第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)超声学

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物理初二上北师大版4.4超声波教案1

物理初二上北师大版4.4超声波教案1

《超声波》教案1教学目标1、从搜集的信息中了解超声的特点,了解超声在现代技术中的应用。

2、从搜集的信息中了解次声的一般特点和危害性。

教学重、难点1、重点(1)明白超声、次声的概念。

(2)明白超声的应用。

2、难点培养和提高学生收集信息的能力及对自然和科学技术的兴趣。

教学方法讨论、交流法、竞赛法、讲授法、多媒体课件演示法。

教具预备课件、多媒体设备、音像资料、图片。

教学过程【一】复习引入师:前面,我们差不多学习了声现象的一些性质并探究了它的规律,这些现象不仅有味,而且都包含了一定的科学道理。

在物理课的学习中,不能不记得思考物理学与科学技术和社会的关系。

物理知识是从实际中来的,又要应用到实际中去、一句话,学习物理知识确实是要应用它束为人类服务,提高人们生活的水平,改善生活的质量。

现在,你大概差不多有了体会,那么你对超声和次声明白多少?这节课,我们就来研究学习它。

板书。

【二】新课教学(一)超声。

师:下面先请大伙阅读课本P43—44。

生:阅读。

师:现在我们来一场别开生面的竞赛,四个大组分别用甲、乙、丙、丁表示四支参赛队伍,竞赛规那么是,第一轮为抢答题,每题10分,第二轮为必答题,在规定时间内每个队说出一个事例,同意{寸论,不准重复,轮流进行,答对一道题加20分,答错不得分,超过时间不得分,用电脑在投影屏幕亡分别记时和记分。

第一轮抢答题,请一位同学上台念题目。

l、声波的频率范围是多少?生乙1:10~10Hz。

师:正确,乙队加10分。

2、正常入耳朵听到声音的频率范围是多少?生丁1:20—20000Hz。

师:正确,丁队加10分。

板书:3、狗能听到的声音最高频率是多少?生丙1:S0000Hz。

师:正确,丙队加10分。

4、频率是多少的声音称为超声?生甲1:频率高于20000Hz的声音称为超声。

师:正确,甲队加l0分。

5、频率是多少的声音称为次声?生丙2:频率低于20Hz的声音称为次声。

师:正确,丙队再加10分。

板书第二轮竞赛题目是:超声的应用。

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)次声学

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)次声学

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)次声学次声学是研究次声波在媒质中的产生、传播和接收及其效应和应用的科学.次声是频率低于可听声频率范畴的声,它的频率范畴大致为1/10000Hz~20Hz.次声学的进展历史早在19世纪,人们就已记录到了自然界中一些偶发事件(如大火山爆发或流星爆炸)所产生的次声波.其中最闻名是1883年8月27日,印度尼西亚的喀拉喀托火山突然爆发,它产生的次声波传播了十几万公里,当时用简单微气压计都能够记录到它.在理论方面,最早在1890年,英国物理学家瑞利就开始了大气振荡现象的研究.第一次世界大战前后,火炮和高能炸药的显现,提供了较大的声源,促进了对次声在大气中传播现象的了解.在20世纪20年代还进行了高层大气的温度和风对次声传播阻碍的研究,并建立了探测高层大气的简单声学方法,为此还研制了灵敏度更高的微气压计、热线式次声传声器.30年代进展了电容次声传声器.40年代后,利用声波在大气中的传播速度与温度的均方根成正比关系的原理,提出了火箭-榴弹次声法测定高层大气温度和风速的方法,进展了次声接收和定位的新技术.核武器的进展对次声学的建立起了专门大的推动作用,使得次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和次声传播等方面部有了专门大进展.核爆炸会形成强大的次声源,它产生的次声波在大气中能够传插得专门远,次声方法曾成为探测大气中核爆炸的要紧方法之一.为此建立了许多次声观看站,进行了长时期连续记录和观看.人们还发觉了大气中存在许多自然次声源,对它们的发声机制和特性进行了初步的了解.现在明白的次声源有:火山爆发、流星、极光、电离层扰动、地震、晴空湍流、海啸、台风、雷暴、龙卷风、雷电等.认识并利用次声方法来推测它们的活动规律,已成为近代次声学研究的重要课题.长周期的次声波在电离层中传播,使电离层受到扰动,这种以声重力波方式传播的次声波成为高空大气研究中专门活跃的课题之一.次声学的差不多内容次声在大气中的传播具有衰减小并受波导和重力阻碍等特点.声在大气中传播的衰减要紧是由分子吸取、热传导、和粘滞效应引起的,相应的吸取系数与频率的二次方成正比.由于次声的频率专门低,因此大气对次声波的吸取系数专门小.此外,湍流的作用也会引起次声波的衰减.然而它们的阻碍都专门小,通常可略去不计.大气温度密度和风速随高度具有不平均分布的特性,使得次声在大气中传播时显现〝影区〞、聚焦和波导等现象.当高度增加时,气温逐步降低,在20公里左右显现一个极小值;之后,又开始随高度的增加,气温上升,在50公里左右气温再次降低,在80公里左右形成第二个极小值;然后复又升高.大气次声波导现象与这种温度分布有紧密关系.声波要紧沿着温度极小值所形成的通道(称为声道)传播.通常将20公里高度极小值邻近的大气层称为大气下声道,高度80公里邻近的大气层称为大气上声道.次声波在大气中传播时,能够同时受到两个声道作用的阻碍.在距离声源100~200公里处,次声信号专门弱,通常将如此的区域称为影区.在某种大气温度分布条件下,通过声道传输次声波集合在某一区域,这一区域称它为聚焦区.风也会对次声在大气中的传播产生专门大的阻碍.次声的传播在顺风和逆风时差不专门大:顺风时,声线较集中于低层大气;逆风时,产生较大的影区.不同频率的次声在大气声道中传播速度不相同,产生频散现象,这使得在不同地点测得次声波的波形各不相同.大气的密度随高度增加而递减,假如次声波的波长专门大,例如有几十公里长,这时,在一个波长的范畴内,大气密度差不多产生显著的变化了.当大气媒质在声波的作用下受到压缩时,它的重心较周围媒质提高,这时除了弹性复原力作用外,它还受重力的作用.反之,当它在声波作用下膨胀时,也有附加重力作用使它复原到平稳状态.因此长周期的次声波,除了弹性力作用外,还附加有重力的作用,这种情形下,次声波通常称为声重力波.声重力波在大气中传播时,在理论上能够看作是一些简正波的叠加.差不多上可分为声分支和重力分支.它们在大气中传播都具有频散现象.由于重力分支要紧能量在地面邻近传播.相应地面邻近温度较高,因此传播速度较大.次声测量包括次声接收、记录、探测和分析等.次声学的应用早在第二次世界大战前,次声方法已应用于探测火炮的位置,但是直到50年代,它在其他方面的应用咨询题才开始被人们注意,它的应用前景是专门宽敞的,大致可分为以下几个方面:通过研究自然现象产生的次声波的特性和产生气制,更深入地认识这些现象的特性和规律.例如人们利用测定极光产生次声波的特性来研究极光恬动的规律等.利用接收到的被测声源所辐射出的次声波,探测它的位置、大小和其他特性,例如通过接收核爆炸、火箭发射火炮或台风所产生的次声波去探测这些次声源的有关参量.推测自然灾难性事件,许多灾难性现象如火山喷发、龙卷风和雷暴等在发生前可能会辐射出次声波,因此有可能利用这些前兆现象推测灾难事件.次声在大气中传播时,专门容易受到大气媒质的阻碍,它与大气中风和温度分布等有紧密的联系.因此能够通过测定自然或人工产生的次声波在大气中传播特性的测定,能够探测某些大规模气象的性质和规律.这种方法的优点在于能够对大范畴大气进行连续不断的探测和监视.通过测定次声波与大气中其他波动的相互作用的结果,探测这些活动特性.例如在电离层中次声波的作用使电波传播受到行进性干扰.能够通过测定次声波的特性,更进一步揭示电离层扰动的规律.同样,通过测定声波与重力波或其他波动的作用,能够研究这些波动的活动规律.人和其他生物不仅能够对次声产生某种反应,而且他(它)们的某些器官也会发出柔弱的次声,因此能够利用测定这些次声波的特性来了解人体或其他生物相应器官的活动情形.。

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-次声和超声doc

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-次声和超声doc

我们生活的空间,充满着各类声音,有些声音弱如虫鸣;有些则强如炮轰;有些声音尖如汽笛;有些又沉如闷雷;有些声音悦耳动听;有些却吵闹难忍。

声音的性质是如何确定的呢?原来声音的大或小,与"声压"有关;声音的尖或沉,与"音频"高低有关;声音是悦耳还是吵杂,与"音调"是否和谐有关。

音频就是声音的频率。

一般地说,振动频率在20Hz到20000Hz之间的波动人类是可以听到的,因此称为声波,20Hz以下和20000Hz以上分别属于次声和超声的范围,人耳是不能听到的。

在声波范围内,随着频率的增加音调由低变高,但是在不同频段,人耳的感受力并不一致。

一般情况下,音频在1000Hz以下,随着频率的降低,听觉会逐渐迟钝。

因此,人耳对低频噪声较容易忍受,而对高频噪声则感觉较敏锐,耐受力差。

若长期生活在偏高频率的巨响环境中,会引起耳朵部分或严重失聪。

声音在空气中能够传播出去,是由于振动物体通过振动造成周围空气的局部压强变化,这个压强变化使周围空气产生局部的密度变化,局部密度变化又造成较远部分空气压强的变化,如此下去,就把这个压强变化向更远的部分传递出去,这样就造成了声音的传播。

