課程教學基本要求：
1.了解聲音的產生及描述方法，理解波長、頻率、聲速、頻程、頻譜的定義，掌握聲壓、聲強、聲功率、聲能量、聲能密度的概念，掌握級的概念，具備計算聲級的相加和相減的能力。
2.了解聲波傳播的反射、透射、衍射、干涉現象，掌握雜訊在傳播過程中的發散衰減、空氣吸收的附加衰減、地面吸收的附加衰減、聲屏障衰減、氣象條件對聲傳播的影響。
課程的內容：
聲音的產生及描述方法，描述聲波特徵的物理量，波長、頻率、聲速、頻程、頻譜的定義，聲壓、聲強、聲功率、聲能量、聲能密度的定義，級的概念，聲級的疊加和相減，聲波傳播的反射、透射、衍射、干涉現象，雜訊在傳播過程中的發散衰減、空氣吸收的附加衰減、地面吸收的附加衰減、聲屏障衰減、氣象條件對聲傳播的影響。
一、聲音的產生及描述方法：
1.聲音的產生：
（聲音是怎樣產生的呢？）聲音的產生**於物體的振動。
例：敲鑼時會聽到鑼聲，此時如果用手去摸鑼面，會感到鑼面在振動。如果用手按住鑼面，不讓他振動，鑼聲就會消失。
這說明，鑼聲的聲源是鑼面振動引起的，它屬於機械運動。（又如，人能講話是由於喉頭聲帶的振動.）
聲源：凡是能產生聲音的振動物體統稱為聲源。
當然，聲源不一定都是固體振動，液體、氣體振動都同樣能發出聲音。如：汽笛聲、噴氣飛機的轟鳴聲、風機的進排氣雜訊都是因為氣體振動而產生的。大海的波濤聲，小河流的水聲。
2.聲波的形成：
聲音是如何通過媒質傳播的呢？以敲鑼為例，敲鑼時，鑼面在它原來靜止位置附近來回振動，從而引起和它向鄰近的空氣層質點振動，使他們產生壓縮或膨脹運動，這一區域性區域的壓縮或膨脹又會影響和促使下一鄰近空氣層質點發生壓縮或膨脹運動。如此由近及遠相互影響，就會把鑼面的這一振動以一定速度沿著媒質向各方向傳播出去。
聲源振動的時候，在空氣中形成聲波，聲波在空氣中是縱波。（如圖）
聲波:這種向前推進著的彈性介質的振動稱為聲波。
聲場:有聲波傳播的空間叫聲場。
聲波傳播的實質：是振動能量的傳遞，而介質質點本身並不隨聲波一起傳播。介質質點只是在它的平衡位置來回振動。
注意：聲波在空氣中傳播時，空氣質點本身並不隨聲波一起傳播，它只是在它的平衡位置來回振動。所以聲音的傳播，實質是振動的傳遞。
傳播出去的是物質的能量，而非物質本身。（書例：向水中投擲石子.
）二、描述聲波的基本物理量：
（1）波長：聲波在傳播途徑上，兩相鄰同相位質點之間的距離稱為波長，，（m）。
即振動經過乙個週期，聲波傳播的距離。
這兩個質點的振動狀態（位移大小，運動方向，壓強變化）是完全相同的，只是在時間上延遲乙個週期。。
（2）頻率：指1s 內媒質質點振動的次數，f，單位（hz）。
在聲頻範圍內，聲波的頻率越高，聲音顯得越尖銳，反之顯得越沉悶。
人耳可聽頻率範圍20—20000赫茲，一般稱為音訊。
低於20赫茲的為次聲波，高於20000赫茲的為超聲波。
通常，頻率f低於300 hz的聲音稱為低頻聲
頻率f在300—1000 hz的聲音稱為中頻聲
頻率f高於1000 hz的聲音稱為高頻聲
週期：質點每往復振動一次所需要的時間稱為週期，t（s）。
f與t 互為倒數，即f=1/t；頻率與振動角頻率w有關係； 。
（3）聲速：聲波在彈性媒質中的傳播速度稱為聲速，c,（m/s）。
注意：聲速不是質點的振動速度，而是振動狀態傳播的速度。
（三者之間的關係如下：）。
聲速由媒質的彈性、密度及溫度等因素決定，與振動的特性無關，
空氣中聲速：c=331.45+0.61t ，
t——空氣的攝氏溫度，℃。
一般計算時，空氣中的聲速可取340m/s（約為15℃的值）。
注意：在氣體中聲速最小，液體中，固體中依次增大，
