特征均有明显的变化，这表明利用纵波动力学特征作裂隙检测是可行的。     

浅析声音在空气中的传播

声波在液体、气体和固体中以纵波的形式向四周传播.当置于空气中的发声体振动时,造成了周围空气的被压缩,使空气形成了周期性的疏密状态变化,这种疏密状态由发声体向外传播,这就形成了空气中的声波(见图1),并遍布于整个传播波的三维空间中.     

用非饱和三相孔弹模型研究浅层土壤中地震波的传播特性

研究浅层土壤中声波耦合的地震波的传播特性, 用于声波探雷技术的机理分析. 根据浅层土壤具有孔隙度和可压缩性的特点, 利用非饱和三相孔隙介质中的地震波模型, 研究了土壤孔隙度、含水饱和度等参数对地震波传播特性的影响. 计算结果显示: 在给定的参数条件下, 地震波的传播速度和衰减系数均随频率的增加而增加; 纵波的传播速度随孔隙度的增加而减小, 横波的传播速度随孔隙度的增加而增加; 地震波的传播特性随含水饱和度的增加变化比较复杂. 通过对计算结果与已发表实验结果的比较分析, 讨论了解析方法的可行性, 为声-地震耦合机理及其在声波探雷研究中的应用提供了一定的理论基础. 关键词： 声-地震耦合 地震波 孔隙度 声波探雷     

具微结构地壳中非线性地震波的演化

非线性地震波在地壳中传播及演化规律的研究具有重要实际意义.利用有限差分方法, 对非线性地震纵波和横波在具微结构地壳中的演化过程进行了详细的数值模拟.结果表明,非线性地震纵波和横波在具微结构地壳中可以逐渐演化成一个孤立波或两个孤立波或孤立波列或消失.地震波的初始幅度、频散系数和体力因子对演化过程和结果都有重要影响.研究结果揭示了非线性地震波在一种微结构地壳中的演化规律,这有助于在理论上解释一些特殊地震波现象.     

声波在固体板中的多径传播及其时间反转声场

采用无穷长条形阵元在固体板自由表面激发,研究了固体板中声波(纵波和横波)传播的多径效应,在射线近似下深入分析了柱面纵波和横波在固体板中的多次反射及波型转换特性,给出了简明解析表达式;将时间反转法应用于固体板中声波的传播,在理论和实验上分析了时间反转声场规律,证明了从不同阵元发出的沿不同路径传播的声波时间反转后同时同相到达原接收点,表明时间反转法能自动补偿固体板中由于多径效应造成的波形畸变;还通过聚焦增益和主副瓣比定量地分析了时间反转声场的自适应聚焦过程,考查了焦点位置和换能器阵列孔径对聚焦效果的影响,得到了理论和实验相符的结果。     

含少量气泡流体饱和孔隙介质中的弹性波

考虑孔隙流体中含有少量气泡,且气泡在声波作用下线性振动,研究声波在这种孔隙介质中的传播特性.本文先由流体质量守恒方程和孔隙度微分与流体压力微分的关系推导出了含有气泡形式的渗流连续性方程;在处理渗流连续性方程中的气体体积分数时间导数时,应用Commander气泡线性振动理论导出气体体积分数时间导数与流体压强时间导数的关系,进而得到了修正的Biot形式的渗流连续性方程;最后结合Biot动力学方程求得了含气泡形式的位移场方程,便可得到两类纵波及一类横波的声学特性.通过对快、慢纵波的频散、衰减及两类波引起的流体位移与固体位移关系的考察,发现少量气泡的存在对快纵波和慢纵波的传播特性影响较大.     

音乐与物理的关系

当你在音乐厅欣赏那令人陶醉音乐时,不知是否想过,这美妙的音乐是怎么产生的？你是否知道它跟物理之间有着非常密切的关系呢？ 一、音乐中的物理 从物理学的角度看,音乐的实质是一种声波,是振动的传播,也是声波的不同组合．因此,物理学就是音乐的自然科学基础,音乐中包含着许多的物理内容． 音乐的产生需要音乐声源及介质,常见的音乐声源有：弦振动、簧振动、膜板振动、人的声带振动等．传播音乐的介质可以是气体（如空气）、液体（如水）、固体（如琴柱）． 音乐在传播时涉及声音的反射、折射、吸收、隔声等．在音乐厅、剧院的设计…     

声波传播和分子运动、声强和响度

一、声波传播和分子运动在讲授波动时,常在图中画出許多貭点,这些貭点在波的传播过程中,发生和波传播方向垂直(横波)或一致(纵波)的振动,这样就比較容易形象地描繪出机械波传播和质点振动的物理图景。問題在于波在物貭中传播时实际情况是怎样的呢?特別是原子或分子运动情况又是怎样的呢?看来在固体(特別是晶体),液体和气体中是不一样的。在晶体中,原子在空間中是有序排列的,取一維最簡单的情况看,原子排列如图1所示(即一維布拉非格子)。     

漫谈波动

 波是自然界中最重要的现象之一。我们生活的大地、海洋及大气等都涉及波动现象。例如,发生地震时地球中传播着地震波;我们交谈时,空气中传播着声波;我们收看的电视节目是通过电磁波传播的.     