在声音传播过程中,空气压强相对于大气压强的压强变化,称为声压,其单位为帕(Pa)。

人类的听觉领域相当广阔,平均大约是从2×10-5 ~ 20Pa左右。

也就是说,我们能听到一个最强声源的音量,有可能是一个最弱声源的20万倍。

一般是用声压级来表达声量的大小,其单位为分贝(dB),即
,其中。

我们日常生活中所听到的声音,其声压级在0 ~ 140dB左右。

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-音箱如何摆放doc

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-音箱如何摆放doc

音箱如何摆放如果你要告诉我你的音箱是挂在显示器两侧的,那你别在这儿耽误时间,快往下看吧!我只能失望、昏倒……现在的电脑玩家们早已不再认为买音箱只要能响就行,而对几百元的木制音箱来说,如果你认为它是可以随便放的,那么你就错了,音箱位置的摆放是有学问的,这一点音响发烧友们更能理解.音箱码放的位置不同,将直接影响到两只音箱声音的平衡性、营造出声场的深度、重低音的效果与中音的音质.正确的摆放方法是先以人为中心(或以主机为中心)两音箱左右对称地大幅度调整位置,然后再小幅度移动推敲,直至所得到的声音音色平滑、柔和、自然为止.人是听的主体,码放音箱的位置自然与聆听者的位置密切相关.一般来说,人应该处在两个音箱连接线段的垂直平分线上,且人到音箱的距离应比音箱的间距大一些.至于两音箱应相距多远,以一到一米五为下限,因房间与人而定.若你就将它们放在电脑两侧,间距显然过小,这样营造的声场过窄,当然此时双耳离音箱也过近,听到的以直接声为主,墙壁的反射声为辅.由于普通的木制音箱都是一个电容分频,高低音喇叭有1/4的相位差,两个喇叭发出的声音在理论上是不同步的,这样人到音箱的距离越近效果就越明显,不过一般人很难察觉.此外相距太近,能清晰的听到高低音发自两个不同的喇叭,得到的音色不自然、不和谐;人与音箱相距若有一定距离,直接听到的声音与反射声能有效地融合,能切实的感受到声场的宽度与广度,听到的声音也能更柔和、自然.在此建议大家将音箱放于电脑的侧后方,与聆听者最少要有2米的距离,或者延长音箱的输入线,放音箱于人的侧后方(总之两只音箱不要放在人的一侧),然后前后移动找到最佳的听音位置.家中要有组合音响,干脆就将声卡的Line Out直接连在音响的Line In上去享受吧!对于那些有SRS、APX、BBE等三维音效与音效增强技术的音箱来说,人与音箱之间保持一定的距离就更为重要,因为这些音效场在两只音箱前必须要经过一定的纵深距离后才能形成,距离太近,音效必将大打折扣.位置知道了,那它应放多高呢,这一点各位可能更没有注意过.绝大多数音箱的音色都是会随位置的高低而有所变化的,不信你可以试试:先把它放在地上听,然后再抱到桌上来,两次所听到的音色是不会相同的.书架式音箱以放在桌上为宜,立式音箱放在地下并将其架起为宜,这是要将低音喇叭的高度尽可能的提高,最好与聆听者的双耳处于同一水平线上,这也是为什么一些落地式音箱要把低音喇叭设计在上方的原因.在找到了位置与高度后,还有一点要谈的,这就是音箱的偏中摆放问题.喇叭的指向性因摆放不同对声音的中高音部分、声场的结像力以及聆听者感受的声音空间宽阔性都有着不同程度的影响.音箱的偏中摆放也影响到人所听到的直接声与反射声之比.当音箱方向偏中的摆放时,使一些音箱有了更好的表现力,这时声音的能量是直接射向聆听者的,声场虽然变窄,但这可以增加声音的结像力,使声音更加清晰、层次鲜明,无拖延滞后之感,高音同时也得到了增强;相反,减少偏中的角度,人会听到更多的来自墙壁的反射声,感觉出更大的声场范围,声场的空间纵深感也得到了增强.当音箱平摆,没有向中偏向时,高音虽平滑了,但结像力又可能有些含糊不清、声场虽也扩大了,但又会缺乏精细之处.总之,取向中的偏向角是一种折中的方案,要随音箱性能、房间的大小与聆听者的个人喜好来定.对于一些音箱来说,人与音箱成等腰三角形的位置时,所听到的高音成份最多,所以偏中角度过大的摆放必将加重高音的效果,这是没有必要的,一切都应依实际而定.把握好偏中角度后,还要注意使两个音箱的偏中角保持一致,否则声音得最佳点会有明显的偏向.下面来谈谈声音与环境建筑的关系.房间的墙壁对音色的整体效果自然也有不小的影响:音箱靠近墙壁,低音声波经过了墙壁的反射后被人耳听到,同时它所发出声波的低频部分会更有效地带动周围的墙壁与喇叭一起振动,这样声音的低音部分就会得到加强,使声音更加浑厚凝重而富有感染力,所以音箱越贴近墙角放置,人所听到的低音效果越强.一些音箱则必须要借助墙壁的帮助才会有较好的低音效果,位置放的离墙远了,低音便变得单薄、空洞了.普通的低档木制音箱也不妨借助墙壁的忙,来提升低音效果的不足.低音炮也是如此,它的摆放位置其实是很随便的,因为低音的方向性不佳,即与高音相比更难分辨它的方向来源,所以不妨把它放在墙角,不必一定要正对着听者.导相孔朝前的音箱是无所谓的,摆放导相孔朝后的音箱时切忌后面紧靠着墙,因为那样,导相孔中的声波不能完全放出,得到振动的只是墙的局部,而不是墙的整体,声场效果自然不佳.由于声音的反射,音箱离后墙越远,则营造出的声场越深邃,这在大房间里更容易被感觉到.一些音箱也必须离开后墙与侧墙摆放,其实过多的侧墙反射声对听音是不利的,这都要根据实际情况具体分析.音箱的特殊摆放位置能形成驻波,不同驻波的形成也有利于贴近不同听者的喜好.驻波是音箱与听者处在房间的特殊位置时,在听者的位置会有某段频率的声波峰峰或谷谷相叠加的现象发生,因而使这段频率的声音得到了明显的加强,它的发生取决于房间的长度、发音点和听者的位置.最佳的低频响应点应是音箱到后墙的距离为房间总长度的1/3或1/5,听者的位置是大约在房间的2/3处附近.我知道要把你的电脑搬到房间的2/3处去可不容易,这点诸公只好了解一下了,不过你在看碟或是听音乐时不妨去找找发生驻波的位置.在驻波点初中音更自然清晰、低音更凝重浑厚.音箱箱体的谐振也是一大问题,普通的木制音箱若放在电脑桌上,开大音量,必能感觉到桌子在振动,你若放个低音炮在桌上,你的桌子一定会随着炮一起振、振、振,怎办?已说过了,将炮端下放在墙角(最好能与听者等高).普通音箱箱体下垫点东西,如海棉等,防止音箱带着桌子一起振,注意也别太厚,厚则易倒,只要桌子不振了就行了.将音箱位置进行合理的摆放,不需花费一分钱,就可以改善声音效果,这对中高档音箱尤为突出.已经讲过了调整音箱距后墙的距离可控制低音部分的音色,改变喇叭与听者的位置可降低房间谐振的影响,聆听高度、音箱高度与偏中角的适当选取能改善音色的平衡度,以及声音结像力、空间感与声场深度的调整方法,所以在你要升级音箱之前,还时先挖挖它的潜力吧.。

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-教法建议doc

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-教法建议doc

教法建议
本节内容可分为两个阶段一是应鼓励学生自己从生活中的感知或利用internet来查阅超声波的实例和工作原理.二是利用多媒体的优势,在物理教学中以小组为单位,分别负责超声波在某一方面的应用(教师事先给出范围),由学生自己提出问题,自己讲解,对学生而言,既完成了学习任务,拓展了知识面,又提高了学习兴趣.这样有助于学生了解高新科学技术的发展及应用,培养和增强创新意识及实践能力,促进知识、能力、素质的综合提高.。

