
【电】 sound standing wave
make a sound; reputation; sound; tone; voice
【化】 sound
【医】 phon-; phono-; sonus; sound
standing wave
【化】 standing wave
声驻波(Standing Sound Wave)指声波在有限介质中传播时,由于界面反射与原波产生干涉而形成的稳定波动现象。其能量在空间分布上呈现固定波节(节点,振幅为零)和波腹(反节点,振幅最大)的周期性结构。根据《物理学名词》定义,声驻波需满足介质边界条件(如两端固定或开放),且入射波与反射波频率、振幅相同,传播方向相反。
从数学角度,声驻波可表示为两列反向传播的简谐波叠加。设入射波为$y_1 = Asin(kx - omega t)$,反射波为$y_2 = Asin(kx + omega t)$,则合成波方程为: $$ y = 2Asin(kx)cos(omega t) $$ 该公式表明振幅随位置$x$呈正弦分布,时间项$cos(omega t)$显示整体相位同步振动特性。
声驻波在工程领域具有重要应用。例如乐器共鸣腔通过控制管长$L$与波长$lambda$关系($L=nlambda/2$, $n$为整数)强化特定频率声波;建筑声学中则需消除驻波导致的室内声场不均匀现象。实验研究表明,驻波频率计算公式$f_n = frac{nv}{2L}$($v$为声速)在管道声学测量中误差可低于0.5%。
声驻波是声波在特定条件下形成的一种干涉现象,其核心特征为波腹(振幅最大点)和波节(振幅最小点)在空间中固定分布。以下是详细解释:
声驻波由两列振幅、频率、振动方向相同且传播方向相反的相干声波叠加而成。当声波在介质(如管道)中传播并遇到固定边界反射时,入射波与反射波叠加,形成驻波。这一现象需满足两个条件:
驻波不传播能量,而是介质质点作稳定的周期性振动,振幅仅与位置有关,与时间无关。例如,调整声波频率时,波腹和波节的位置会改变,导致管内颗粒的“舞动”模式变化。
声驻波常见于封闭空间(如房间、管道)中,可能导致声场分布不均。例如,音响系统中驻波会使低音模糊或出现“嗡嗡声”。
驻波的数学表达式为两列反向波的叠加: $$ y(x,t) = 2A cosleft(frac{2pi x}{lambda}right) cos(omega t) $$ 其中,$2A cosleft(frac{2pi x}{lambda}right)$为振幅项,与位置$x$相关,$cos(omega t)$为时间项。
如需进一步了解实验操作或声学应用,可参考科技馆展品说明。
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