Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, воде и твёрдых телах В.А. Красильников
Государственное издательство физико-математической литературы, Москва, 1960 г., 560 стр.
В книге в доступной форме излагаются основные физические вопросы, связанные с распространением звуковых и ультразвуковых волн в воздухе, воде и твёрдых телах, и различные применения этих волн.
Большое место уделено ультразвуковым волнам и их применениям, а также распространению звука в атмосфере (атмосферная акустика), в море (гидроакустика) и земле (сейсмология). Рассматриваются вопросы распространения звуковых и ультразвуковых волн большой интенсивности в газах и особенно в жидкостях. Разбираются наиболее важные вопросы аэротермоакустики (шум струи, порождение звука турбулентностью). Рассмотрены вопросы распространения упругих волн в твёрдых телах (в особенности в металлах), а также основные применения ультразвука при излучении упругих свойств твёрдых тел. Основное внимание обращается на физический смысл того или иного явления.
Книга предназначена для лиц, имеющих среднее образование, и может быть полезна преподавателям средней школы, студентам, техникам, инженерам, морякам-гидроакустикам и лицам, работающим в смежных с акустикой областях.
Оглавление
Предисловие к третьему изданию
Из предисловия к первому изданию
Глава 1. Колебания и волны
Свободные колебания
Колебания маятника
Величины, определяющие колебательные движения
Колебания груза на пружине
Запись колебаний
Фаза колебаний. Сдвиг фаз
Затухающие колебания
Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания
Вынужденные колебания
Резонанс
Роль затухания
Резонансная кривая. Установление колебаний
Автоколебания
Волновое движение. Волны на воде
Волновое движение
Образование волн
Длина волны
Амплитуда волны
Скорость распространения волн
Распространение волн
Преломление
Капиллярные волны. Отражение
Интерференция
Принцип Гюйгенса
Дифракция
Лучи
Глава 2. Звуковые волны в воздухе
Образование звуковых волн в воздухе
Образование звуковых волн
Фотографирование звуковых волн
Длина волны, частота и скорость звука
Скорость звука
Измерение скорости звука
От чего зависит скорость звука
Дисперсия. Зависимость скорости звука от температуры
Распространение звука
Отражение звука
Дифракция
Наложение звуковых волн. Интерференция
Стоячие волны
Биения
Плоская волна
Сила звука. Давление звука
Сила звука
Измерение силы звука. Диск Рэлея
Давление звука. Радиометр
Децибелы
Ослабление звука с расстоянием
Ослабление звука для сферических волн
Поглощение звука. Влияние вязкости и теплопроводности среды
Коэффициент поглощения звука
Глава 3. Приёмники и излучатели звука. Осциллографы
Приёмники звука
Чувствительность уха
Микрофоны
Угольный микрофон
Электродинамический микрофон
Конденсаторный микрофон
Включение угольного микрофона
Шлейфовый и электронный осциллографы
Шлейфовый осциллограф
Электронный осциллограф
Источники звука
Труба и сирена. Голос
Излучение звука. Влияние размеров колеблющейся поверхности
Телефон
Электродинамический громкоговоритель (динамик)
Рупор
Термофон. Ионофон
Озвучение больших площадей
Направленность излучения звука
Пульсирующий шар (излучатель нулевого порядка)
Акустический диполь (излучатель первого порядка)
Квадруполь (излучатель второго порядка)
Глава 4. Некоторые опыты со звуком. Анализ звука
Некоторые опыты со звуком
Измерение скорости звука акустическим интерферометром
Акустический интерферометр с бегущими волнами
Радиоинтерферометр
Спектральное представление сложных колебаний
Анализ звука. Шум
Анализ звука
Резонаторы Гельмгольца
Современные методы анализа звука
Визуализация речи
Глава 5. Ультразвуковые волны в воздухе
Получение ультразвука. Пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектрический эффект
Кварцевые пластинки как излучатели и приёмники ультразвука
Излучатели и приёмники ультразвука из кристаллов сегнетовой соли
Применение в ультразвуковой технике кристаллов ADP и KDP и титаната бария
Магнитострикция. Магнитострикционные излучатели и приёмники ультразвука
Магнитосткрикция
Магнитострикционные излучатели и приёмники
Распространение ультразвука в воздухе и газах
Измерение скорости ультразвука и его поглощения
Коэффициент поглощения
Молекулярное поглощение и дисперсия ультразвука
Дисперсия и молекулярное поглощение ультразвука
Физический механизм молекулярного поглощения. Время релаксации
Дисперсия ультразвука в многоатомных газах
Аномальное поглощение звука во влажном воздухе
Глава 6. Распространение звука в помещениях и в свободной атмосфере
Заполнение помещения звуком. Реверберация