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-超 声 学doc

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-超 声 学doc

超声学超声学是研究超声的产生、接收和在媒质中的传播规律,超声的各种效应,以及超声在基础研究和国民经济各部门的应用等内容的声学重要分支.频率高于人类听觉上限频率(约20000赫)的声波,称为超声波,或称超声.超声的研究和发展,与媒质中超声的产生和接收的研究密切相关.1883年首次制成超声气哨,此后又出现了各种形式的气哨、汽笛和液哨等机械型超声发生器(又称换能器).由于这类换能器成本低,所以经过不断改进,至今还仍广泛地用于对流体媒质的超声处理技术中.20世纪初,电子学的发展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器.1917年,法国物理学家朗之万用天然压电石英制成了夹心式超声换能器,并用来探查海底的潜艇.随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断发展,又出现更大超声功率的磁致伸缩换能器,以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器.材料科学的发展,使得应用最广泛的压电换能器也由天然压电晶体发展到机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等.产生和检测超声波的频率,也由几十千赫提高到上千兆赫.产生和接收的波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等.如频率为几十兆赫到上千兆赫的微型表面波都已成功地用于雷达、电子通信和成像技术等方面.近年来,为了物质结构等基础研究的需要,超声波的产生和接收还在向更高频率(10¹²赫以上)发展.例如在媒质端面直接蒸发或溅射上压电薄膜或磁致伸缩的铁磁性薄膜,就可获得数百兆赫直至几万兆赫的超声;利用凹型的微波谐振腔,可在石英棒内获得几万兆赫的超声.此外,用热脉冲、半导体雪崩、超导结、光子与声子的相互作用等方法,产生或接收更高频率的超声.超声波在媒质中的反射、折射、衍射散射等传播规律与可听声波的并无质的区别.超声在一般流体媒质(气体、液体)中的传描理论已较成熟,然而声波在高速流动的流体媒质中的传播,在液晶等特殊液体中的传播,以及大振幅声波在流体媒质中转插的非线性问题等的研究,仍在不断发展.当超声在媒质中传播时,由于声波和媒质之间的相互作用,使媒质发生一系列物理的和化学的变化,也出现一系列力学、光学、电、化学等超声效应.线性交变的振动作用是指由于媒质在一定频率和声强的超声波作用下作受迫振动,而使媒质中的质点位移、速度、加速度以及媒质中的应力等分别达到一定的数值而产生一系列超声效应.当质点速度远小于媒质中的声速时,所产生的机械效应,如悬浮粒子的凝聚、声光衍射、超声在压电或压磁材料中感生电场或磁场等,可用线性声学理论说明,故称为线性的交变机械作用.由于超声振动的非线性而产生像锯齿波形效应和各种直流定向力,并由此而产生了一系列特殊的超声效应,如超声破碎、局部高温、促进化学反应等等.当液体中有强度超过该液体的空化阈的超声传播时,液体内会产生大量的气泡,小气泡将随着超声振动而逐渐生长和增大,然后又突然破灭和分裂,分裂后的气泡又连续生长和破灭,这种现象称之为空化.这些小气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温高压,并且由于气泡周围的液体高速冲入气泡,而在气泡附近的液体中产生了强烈的局部激波,也形成了局部的高温高压,从而产生了超声的清洗、粉碎、乳化、分散、促进化学反应等一系列的作用,同时还伴有强烈的空化噪声和声致发光.在液体中进行的超声处理技术,大多数都与空化作用有关.以超声为工具,来检验、测量或控制各种非声学量及其变化的超声检测和控制技术.用超声波易于获得指向性极好的定向声束,加上超声波能在不透光材料中传播,因此它已广泛地用于各种材料的无损探伤、测厚、测距、医学诊断和成像等.当前,超声检测这方面的新研究和新应用仍在不断地出现,例如声发射技术和超声全息等等.而采用数字信号处理技术来解决超声检测中以往尚未解决或尚未圆满解决的问题的研究工作,近年来也非常活跃.超声处理是通过超声对物质的作用而来改变或加速改变物质的一些物理、化学、生物特性或状态的技术.由于使用适当的换能器可产生大功率的超声波,而通过聚焦、增幅杆等方法,还可获得高声强的超声,加上液体中的空化现象,使得利用超声进行加工、清洗、焊接、乳化、粉碎、脱气、促进化学反应、医疗,以及种子处理等已经广泛地应用于工业、农业、医学卫生等各个部门,并还在继续发展.但很多应用机理至今尚未搞清,有待深入研究.机械运动是最简单、也最普通的物质运动,它和其他形式的物质运动以及物质结构之间的关系非常密切.超声振动本身就是一种机械运动,因此,超声方法也是研究物质结构的一个重要途径.20世纪40年代起,人们在研究媒质中超声波的声速和声衰减随频率变化的关系时,就陆续发现了它们与各种分子弛豫过程及微观谐振过程(如铁磁、顺磁、核磁共振等)之间的关系,从而形成了分子声学的分支学科.随着人们能产生和接收的超声波频率的不断提高,目前已正在逐步接近点阵热振动的频率,利用这些甚高频超声的量子化声能来研究原子间的相互作用、能量传递等问题是十分有意义的.通过对甚高频超声声速和衰减的测定,可以了解声波与点阵振动的相互关系及点阵振动各模式之间的耦合情况,还可以用来研究金属和半导体中声子与电子、声子与超导结、声子与光子的相互作用等.因此,超声和电磁辐射及粒子轰击一起列为研究物质微观结构和微观过程的三大重要手段.与之有关的一门新分支学科——量子声学也正在形成.超声学是一门应用性和边缘性很强的学科,从它一百多年来的发展可以看出,超声学是随着它在国防、工农业生产、医学、基础研究等领域中应用的不断深入而得到发展的.它不断借鉴电子学、材料科学、光学、固体物理等其他学科的内容,而使自己更加丰富.同时,超声学的发展又为这些学科的发展提供了一些重要器件和行之有效的研究手段.如超声探伤和超声成像技术都是借鉴了雷达的原理和技术而发展起来的,而超声的发展又为电子学、光电子学、雷达技术的发展提供了超声延迟线、滤波器、卷积器、声光调制器等重要的体波和表面波器件.但是,超声学仍是一门年轻的学科,其中存在着许多尚待深入研究的问题,对许多超声应用的机理还未彻底了解,况且实践还在不断地向超声学提出各种新的课题,而这些问题的不断提出和解决,都已表明了超声学是在不断向前发展.。

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)声波子弹

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)声波子弹

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二
上)声波子弹
据英国«新科学家»杂志报道,美国研究人员发明了一种能够发射〝声波子弹〞的枪,妄图劫持客机的恐惧分子被击中后会临时动弹不得,机组人员能够借机将其降服.现在的构想是让穿便衣的空中警察佩带这种枪,这种枪射出的大功率声波脉冲,能够让恐惧分子临时失去活动能力,但可不能像一般的枪支那样损害乘客,造成危险.本周六出版的«新科学家»讲,这种枪的样机差不多由设在美国加州圣迭戈的高技术公司〝美国技术〞制造出来,该项研究是由美国通用动力公司出资的.
这种枪包括一个大约3米长、直径4厘米的聚合物合成管子.
在合成管里面,是一套压电圆盘,其作用看起来小型的扬声器.
由第一个圆盘发出的脉冲,会由后面的第二个盘接收和放大,如此连续下去就可在另一端得到多次放大的声波脉冲,其强度足以让人的耳鼓专门疼痛和使人晕头转向.美国技术的主席诺里斯讲:〝这种枪射出的声波脉冲,就像一颗子弹。