孔隙地层井壁上的声波首波及其诱导电磁场的原因

声波测井时孔隙地层中的声波首波平行于井轴沿井壁传播，它既有轴向位移分量，又有垂直于井壁的位移分量.这种以快纵波速度传播的波, 不仅含有由快、慢纵波势给出的梯度场,而且还含有由横波势给出的旋度场.慢纵波势的梯度是渗流位移首波的主要构成成分, 也是声电效应测井响应中存在伴随声波首波电场的主要原因.首波包含有旋度位移场，是存在伴随声波首波磁场的原因. 关键词： 孔隙介质 声波首波 诱导电磁场 测井     

一种新的海洋波被发现

美国与墨西哥的地球物理学家Ｒ .Ｂｕｌｔｅｒ和Ｃ .Ｌｏｍｎｉｔ博士最近在夏威夷 2号观测台发现了一种新的海洋波 ,这个观测台是放置在夏威夷与加利福尼亚州之间的海底 ,它能观测与记录各种类型的海洋波 .通常海洋中存在着两种海洋波 ,一种是声波 ,在水中的声波其作用原理是与在空气中的声波一样 ,即由不断更替的膨胀压缩运动所形成的纵波 ,只是其速度是由波在水中传播的快慢决定 .另一种是由地震引发的在地球表面附近传播的瑞利波 ,它一般是在地壳下的沉积层内沿着运动的水平与垂直方向传播的横波 .2 0 0 0年 6月在太平洋海底约 10公里处…     

考虑频散效应的一维非线性地震波数值模拟

非线性理论是解决地学问题的重要手段, 充分认识非线性波动特征有助于解释实际观测资料中的一些特殊地震现象. 本文基于Hokstad改造的非线性本构方程, 利用交错网格有限差分法实现了固体介质中一维非线性地震波数值模拟; 采用通量校正传输方法消除非线性数值模拟中波形振荡, 提高模拟精度. 通过与解析解的对比验证了模拟结果的正确性. 研究结果显示了非线性系数对地震波的传播有重要影响, 并且当取适当的非线性和频散系数时, 地震波表现出孤立波的传播特性. 最后分析了不同的非线性地震波在固体介质中的传播演化特征.     

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。     

普通物理学中的几种物理概念

在物理教学过程中，“物理概念”这个名词一般情况下并没有正面向学生作过解释，而是把它的逻辑学的定义看作是不言而喻的．在逻辑学中，概念是思维的基本形式之一，它反映客观事物的一般的、本质的特征．在人类的认识过程中，把感觉到的事物的共同特点抽象出来，加以概括，就形成了概念．在实际教学过程中，面对众多的物理概念，我们不可能也没有必要按照逻辑学的定义逐一对每个物理概念的形成过程进行讨论，但只要抓住物理概念的特征，使其植根于学生头脑中，就能促进对其正确理解和运用．对普通物理学涉及到的物理概念，常见的可以有以下几种类型．     

超声波与选矿测试

 声波是一种机械纵波。其频率超过人类听觉上限的声波称为超声波。通常指高于20000Hz的声波。由于它的频率高,波长短,从而衍射弱,方向性好,容易获得较高的声压和声强,在固体和液体中有较大的穿透能力。     

声波干涉实验及分析

声波干涉实验及分析牟毅伯（贵州省教学仪器公司）在高中和普通物理教学中，声波的干涉实验很重要，应视它为光波干涉实验的前导．目前，由于激光器的问世，光波干涉实验已俯拾可得，但效果好的定量的声波干涉实验对物理教学是很需要的．本文介绍一种声波干涉的定量实验，...     

固体表面菲涅尔阵列产生的声束聚焦的研究

在固体表面上菲涅尔阵列可实现聚焦声束的Ｂ扫描。此阵列产生的弹性波场的分析是固体中会聚声束Ｂ扫描成像的物理基础．给出此聚焦声场的全面分析,包括：纵波和横波会聚声束的频率扫描特性;纵波声场沿对称轴和在焦面上的分布;在主焦点的频率响应;纵波场的全空间分布以及阵列参数对会聚声场的影响．最后还讨论了横波的分布．     

关于波的类型的思考

波动按其振动方向和传播方向的关系，可分为横波和纵波．横波的传播方向垂直于振动方向，而纵波的传播方向与振动方向在同一直线上．横波传播时，介质中出现波峰和波谷；纵波传播时，介质中则出现密部和疏部．     

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…