Заполнение помещения звуком
Время реверберации
Звукопоглотители
Звукопоглотители
Измерение коэффициента звукопоглащения материалов
Резонансные звукопоглатители
Звукомерные камеры
Распространение звука в атмосфере
Влияние ветра на ход звуковых лучей
Влияние температуры
Турбулентность атмосферы и её влияние на распространение звука
Рассеяние звука атмосферной турбулентностью
Звукоулавливатели. Звукометрия
Звукоулавливатели
Звукометрия
Аэротермоакустика
Вихревой звук
"Голос моря"
Псевдозвук
Порождение звука турбулентностью
Шум турбулентной струи
Аэротермоявления
Глава 7. Звуковые и ультразвуковые волны в жидкостях
Скорость звука в жидкости. Поглощение звука в воде
Скорость звука
Ультразвуковой интерферометр со стоячими волнами
Поглощение звука в пресной и морской воде
Отражение и преломление звука на границе раздела двух сред
Коэффициент отражения
Нормальное падение звука на границу раздела
Отражение и преломление плоской волны, падающей на границу раздела под косым углом
Ультразвуковые волны в жидкости
Фотографирование ультразвуковых волн
Дифракция света на ультразвуке
Поглощение и дисперсия ультразвука в жидкостях. Релаксационная теория
Гиперзвук. Рассеяние света на упругих тепловых волнах
"Звуковая оптика" (фокусирующие системы)
"Звуковая оптика"
Вогнутые зеркала (рефлекторы)
Акустические линзы
Зональные пластинки
Ультразвуковой "микроскоп"
Второй звук в жидком гелии
Распространение звука в море
Особенности распространения звука в море
Рефракция звуковых лучей
Слой скачка
Влияние пузырьков воздуха
Влияние температурных неоднородностей
Реверберация моря
Глубокий звуковой канал. Сверхдальнее распространение звука
Гидроакустика и гидролокация
Звуковое измерение глубин. Эхолоты
Горизонтальный эхолот. Гидролокатор
Шумопеленгование
Глава 8. Ультразвуковые волны большой интенсивности. Ударные волны
Мощные ультразвуковые волны
Ультразвуковые волны большой интенсивности
Получение мощного ультразвука
Крепления кварцевых пластинок. Связь кварцевого излучателя с генератором
Акустический "ветер"
Акустическое течение (акустический "ветер")
Измерение поглощения ультразвука по скорости акустического "ветра"
Искажение формы ультразвуковой волны
Искажение формы волны в газах и жидкостях
Эксперименты по наблюдению искажения формы ультразвуковой волны в жидкости
Непосредственное наблюдение пилообразной формы волны
Поглощение плоских ультразвуковых волн конечной амплитуды
Влияние искажения формы волны на поглощение
Методы измерения коэффициента поглощения
Эксперименты по измерению поглощения волн конечной амплитуды
Кавитация
Ультразвуковая кавитация
Ударные волны
Образование ударной волны
Уравнение Гюгонио (ударная адиабата)
Скорость ударной волны
Скорость спутного движения
Ударные волны при обтекании тел сверхзвуковым потоком
Волны в свободных газовых струях
Газоструйный генератор ультразвука
Ударные волны в воде. Гидравлический удар
Глава 9. Звуковые и ультразвуковые волны в твёрдых телах
Упругие свойства твёрдых тел
Типы деформаций
Закон Гука. Деформации растяжения и сжатия. Модуль Юнга
Коэффициент Пуассона
Деформация сдвига. Модуль сдвига
Типы упругих волн. Измерение модулей упругости твёрдых тел акустическими методами
Продольные волны
Измерение модуля Юнга акустическим (динамическим) методом
Скорость продольных волн в сплошной среде
Поперечные волны или волны сдвига
Дисперсия продольных ультразвуковых волн в стержне
Групповая скорость. Скорость фронта. Скорость сигнала
Применение акустического метода к исследованию ферромагнитных металлов
Поверхностные волны
Отклонения от закона Гука. Пластические волны. Волны конечной амплитуды
Распространение упругих волн. Ультразвук в твёрдых телах.
Отражение и преломление волн на границе раздела
Измерение скорости и поглощения ультразвука
Поглощение упругих волн в твёрдых телах
Распространение упругих волн в гранулированной среде
Фотографирование ультразвуковых волн. Дифракция света
Тепловые механические колебания (флюктуации) пьезоэлектрических кристаллов
Ультразвуковая дефектоскопия металлов и сплавов
Ультразвуковые линии задержки
Воздействие ультразвука на твёрдые тела
Отражение звука упругими оболочками и пластинками. Явление аномального (незеркального) отражения и прохождения звука
Глава 10. Распространение упругих волн в земной коре
Землетрясения как источник упругих волн в земле
Обнаружение и запись сейсмических волн. Сейсмографы
Сейсмограммы землетрясений. Строение земного шара
Сейсмические методы разведки полезных ископаемых
Методы преломлённых волн
Методы отражённых волн
Техника сейсмической разведки
Литература