脉冲强度在一到两秒钟里超过了140分贝。


当声音强度介于120至130分贝之间时,就会造成疼痛.
诺里斯就亲身试验了这种枪。

他讲:〝我差一点被打中,接着有好一阵什么都不明白了。

〞他还讲,脉冲子弹的威力足能够打倒一头牛.
只是德国多特蒙德大学非致命声学武器专家阿特曼对此表示担忧。

他认为除非距离专门进,否那么射出的脉冲可能会伤及其他人.
〝脉冲可能会击中其他人,或是在机舱里来回反射,造成其他乘客临时失去听觉。

〞。

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)次声“杀人”之谜

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)次声“杀人”之谜

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)次声“杀人”之谜1890年,一艘名叫〝马尔波罗号〞帆船在从新西兰驶往英国的途中,突然奇异地失踪了.20年后,人们在火地岛海岸边发觉了它.惊奇的是:船上的开都原封未动.完好如初.船长航海日记的字迹仍旧依稀可辨;就连那些死已多年的船员,也都〝各在其位〞,保持着当年在岗时的〝姿势〞;1948年初,一艘荷兰货船在通过马六甲海峡时,一场风暴过后,全船海员莫明其妙地死光;在匈牙利鲍拉得利山洞入口廊里,3名旅行者齐刷刷地突然倒地,停止了呼吸......上述惨案,引起了科学家们的普遍关注,其中许多人还对船员的遇难缘故进行了长期的研究.就以本文开头的那桩惨案来讲,船员们是如何死的?是死于天火或是雷击的吗?不是,因为船上没有丝毫燃烧的痕迹;是死于海盗的刀下的吗?不!遇难者遗骸上看到死前打斗的迹象;是死于饥饿干渴的吗?也不是!船上当时时贮存着足够的食物和淡火.至于前面提到的第二桩和第三桩惨案,是自杀依旧他杀?死因何在?凶手是谁?检验的结果是:在所有遇难者身上,都没有找到任何伤痕,也不存在中毒迹象.明显,谋杀或者自杀之讲已不成立.那么,是以及病一类心脑血管疾病的突然发作致死的吗?法医的解剖报告讲明,死者生前个个都专门健壮!案情的确蹊跷、迷离而莫测!通过反复调查,终于弄清了制造上述惨案的〝凶手〞,是一种为人们所不专门了解的次声的声波.次声波是一种每秒钟振动数专门少,人耳听不到的声波.次声的声波频率专门低,一样均在20兆赫以下,波长却专门长,传播距离也专门远.它比一样的声波、光波和无线电波都要传得远.例如,频率低于1赫的次声波,能够传到几千以至上万公里以外的地点.1960年,南美洲的智利发生大地震,地震时产生的次声波传遍了全世界的每一个角落!1961年,苏联在北极圈内进行了一次核爆炸,产生的次声波竟绕地球转了5圈之后才消逝!次声波具有极强的穿透力,不仅能够穿透大气、海水、土壤,而且还能穿透牢固的钢筋水泥构成的建筑物,甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下.次声穿透人体时,不仅能使人产生头晕、烦燥、耳鸣、恶心、心悸、视物模糊,吞咽困难、胃痛、肝功能失调、四肢麻木,而且还可能破坏大脑神经系统,造成大脑组织的重大损害.次声波对心脏阻碍最为严重,最终可导致死亡.什么缘故次声波能致人于死呢?原先,人体内脏固有的振动频率和次声频率相近似〔0.01~20赫〕,倘假设外来的次声频率与体内脏的振动频率相似或相同,就会引起人体内脏的〝共振〞,从而使人产生上面提到的头晕、烦躁、耳鸣、恶心等等一系列症状.专门是当人的腹腔、胸腔等固有的振动频率与外来次声频率一致时,更易引起人体内脏的共振,使人体内脏受损而丧命.前面开头提到的发生在马六甲海峡的那桩惨案,确实是因为这艘货船在驶近该海峡时,恰遇上海上起了风暴.风暴与海浪摩擦,产生了次声波.次声波使人的心脏及其它内脏剧烈抖动、狂跳,以致血管破裂,最后促使死亡.次声尽管无形,但它却时刻在产生并威逼着人类的安全.在自然界,例如太阳磁暴、海峡咆哮、雷鸣电闪、气压突变;在工厂,机械的撞击、摩擦;军事上的原子弹、氢弹爆炸试验等等,都能够产生次声波.由于次声波具有极强的穿透力,因此,国际海难救助组织就在一些远离大陆的岛上建立起〝次声定位站〞,监测着海潮的洋面.一旦船只或飞机失事附海,能够迅速测定方位,进行救助.近年来,一些国家利用次声能够〝杀人〞这一特性,致力次声武器——次声炸弹的研制尽管眼下尚处于研制时期,但科学家们预言;只要次声炸弹一声爆炸,瞬息之间,在方圆十几公里的地面上,所有的人都将被杀死,且无一能幸免.次声武器能够穿透15厘米的混凝土和坦克钢板.人即使躲到防空泛或钻进坦克的〝肚子〞里,也依旧一样地难逃残废的厄运.次声炸弹和中子弹一样,只杀伤生物而无损于建筑物.但两者相比,次声弹的杀伤力远比中子弹强得多.。

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)回声定位和蝙蝠仿生

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)回声定位和蝙蝠仿生

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)回声定位和蝙蝠仿生第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)回声定位和蝙蝠仿生第二次世界大战期间,德军制定了一个叫〝海狮行动〞的军事打算,动用2000架飞机突然突击伦敦,妄图一举摧残英国。

为了保证这次空袭成功,事前派遣了一个特工小组潜入英国,破坏英国雷达网中心。

在那个危险时刻,英国反间谍人员及时破获了那个特工小组,使英国能够以1000架斗争机在雷达的监测下,击退了当时不可一世的德国空军。

事后,英国首相丘吉尔在向全国广播时讲:〝1000名皇家空军挽救了英国〞。

这次战争,英军能够以少胜多,因此是由于英国皇家空军的英勇奋战,然而,雷达在其中显示的威力也起着专门大的作用。

雷达和声纳差不多上人为的监测设备。

雷达是用电磁波的反射发觉目标并测定其位置的电子设备;声纳是利用声波的反射探测目标和测距的仪器。

远在人类利用雷达和声纳千百万年前,在自然界,许多动物,如蝙蝠、海豚等早已在应用它们自身的声纳系统来定位、捕食、绕过障碍和躲避敌害。

而且在结构的精巧,效应的灵敏等专门多方面差不多上目前人工雷达和声纳系统还办不到的。

尽管人为的雷达和声纳是对一些动物回声定位的一种迟到的仿生,然而,深入研究一些动物的回声定位势必会给完善人为的雷达和声纳许多有益的借鉴。

物体振动才能发声,声音以波的形式在媒介中传播,当声波碰到障碍物时就会反射回来,反射回来的声波传入耳确实是回声。

假如回声到达耳朵比原先的声音滞后0.1秒以上,就能把回声与原先的声音区分开来。

因此,依照声速和回声滞后时刻就能测动身声体与目标之间的距离。

人耳能听到的振动频率范畴约在20~20000赫兹之间。

因此,把低于20赫兹的声波称次声波,高于20000赫兹的声波称超声波。

利用回声定位的蝙蝠能发出和听到的超声波超过每秒150000次振动,如此高的频率的声波,假如人耳能听得到,就会有惊天动地的感受。

蝙蝠发出的声波是极短促的,还不到千分之一秒长,而且是不连续的,并以脉冲的形式发射出来,如此可使发出的声波有较大的能量,也容易听清不连续的回声。

北师大版物理八年级上册《超声波》教学案

北师大版物理八年级上册《超声波》教学案

北师大版八年级物理上册第四章第四节第四节超声波(教案)教学目标:◆知识与能力1、知道什么是超声波。

2、了解现代技术中与超声波有关知识的应用。

◆过程与方法1、通过观察、参观或看录像等有关的文字、图片、音像资料,获得社会生活中超声波利用方面的知识。

2、通过介绍知道一些动物对超声波的利用,扩展知识面。

◆情感、态度与价值观1、通过学习,了解超声波在现代技术中的应用,增强科学的热爱。

2、通过一些自然界的动物对超声波利用的了解,激发学生的兴趣。

教学重难点◆重点超声波的概念及其应用◆难点如何利用物理知识来激发学生探究科学的欲望。

教学方法本节课程的重点应放在学生的情感、态度与价值观上。

课前应要求学生广泛地收集有关超声波应用方面的资料,在课堂上学生一起讨论、分享,这样既能让大家了解超声波的知识,又能在无形中使学生认识到物理与生活、与科学技术的关系密不可分,从而激发学生的兴趣和对科学进行探究的欲望。

教学准备录像片、播放设备教学过程◆预习提示1、阅读课文了解什么是超声波?2、收集超声波应用方面的资料◆引入新课播放录象或动画:蝙蝠在夜里飞行,还能扑捉飞蛾和蚊子,而且无论怎样飞行,从来没见过它跟什么东西相撞。

【提出问题】到底蝙蝠夜里飞行的原理是什么?为什么人听不见蝙蝠发出的声音呢?【交流合作】学生认真观看蝙蝠在夜间飞行的录像。

同学之间互相讨论、交流:蝙蝠一边飞,一边从嘴里发出一种声音。

这种声音遇到障碍物就会反射回来,传到蝙蝠的耳朵里,蝙蝠就立即改变飞行方向。

◆进行新课介绍超声波的概念:超过20000Hz的声波叫超声波;低于20Hz声波叫次声波;人正常耳朵听到的声波为20Hz——20000Hz。

【讲述故事】1912年“泰坦尼克号”首次出航即触礁沉没。

这件事震惊世界。

随即有人提出用声学方法遥测航道上的冰山,制造出声呐。

紧接着在第一次世界大战中,出于探测敌方潜水艇的需要,对声呐的研究得到了进一步的发展。

那么到目前为止超声波有哪些应用呢?【交流讨论】根据课前搜集的有关超声波应用的资料,踊跃发言,和同学一起交流、讨论。

第四节《超声波》教案(北师大版初二上)2

第四节《超声波》教案(北师大版初二上)2

第四节《超声波》教案(北师大版初二上)2教学重点和难点:超声波的应用学生查找、交流信息、应用知识的能力课前预备:收集信息处理信息〔在医学上、在军事上、在生活中、近代科学技术〕制成Powerpoint新课的引入:播放海豚表演的视频,提出咨询题:你明白海豚是如何捕食吗?新课的教学:学生主持:今天我们就学习超声波,我们人耳能感受到声音的频率在20 Hz 至20000Hz之间.频率低于20Hz和高于20000Hz的声波,都不能引起人的听觉,低于20Hz的声波叫次声波,高于20000Hz的声波叫超声波.超声波的特点:束射特性、吸取特性、超声波的能量传递特性、超声波的声压特性.现在我分不介绍它们.一.束射特性由于超声波的波长短,超声波射线能够和光线一样,能够反射、折射,也能聚焦,而且.遵守几何光学的定律.即超声波射线从一种物质表面反射时,入射角等于反射角,当射线透过一种物质进入另一种密度不同的物质时就会产生折射,也确实是要改变它的传插方向,两种物质的密度差不愈大,那么折射也愈大.二.吸取特性声波在各种物质中传播时,随着传播距离的增加,强度会渐进减弱,这是因为物质要吸取掉它的能量.关于同一物质,声波的频率越高,吸取越强.关于一个频率一定的声波,在气体中传播时吸取最历害,在液体中传播时吸取比较弱,在固体中传播时吸取最小.三.超声波的能量传递特性超声波因此在各个工业部门中有广泛的应用,要紧之点还在于它比可听声波具有强大得多的功率.什么缘故有强大的功率呢?因为当声波到达某一物资中时,由于声波的作用使物质中的分子也跟着振动,振动的频率和声波频率—样,分子振动的频率决定了分子振动的速度.频率愈高速度愈大.物资分子由于振动所获得的能量除了与分子的质量有关外,是由分子的振动速度的平方决定的,因此假如声波的频率愈高,也确实是物质分子愈能得到更高的能量、超声波的频率比可听声波能够高专门多,因此它能够使物资分子获得专门大的能量;换句话讲,超声波本身能够供给物质足够大的功率.四.超声波的声压特性当声波通入某物体时,由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用,将使物质所受的压力产生变化.由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用.由于超声波所具有的能量专门大,就有可能使物质分子产生显著的声压作用、例如当水中通过一样强度的超声波时,产生的附加压力能够达到好几个大气压力.液体中存起着如此庞大的声压作用,就会引起值得注意的现象.当超声波振动使液体分子压缩时,看起来分子受到来直四面八方的压力;当超声波振动使液体分子稀疏时,看起来受到向外散开的拉力,关于液体,它们比较受得住附加压力的作用,因此在受到压缩力的时候;不大会产生反常情形.然而在拉力的作用下,液体就会支持不了,在拉力集中的地点,液体就会断裂开来,这种断裂作用专门容易发生在液体中存在杂质或气泡的地点,因为这些地点液体的强度专门低,也就专门经受不起几倍于大气压力的拉力作用.由于发生断裂的结果,液体中会产生许多气泡状的小空腔,这种空泡存在的时刻专门短,一瞬时就会闭合起来.空腔闭合的时候会产生专门大的瞬时压力,一样能够达到几千甚至几万个大气压力.液体在这种强大的瞬时压力作用下,温度会突然增高.断裂作用所引起的互大瞬时压力,能够使浮悬在液体中的固体表面受到急剧破坏.我们常称之为空化现象.现在由每组举荐的同学给大伙儿介绍超声波的应用.第一组:超声波在医学上的应用人体各个内脏的表面对超声波的反射能力是不同的,健康内脏和病变内脏的反射能力也不一样.平常讲的〝B超〞确实是依照内脏反射的超声波进行造影,关心大夫分析体内的病变.美国科学家正在研究用超声波止住病人体内出血的新技术,可免除手术止血的痛楚与危险.据新一期英国«新科学家»杂志报道,大夫通常用动手术的方式来为病人止血,这一方法风险较大.有研究者设想用超声波对体内伤口进行加热烧灼,借以止血.但假如出血位置在脑部,或出血面积较大,这种方法就专门不可取.美国华盛顿大学的科学家发觉,高密度聚焦超声波能加快自然凝血过程,无须加热烧灼伤口就能止血.实验讲明,超声波会加快血液运动,激活血小板,使它们错认为自己是在流经一个破裂的伤口,从而加强粘着性,与细胞膜及其它血小板粘附,促进凝血.这一方法比手术止血和超声波加热止血更安全.研究人员将进一步完善这项技术,先在动物身上试验,然后用于人体.第二组:超声波在军事上的应用什么缘故在水中不采纳雷达、卫星遥感技术等先进技术而仍用落后的声纳呢?海水能吸引电磁波,雷达用不上了.海水吸热能力太强,红外线技术无用武之地;水的透光能力差,而吸取光的能力却专门强,光学观看设备如望远镜也使不上了.专门是深海中一片乌黑,什么也看不见.探照灯又会暴露自己.而海水的传声能力却比在空气中强得多.声纳技术就应运而生了.声纳机发出一束不同频率的声音信号,再用专门设备同意反射信号加以分析,如此就如同安上了蝙蝠的耳朵,周围的情形也就明白了第三组:超声波在生活中的应用超声波鼠虫驱除器:超声波没有穿透力,故遇到障碍物不能穿透,然而能反射回来,然而必须是硬物体才能反射,但损耗专门大.超声波遇软物体能被吸取,如窗帘、沙发、衣、被等物,因此也阻碍它的使用面积.该仪器寿命3年以上耗电极微,每月1—3度电,输出为1W电压为11伏对人无危险损害,安全可靠超声波洗衣机:完全〝抛弃〞洗衣粉,与传统洗涤方式不同,超声波洗衣机要紧利用超声波的〝空化〞作用〔超声波作用于液体时可产生大量小气泡.一个缘故是液体内局部显现拉应力而形成负压,压强的降低使原先溶于液体的气体过饱和,而从液体逸出,成为小气泡.另一缘故是强大的拉应力把液体〝撕开〞成一空泛,称为空化.空泛内成为液体蒸气或溶于液体的另一种气体,甚至可能是真空.因为空化作用形成的小气泡会随周围介质的振动而不断运动、长大或突然破灭.破灭时周围液体突然冲入气泡而产生高温、高压,同时产生激波.和空化作用相相伴的内摩擦可形成电荷,并在气泡内因放电而产生发光现象.在液体中进行超声处理的技术多数与空化作用有关〕,产生庞大能量,将污垢从衣物上〝震〞下来溶解到水中,然后再通过内筒的转动对衣物进行摔打和水流穿透,洗净衣物.超声波洗衣机不仅无污染,而且比一般洗衣机节水三分之一.BJ49-密度计超声波清洗器,本系列仪器的超声波发生源和震板为独立组件,要紧适用于油田、炼油厂密度计圆管内壁清洗,同时也适于各种相同密度计尺寸规格的管道、圆管、方管内壁的清洗.超声波加湿器第四组:超声波在近代科学技术上的应用专门多动物都有完善的发射和接收超声波的器官.以昆虫为食的蝙蝠,视觉专门差,飞行中不断发出超声波的脉冲,依靠昆虫躯体的反射波来发觉食物.海豚也有完善的〝声纳〞系统,使它能在混浊的水中准确地确定远处小鱼的位置.现代的无线电定位器——雷达,质量有几十、几百、几千千克,蝙蝠的超声定位系统只有几分之一克,而在一些重要性能上,如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器.深入研究动物身上各种器官的功能和构造,将获得的知识用来改进现有的设备和创制新的设备,这是近几十年来进展起来的一门新学科,叫做仿生学.教学反思:教学点评:通过本节知识的学习,同学们对超声波有了更深刻的认识,第一对所有的同学付出的努力我感到专门快乐,大伙儿通过自己的查找资料学到了书本上没有知识,而且每组成员之间的合作、同学们的自由发言、提咨询都专门的杰出.现在我们整理一下课堂学习的思路是什么?提出咨询题合作讨论得出结论.现在同学们完成以下表格,选出自。

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)声波武器

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)声波武器

第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版初二上)声波武器物理学是一门基础学科,在现代社会中,由物理学孕育出的新技术已渗透到生活的各个角落.进入20世纪以来,物理学与其他学科的交叉表现得日益明显和复杂,以至人们往往忽视了其中的科学根源——物理学原理.物理学是其他学科的基础,因而物理学中的新发觉常常会推进相关学科的进展;反之,其他学科中的进步亦会鼓舞物理学家作更深入的研究.由此,物理学进入军事领域,是理所因此的.一直以来,物理学在军事科学中的应用均占有不小的比例,而军事武器的不断进展在一定程度上也促进了物理学的进步.几百年来,一度在科幻作品中显现的那些奇异武器,如光学武器,声波武器,电磁波武器,核武器等,现在已纷纷面世.现代军事科学的知识密度高,综合性强.许多高精尖现代化军事武器,比如,红外制导、红外夜视、激光雷达、声纳及核武器等都与物理学的最新成就紧密相关.尽管目前这类武器的性能和状况还不够完善,人们对制造与使用这些武器,也存有较多疑虑和争议,但通过本文,物理学与军事武器的紧密相关性仍可略见一斑.我们明白,声波是机械纵波,它能够在固体、液体和气体中传播.人们日常能够听到的声音便是20-20000Hz频率范畴内的声波.目前军事领域中应用的要紧是次声波部分〔即频率低于20Hz的声波〕.和可闻声波相比,次声波在介质中传播时,能量衰减缓慢,隐藏性好,不易为敌人察觉,因此军事上常用次声波接收装置来侦察敌情.另一方面,次声波武器还可直截了当消灭敌人的有生力量.那么,它的杀伤原理是什么呢?那个地点要涉及到物理学的一个重要概念——共振.原先,次声武器是利用和人体器官固有频率相近的次声波与人体器官发生共振,导致器官变形、移位、甚至破裂,以达到杀伤目的的.次声武器大体可分为两类:〔l〕〝神经型〞次声武器.次声频率和人脑阿尔法节律〔8-12Hz〕专门接近,因此次声波作用于人体时便要刺激人的大脑,引起共振,对人的心理和意识产生一定阻碍:轻者感受不适,注意力下降,情绪不安,导致头昏、恶心;严峻时使人神经错乱,癫狂不止,休克昏厥,丧失思维能力.〔2〕〝器官型〞次声武器.当次声波频率和人体内脏器官的固有频率〔4 -18Hz〕相近时,会引起人的五脏六腑产生强烈共振.轻者肌肉痉挛,全身颤抖,呼吸困难;重者血管破裂,内脏损害,甚至迅速死亡.次声武器的优点在于:①突袭性.次声波在空气中的传播速度为每秒三百多米,在水中传播更快,每秒可达1500m左右.次声波是常人听不到、看不见的,故除了传播迅速之外,次声波又具有良好的隐藏性.②作用距离远.依照物理学原理,声波的频率越低,传播时介质对它的吸取就越小,波的传播距离也越远.比如,炮弹产生的可闻声波,由于衰减快,在几千米外就听不到了,但它产生的次声波,可传到80km以外;而氢弹产生的欢声波可绕地球传播好几圈,行程十几万千米.故高强度的次声武器具有洲际作战能力.③穿透力强.传播介质对低频率的声波吸取较小,故次声波具有专门强的穿透能力.一样的可闻声波,一堵墙即可将其挡住,而实验讲明,次声波能穿透几十米厚的钢筋混凝土.因此,不管敌人是在掩体内隐藏,依旧乘坐在坦克中,或深海的潜艇里,都难以逃脱次声武器的突击.④次声波在杀伤敌人的同时,可不能造成环境污染,不破坏对方的武器装备,可作为战利品,取而用之.需指出的是,目前次声武器发出的次声波的强度和方向性等因素尚待进一步研究,因此真正应用于战争的次声武器还不多见.据讲,第一台次声波发生器是由法国人在1972年发明的,它产生的次声波能够损害5km以外的人.发明者还得出结论:频率为7Hz的次声波可对人体造成致命的打击.有报道称,美军在干预索马里期间差不多试用过某些音响或声音武器的样品.这些武器能够使人的内脏发生震动,把人震昏,使人感到恶心,甚至使肠子里的粪便液化,不断腹泻.此外,超声波在军事上的应用也专门多.由于海水有良好的导电性,对电磁波的吸取能力专门强,因而电磁雷达无法探测水下作战目标〔如潜水艇〕的方位和距离.所谓超声波,是指高频率的机械波〔频率大约在20kHz 以上〕.它具有能流密度大,方向性好,穿透力强等特点.超声波在空气中衰减较快,而在固体、液体中的衰减却专门小,这正好与电磁波相反.这种情形下,超声波雷达——声纳,便可发挥庞大的威力.。

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-音响的靓声与建声doc

第四节《超声波》教案、拓展、知识背景(北师大版八年级上)-音响的靓声与建声doc

音响的靓声与建声靓声与建声,单听一下读音似乎非常相近,但两者却有很大的关联.发烧音响要获得靓声,也就是说Hi-Fi,除了音响器材质素要保证之外,很重要的因素则依赖听凌晨室内的建声处理.“靓声依赖于建声,而建声为了靓声“,这就是玩发烧音响的真谛.而发烧音响在器材上没有什么需要摆弄的,因为发烧音响系统从CD机至功放接线这么简单明了,除了CD机有各种操作钮可选择之外,功放简洁到只有音量及电源开关,发烧音响系统的调试主要在房间的声学处理,也就是说在确定了听音室的位置后,必须对室内装潢从建筑学角度出发实施,而不是单纯地从美学角度出发实施,而不是单纯地从美学角度去作室内装潢.在完成了听音室房间的声学处理之后,音箱的正确摆位才有实际意义,很多玩家不重视这点,因而声音不发烧.聆听环境空间是听Hi-Fi音乐的首要前提,如果没有理想的听音空间,即使有再发烧的音响器材也是徒劳的.要获得高质量的聆听效果,只靠提高音响器材的质量是远远不够的,因为室内的听音环境,对重放音质起决定性的影响.由此可知,高质量的器材若摆在一个很恶劣的环境里,地发挥不出它的超群素质的.当器材越是上档次,房间越小,音箱的喇叭口径越大时,对建声处理要求就越高.Hi-End音响最高境界所涉及的透明度分析力,包括阔、深、高和乐器的声像定位结像力以及音乐层次的音场感,乐器之间的比例间距,独奏或声合奏与其背后乐团之间的比例尺寸,音乐韵味等,这些听感不仅仅受制于器材的档级水平,更多受制于听音室的建声处理情况.随着对Hi-Fi认识的深入,对听音环境影响音质音色的认识也得到相当程度的改变.在一个建筑声学设计良好的家庭听音室中聆听音乐,会让我们能完全置身于交响乐艺术的海洋中,这身临其境的感受就是认识掌握Hi-Fi音响系统高保真还能力的基础,随着人们居住环境的改善,独立设置家庭听音室已由梦想变成现实.只有正确设计和处理听音室(或家庭影院视听室)的内部结构和建筑表面,采取各种有效声学处理措施才能获得满意的听音效果,这些措施简称建声处理.由于声音在传播过程中遇到障碍物就会出现反射、衍射和散射的现象,通常,声音有沿原来方向继续传播的倾向,但当它遇到障碍物时,障碍物的边缘便成为第二声源,当辐射出和该声音频率相同,但声强较小的电报波,便形成反射.在实际使用中,由于声音的衍射和反射的办同作用,不论房间隔声处理得多好,如果门留有门缝,那么从处面传播到听音室中的声音压强几乎和门打开时区别不太大.当声源直接传来的声音和经初反射回来的声音相继到达人耳时,其延迟时间小于30MS时,人耳不能区分出来,仅能觉察到音色和响度的变化.但当直达声和反射时差超过30-40MS时,人耳就能判别出它们来自不同方向的两个独立的声音.这种稍后一来自反射面的声音,就有可能成为回声混响.回声的感觉会妨碍语言和音乐的良好听觉效果、影响清晰并度,因此必须加以控制.人耳对回声感觉的规律是由哈斯首先提出的,故称哈斯效应(Hass Effect).通过大量的主观评价实验提出了反射声延迟时间与感觉到回声百分率之间的关系.如果两个不同声源发出同样的声音,并在同一时刻以同样强度到达听着,则声音表现的方向大约在两个声源之间.如果其中一个略有延迟,约5-30MS,则所有声音听起来似乎是来自同一个末延迟声源,被延迟声源是否在工作就不明显.如果延迟在35-40MS之间,则延迟声源的存可以被识别出来,但其方向感仍然不十分明确.只有延迟时间超过40MS时,第二声源听起来才像清晰的回声.当反射强度减弱到直达声10DB 以下时,即使延时时间很长,也几乎不能感觉到有回声,如果把两者的延迟时间压缩得很短,就算反射声的声压级高出直达声10dB也不会有回声现象出现.在浴室中发出的声音很清楚地说明了小房间中存在着谐振现象,唱歌会格处动听,听起来比其他环境更圆润、浑厚和有力,这说明谐振作用使某些频率的声音得到加强,这些固有频率是和房间的尺寸有关的.室内声场地房间内由直达声和混响声两部分组成的声场;直达声满足声音压强随距离成反比,而混响声场则均匀分布在室内边角以外的空间.对于任一位置所接收到的声音可以简单的看作由直达声、早期反射和混响声3部分组成.如果室内各部分的声压相同,而且室内声音是无规则地在各个方向传播,那么这种声场可以说是均匀的,也可称室内声扩散.均匀的声场分布对加强音乐和语言本身的音色,以及避免出现某些音质缺陷是十分重要的.为便室内达到扩散声场,可采用如下3种途径:配置吸声材料;把室内表面处理成不规则扩散体.听音室是普通公房的,可能过一些声学处理手法改善,房子除门窗外、墙面、天花板均匀为粗装修的灰屋,地面为水泥地面铺木地板,若未作声学处理时,语言话音显得明亮,但由于混响时间过多,话音拖尾情况明显,清晰度较差,放音乐时各点声压不同,差异较大,中低频共鸣声大,混浊无透明感,高频清晰度下降过大.比较简单的方法昌对这种听音室空间进行声学技术分析,处理好混响时间.这种处理方法可使室内的声学效果在一定限度内得到改善,同时,它还能找出现有房间的声学缺陷,并做适当的声学处理.如果控制得当,这种“室内效果”会使室内重放的声音更富有生气和魅力,临场感更好.如何吸收声音对视听室有着相为重要的看接意义.被吸收的声音能量和入射声能量的比值称为反射面的吸声系统.石膏、砖石、玻璃、木头、混凝土等坚硬的密质材料是非多孔表面,它们的吸声系数小于0.05,即它们的吸声系数可接近1.00,即这些材料基本上能大部分地吸收入射声能.地毯、布料等纤维织物对于频率比较高的声音有较高的吸声能力,这是因为声音要在纤维和小孔中进行多次反射,而每一次反射都要引起能量消耗,许多吸声材料都是纤维多孔材料.当布置听音室时,如果建筑装饰材料是吸声系数很小的硬质材料,如花岗岩、大理石、铝材料、玻璃等,就会在室内形成很多反射,此时在标准的听音“皇帝”位聆听时,除了能听到来自前面的直达声外,还有许多来自各个面(包括天花板)的反射声,而这些反射声随不同频率产生反射强度不同,就会影响声像定位和声音的清晰度.有些房间还会产生某些频率点的共振,又称之为驻波,其中主要是由于房间的音响效果造成的,当声波无法散开,由播放出来的声音反复多次反射,于是成为驻波而又阻碍了立体声的形成.室内空间的长、宽、高尺寸的比例要合适,才能避免产生驻波.由于声波因房间内四周墙壁的条件而在某一频率上产生共振,这样会大大降低音响系统的清晰度,从声学角度来说,这就是一种很明显的驻波现象.一旦由于房间的特性而产生驻波,则十分难消除,显著的驻波现象将会大大影响系统的低频特性,一般10-30平方米的房间中出现驻波较高的频率在80-200Hz,特别是小房间的听音室驻波大致是100-300Hz之间的低频,由于低频幅波特长,其声波反射后混成一团,严重影响其他频率的均衡度,因而造成声音沉闷、混浊,音箱明明是重播出大量的低频能量,听起来却低频单薄,这就是房间的声学不良所引起的.而房间中代频驻波最为厉害的地方就是发生在音箱后路左右上下的两个夹角.可以用直径8英寸-10英寸左右的聚乙烯硬胶管,长约2.2米-2.4米与室内高度相当,内放松软的吸音矿棉或玻璃纤维,在管壁上钻直径10MM 左右的孔洞,孔洞面积应是管壁面积的0.2%左右,能吸收墙角中低频驻波,效果相当好,但是给室内低频驻波,效果相当好,但是给室内装饰带来影响,因为对美观不利.改善的另外方法是调整装修后房间长、宽、高的比例关系,使之成为无理数,这对于在室内装潢时要进行重新隔断比较合理,而单独的不能重新隔商业局的如14平方米房间作听音室,则只能依赖家具的摆放来实现,而最理想的家具便是书柜,并且放满书之后还具有吸声作用,室内物品放置也要避免对称性.为了避免驻波现象,矩形房间长、宽、高之比应取无理数,常推荐的三边之比可采用黄金分割法(1:0.618).混响时间是指从声源停止发声起.到室内声能降低到原有稳定值的百万分之一,即衰减60dB所需的时间T.T值越大,则厅堂的四壁反射功能强,听声小,声间不断反射逐渐变弱,余音绕梁,经久不息.而立体声定位靠的是各声疲乏的直达声,当各种反射回来的声音即混响过多时会干扰声响的正确定位.那么如何通过计算混响时间来改造房间呢?混响时间计算有常用公式,在房间的平均吸声数小于0.2时,可用赛宾公式:T60=0.16V/Sa,式中:V为房间容积,单位:平方米:Sa称为总吸声量,可由平均吸声系数a乘总内表面积或各个物体表面积乘各自吸声系数后的总和,家具的各个表面包括听众本身也都可计入总吸声量.一般未经处理的房间T值多在1秒左右,Hi-Fi听音室的要求起码要降到0.5-0.6秒以下,对现有环境的改造是否正确对音质影响很大.测试房间的声响特性最简单的办法是播放《雨果发烧天碟(一)》中的频率测试信号片断.理想的效果是信号随着频率的上升、强度会均匀地增强.但在一般的房间里,通常会出现某些频率特别强、某些频率又特别弱的情况.对于高频反射太强的问题,铺地毯、挂窗帘应取得不错的效果,而低频驻波比较难解决,要按下面方法改善.前方主音箱与听众之间地地面是最早的反射声源,它会影响声响的定位和声源中空旷场所混响声效果,必须首先加以克服.具体方法是铺上地毯,若地面原是磨光硬石料(大理石、花岗岩、光滑瓷面砖等)的,地毯更需厚一些.音箱后墙的装修方面,除了结实为主外,外形的处理也颇为重要.如将音箱墙角改为弧形或45度角,这样也便音乐动态和能量更为自然顺畅地向聆听位.后墙处理可用一块厚丝绒挂帘从天花顶挂至地板,厚丝绒宽度为墙宽的约2倍,后墙特别是离地面三分之二的墙面需用吸声材料敷贴,也可以用丝绒做一个帐幕把整面后墙蒙起来,厚丝绒挂帘主要是吸收中的高频.很多居室装修时使用了护墙板,这种外形虽漂亮,但声学特性不太好,容易引起某些频率共振.改善方法是在护墙板内填充如矿物棉等吸音棉,同时在护墙板表面钻孔,孔直径为10mm左右,其孔距一般相隔20mm左右,最好再在外面包上薄层装饰布,这对吸中低频很有效.另外一种处理方法是用空心板墙,采用的是厚度为5mm的密实性较好的优质五夹板,在墙上用结实坚硬的木龙骨50×50mm为木板条栅度,再将五夹板钉粘上去,左右侧墙由地板到墙顶均是如此处理,若考虑美观则护墙板至少做到离地1.2M高,空心板墙内填吸声矿棉、玻璃棉、涤纶棉效果更好,比第一种钻孔包软织物方法经济实用些.若听音室面积仅10多平方米,不宜再将四周墙做护墙壁,那么可在墙壁表面(考虑美观仅在离地1.2M高度)做80×80MM左右的四梭体木板造型均匀分布,其突起高度在20mm左右,形成均匀的扩散体,可将驻波打散,当然1.2M高度以上用软织物包上则更佳,整体装潢美观,建声效果又兼顾.对于软垫沙发、地毯均是吸中频为多,面积宜合适为好,最后还要考虑到人的吸声系数,加上聆听者人体对全频均有较强的吸声.这符合小房间的理想听音特性.经过这样处理后房子声音往复反射较强引起的严重的谐波共振的弱点将得到改善,此时反射较小,共振减弱.另外音箱背靠墙体要够结实坚硬,才能将音频和动态迫向前方的聆听位,松软又单薄地墙体结构会形成削弱作用,把声音中的能量抵消大半,特别是中低频方面十分明显.房间四边的墙身要尽量做到扎实,如果谐振波过于强烈才将其吸收或打散,用打散的方法是使它变成泛音,而在打散之后,如果中低频仍然存在驻波影响的,这时必须用较高密度的吸音装置强吸硬管或者吸音柱将驻波吸去.大面积光滑平面的侧墙和两面窗户玻璃、家具表面也应用窗帘之类的软织物遮挡起来.扬声器两侧的墙壁十分坚硬也是产生驻波的原因,在这些地方吊上挂毯一类的东西防止反射的话,细致的信息听起来会更加明了清晰.不过地毯这类的织物对中高频吸声比较理想,而对中低频的吸声则较差.另外还有一种改善方法,采用凹凸海绵(约40-50MM厚)镶在后墙上,防止主音箱的反射声,四面墙体也可用此方法,市场上用于鸡蛋包装的防震垫,吸声效果也佳,但外观欠佳.这些建声处理前提是要牺牲些厅室内的实际面积,因此面积小于15平方米听音不能采用理想的建声处理方法,否则有效面积太小.天花顶是较难处理的,不少人在装潢时想做吊顶,但吊顶材料选购比较薄,尤其是三夹板更容易引起共振.解决的方法可用轻质石膏做表面凹凸不平的曲折的板材装于天花顶,这样不易引起反射,又不降低房间的实际高度.当然层高超出3米可用均匀钻孔的轻质石膏板(一种专用的穿孔吸声板材)与表面凹凸不平的石膏镶嵌而构成,既美观又兼顾建声.(图2)也可以通过龙骨、超细玻璃、夹板做一个平面吊顶,同样成为一个薄板共振吸音装置来满足建声效果,但房间的实际高度降低较多.铝合金、钢玻璃窗前要用大面积的较厚质窗帘布来改善,如果墙的宽度为3米,即6米,让其自然皱折才能消除反射,但值得一提的是,铝合金、塑钢玻璃窗一定要安装牢固,不能有左右晃动的撞击声,否则声音大或低音深沉时会引出不协调的噪声.家庭室内听音室的建声处理,要将装潢美观、艺术风格、声学特性最佳作的统一,因为再发烧的听音室也是属于家庭居室的一部份,若建声搞得很专业发烧,但听音室完全与现代居室背道而驰,那么这种人也不能称为完美的音响发烧友.音箱的摆位是音乐场中极重要的一环,再好的器材若摆位不好,播放的效果也不会理想,只有摆位正确,重放才会达到理想的效果.任何一对音箱只要摆位得当,均可获得比较宽广的音场.立体声箱在房间内最佳的间距与试听位置是左右音箱组成一个等边三角形,根据房间的大小,音箱的间距在2-4M,而聆听者距音箱连接中点的垂直2-4m处为最佳“皇帝”位.由双扬声器试验可知,立体声色和声响定位取决于两路扬声器到达聆听者处所产生的声压音区的位置.若音箱扩散角度不理想,可适当将音箱向内转动一些,若音箱扩散角合适,音箱间距可适当加大.音箱的摆位对声场的改善也有较大帮助.采用后倒相式的设计音箱,其倒相孔最好离墙面0.5M左右,如果视听室面积较小,不宜选用后倒相孔式音箱.音箱不要直接放在地面的低音反射波很强,会使低音不自然地加重,它直接影响低音的厚度与质感.若离地面太远,对低音重放是有利的,但低频成分反射减少,使人感到低音不坚实.落地式音箱应将其底部垫高200MM,使低音扬声器下沿离地距离为低音扬声器直径的 1.5-0倍,这时低音放音效果最好,高音也基本能得到满足.落地箱可铺架空的原木地板,取其对低频有良好的吸收作用,否则铺复合木地板即可,地板上应铺一张尽量大的厚地毯.如果条件允许,还应在四个墙角装上圆弧形的扩散体,扩散体内塞满卷成简状的玻璃棉.对低频的吸收可通过在靠墙处做一排木质的大衣柜或大书柜来实现,衣柜或书柜应塞潢棉被、书籍等物品.音箱是书架式,一定要配上脚架,其总的高度(连脚架),使音箱的高音轴线与人耳(坐着)的轴线相一致.落地式音箱若摆放时感到地面不平,可用直径25-30MM、2-3MM厚的软质橡皮每个音箱各3块垫于箱底部,使音箱稳当.如果是大理石地面,音箱底部可改用3个尖锐圆钢钉支撑住,并仔细调节其高度,使3个点支撑住一个音箱底部平面最稳当为好.由于听音室大理石地面对声学特性不利,还要用整张较厚质地毯(在听音区)铺上,这样大理石地面的反射声将削弱较多,改善效果不错,会将音响的聚焦力提高,高频的噪音也减少了.如果听音室较小,仅12-15平方米,那么很有可能音箱要贴近墙面而音箱贴近墙面部分要采用强吸声方法,上述那种凹凸形的海绵体比较合适.当改变音箱的位置或者聆听位置,可避开讨厌的低频驻波,最彻底地办法就是将音箱或聆听点的位置作大幅改变,例如音箱原先是摆在窄边的,这时就不妨摆到宽边试试.如果不允许,将音箱或聆听位置距离后墙的间隔不应小于0.5米,因为造近墙壁角常常是驻波集中之处;二是把音箱往后墙靠时,虽然有利于重现低频(特别是后倒式的书架音箱会有明显的低频增加),但可能会使音场变浅.如果音箱放在矮柜上时,就会产生有害的共振.解决办法是在前置音箱(一般多采用书架式小音箱)底部添加10-20MM厚的、质地很重、有一定面积的大理石或花岗岩石板,大理石与低柜之间可添3个30MM直径橡皮避震薄片垫平.而音箱与大理石之间可用专用的圆锥体铜钉脚或木钉脚隔绝有害振动.当音箱发声时,箱体的振动传到脚钉便会衰减很多,再传到质量很大的石材时,就不易产生共振,声音就会变得很厚实有力,低频会强劲得多,而且音乐感也较好,透明度增高.改变室内家具的布置,能在相当程度上改变聆听室的声学特性,使音质发生变化.如挂帘能改变室内中、高频音质,较厚的挂帘能吸收大量的中、高音,从而增加声音的柔顺,并减少混响,改用较薄的挂帘则可使声音的中、高音变得生动.大型家具能影响室内的低频响应,特别是席梦思床垫、大型软沙发等的位置变动,能明显改变室内的低音效果.放满书又滑有门的书架也能对声音产生散射,对低频吸声效果不错,对室内声音的平均分布有好处.通过音箱的摆位后,声音会有很多改善的听音室内聆听,其效果是更上一层楼.发烧音响系统的最后一个关键是必须选用正版的CD碟片,而且是录音效果出色的,尤其应考虑发烧金碟之类的CD碟片试音.如果在几万乃至十几万的发烧极品(Hi-End)音响系统中,却使用了劣质的甚至盗版CD碟,其声音当然就背离了Hi-Fi原则,也就是说配置的如此高档的发烧极品音响形同虚设,这是Hi-Fi发烧友往往容易忽略的问题,当然这种人也谈不上是真正的音响发烧友.。

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第四节《超声波》教案拓展知识背景(北师大版
初二上)超声学
超声学是研究超声的产生、接收和在媒质中的传播规律,超声的各种效应,以及超声在基础研究和国民经济各部门的应用等内容的声学重要分支.频率高于人类听觉上限频率(约20000赫)的声波,称为超声波,或称超声.
超声的研究和进展,与媒质中超声的产生和接收的研究紧密相关.1883年首次制成超声气哨,此后又显现了各种形式的气哨、汽笛和液哨等机械型超声发生器(又称换能器).由于这类换能器成本低,因此通过不断改进,至今还仍广泛地用于对流体媒质的超声处理技术中.
20世纪初,电子学的进展使人们能利用某些材料的压电效应和磁致伸缩效应制成各种机电换能器.1917年,法国物理学家朗之万用天然压电石英制成了夹心式超声换能器,并用来探查海底的潜艇.随着军事和国民经济各部门中超声应用的不断进展,又显现更大超声功率的磁致伸缩换能器,以及各种不同用途的电动型、电磁力型、静电型换能器等多种超声换能器.
材料科学的进展,使得应用最广泛的压电换能器也由天然压电晶体进展到机电耦合系数高、价格低廉、性能良好的压电陶瓷、人工压电单晶、压电半导体以及塑料压电薄膜等.产生和检测超声波的频率,也由几十千赫提高到上千兆赫.产生和接收的波型也由单纯的纵波扩大为横波、扭转波、弯曲波、表面波等.如频率为几十兆赫到上千兆赫的微型表面波都已成功地用于雷达、电子通信和成像技术等方面.
近年来,为了物质结构等基础研究的需要,超声波的产生和接收还在向更高频率(10¹²赫以上)进展.例如在媒质端面直截了当蒸发或溅射上压电薄膜或磁致伸缩的铁磁性薄膜,就可获得数百兆赫直至几万兆赫的超声;利用凹型的微波谐振腔,可在石英棒内获得几万兆赫的超声.此外,用热脉冲、半导体雪崩、超导结、光子与声子的相互作用等方法,产生或接收更高频率的超声.
超声波在媒质中的反射、折射、衍射散射等传播规律与可听声波的并无质的区不.超声在一样流体媒质(气体、液体)中的传描理论已较成熟,然而声波在高速流淌的流体媒质中的传播,在液晶等专门液体中的传播,以及大振幅声波在流体媒质中转插的非线性咨询题等的研究,仍在不断进展.
当超声在媒质中传播时,由于声波和媒质之间的相互作用,使媒质发生一系列物理的和化学的变化,也显现一系列力学、光学、电、化学等超声效应.
线性交变的振动作用是指由于媒质在一定频率和声强的超声波作用下作受迫振动,而使媒质中的质点位移、速度、加速度以及媒质中的应力等分不达到一定的数值而产生一系列超声效应.当质点速度远小于媒质中的声速时,所产生的机械效应,如悬浮粒子的凝聚、声光衍射、超声在压电或压磁材料中感生电场或磁场等,可用线性声学理论讲明,故称为线性的交变机械作用.
由于超声振动的非线性而产生像锯齿波形效应和各种直流定向力,并由此而产生了一系列专门的超声效应,如超声破裂、局部高温、促进化学反应等等.
当液体中有强度超过该液体的空化阈的超声传播时,液体内会产生大量的气泡,小气泡将随着超声振动而逐步生长和增大,然后又突然破灭和分裂,分裂后的气泡又连续生长和破灭,这种现象称之为空化.
这些小气泡急速崩溃时在气泡内产生了高温高压,同时由于气泡周围的液体高速冲入气泡,而在气泡邻近的液体中产生了强烈的局部激波,也形成了局部的高温高压,从而产生了超声的清洗、粉碎、乳化、分散、促进化学反应等一系列的作用,同时还伴有强烈的空化噪声和声致发光.在液体中进行的超声处理技术,大多数都与空化作用有关.
以超声为工具,来检验、测量或操纵各种非声学量及其变化的超声检测和操纵技术.用超声波易于获得指向性极好的定向声束,加上超声波能在不透光材料中传播,因此它已广泛地用于各种材料的无损探伤、测厚、测距、医学诊断和成像等.当前,超声检测这方面的新研究和新应用仍在不断地显现,例如声发射技术和超声全息等等.而采纳数字信号处理技术来解决超声检测中以往尚未解决或尚未圆满解决的咨询题的研究工作,近年来也专门活跃.
超声处理是通过超声对物质的作用而来改变或加速改变物质的一些物理、化学、生物特性或状态的技术.由于使用适当的换能器可产生大功率的超声波,而通过聚焦、增幅杆等方法,还可获得高声强的超声,加上液体中的空化现象,使得利用超声进行加工、清洗、焊接、乳化、粉碎、脱气、促进化学反应、医疗,以及种子处理等差不多广泛地应用于工业、农业、医学卫生等各个部门,并还在连续进展.但专门多应用机理至今尚未搞清,有待深入研究.
机械运动是最简单、也最一般的物质运动,它和其他形式的物质运动以及物质结构之间的关系专门紧密.超声振动本身确实是一种机械运动,因此,超声方法也是研究物质结构的一个重要途径.20世纪40年代起,人们在研究媒质中超声波的声速和声衰减随频率变化的关系时,就连续发觉了它们与各种分子弛豫过程及微观谐振过程(如铁磁、顺磁、核磁共振等)之间的关系,从而形成了分子声学的分支学科.
随着人们能产生和接收的超声波频率的不断提高,目前已正在逐步接近点阵热振动的频率,利用这些甚高频超声的量子化声能来研究原子间的相互作用、能量传递等咨询题是十分有意义的.通过对甚高频超声声速和衰减的测定,能够了解声波与点阵振动的相互关系及点阵振动各模式之间的耦合情形,还能够用来研究金属和半导体中声子与电子、声子与超导结、声子与光子的相互作用等.因此,超声和电磁辐射及粒子轰击一起列为研究物质微观结构和微观过程的三大重要手段.与之有关的一门新分支学科——量子声学也正在形成.
超声学是一门应用性和边缘性专门强的学科,从它一百多年来的进展能够看出,超声学是随着它在国防、工农业生产、医学、基础研究等领域中应用的不断深入而得到进展的.它不断借鉴电子学、材料科学、光学、固体物理等其他学科的内容,而使自己更加丰富.同时,超声学的进展又为这些学科的进展提供了一些重要器件和行之有效的研究手段.如超声探伤和超声成像技术差不多上借鉴了雷达的原理和技术而进展起来的,而超声的进展又为电子学、光电子学、雷达技术的进展提供了超声延迟线、滤波器、卷积器、声光调制器等重要的
体波和表面波器件.
然而,超声学仍是一门年轻的学科,其中存在着许多尚待深入研究的咨询题,对许多超声应用的机理还未完全了解,况且实践还在不断地向超声学提出各种新的课题,而这些咨询题的不断提出和解决,都已讲明了超声学是在不断向前进展.。

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