水中1483 m/s（20℃），
鋼中6100 m/s（20℃），
空氣中343.65m/s（20℃）。
（4）聲壓：是介質受到擾動後所產生的壓強p的微小增量。
在聲波的傳播過程中，媒質中各處由於壓縮或膨脹運動存在著稠密和稀疏的交替變化，因而各處的壓強也相應變化。
設：沒有聲波作用時，媒質中的壓強為p0，稱為靜態壓強。當有聲波傳播時，媒質中某處的壓強為p。
則：壓強的改變量（p- p0）稱為聲壓，即聲壓p 為：p=△p=p- p0 ,單位：
或：（1=1）。
媒質中任一點的聲壓都是隨時間變化的，每一時刻的聲壓稱為瞬時聲壓，
某段時間內瞬時聲壓的均方根值稱為有效聲壓，即。
對於簡諧聲波，有效聲壓等於瞬時聲壓的最大值初以，即關係。
通常所指的聲壓如未加說明，即指有效聲壓。
（5）頻譜：
聲音的頻率不同，給人耳的感覺是音調高低的不同。聲樂有女高音，男低音；雜訊有尖調的電鋸聲，也有低沉悶響的空調機雜訊。
純音：單一頻率的聲音。複音:人們在生活中遇到的各種聲音，都是由許多不同頻率，不同強度的純音組合而成的，稱為復合音。
聲音的頻譜:是用來描述聲音的頻率特性的。
頻譜圖：以頻率或頻帶為橫座標，以聲壓級為縱座標，描述聲音變化規律，組成複音強度與頻率關係的圖譜，叫頻譜圖。大致可分為三種：
①線狀譜（離散譜）：聲訊號包含的頻率成分是不連續的，是由一系列離散頻率成分所組成的聲音，在頻譜圖上，是一系列的豎直線段。
對於週期振動的聲源，產生的聲音將是線狀譜。對於線狀譜聲音，可以測出個別頻率的聲壓或聲壓級。其中基音的聲壓最高。基音:頻率最低的聲音叫基音。
②連續譜：是在一定範圍內含有連續頻率成分的譜，在頻譜圖中是一條連續的曲線。
③復合譜：由線狀譜和連續譜疊加而成。如機電裝置（電機，風機，變壓器）的雜訊，既含連續譜，也夾有部分線狀譜成分。聽起來來有明顯的音調，但仍屬雜訊。
（6）頻程：
聲頻的變化範圍高達1000倍（20～20000hz），為了分析研究的方便，按一定規律將聲頻劃分成若干段，每一頻段就稱為乙個頻帶或頻程。
劃分頻程時，往往不是把整個頻率範圍等分，而是使每乙個頻率段的下限頻率和上限頻率的比值為確定的常數。
令每乙個頻率段的下限頻率和上限頻率分別為：
a、 下限截止頻率（）:每一頻段的起始頻率；
b、 上限截止頻率（）：每一頻段的終止頻率；
c、 中心頻率（）:為頻帶中心頻率。每個頻帶用乙個中心頻率表示
例如：d、 頻頻寬度（△f）:上、下限之間頻率的區域 △f=-
若兩個頻率相差兩倍，稱兩個倍頻程， /=
若兩個頻率相差三倍，稱三個倍頻程， /=，依此類推，
若兩個頻率相差n倍，程n個倍頻程， /=
n=1時，叫乙個倍頻程，簡稱倍頻程；
n=1/3時，叫1/3倍頻程，
n=1/2時，叫1/2倍頻程，
例：220hz與440hz或440hz與880hz，它們與f各相差一倍，稱為相差乙個倍頻程，則其頻率比/=
三、聲波的基本型別
為了形象地描述聲波在三維空間中的傳播情況，常用聲線和波陣面來繪出聲波的傳播。1.波陣面：是指空間同一時刻相位相同的各點的軌跡曲線。
2.聲線 ：自聲源畫一些表示聲波傳播方向和傳播途徑的帶有箭頭的線叫做聲線。
注：波陣面總是與傳播方向垂直，即聲線與波陣面處處垂直。
3.聲波的型別：
①平面聲波：波陣面是一系列平行的平面。聲線是與波陣面相垂直的一系列相互平行的直線。
例：活塞在均勻直管中運動所輻射的聲波是典型的平面聲波。——面聲源
②球面聲波：在聲場中，將相位相同的點相連，若得到的是一系列同心球面，則這種波稱為球面波。其波陣面為同心球面，聲線為球的半徑線。產生球面波的聲源為——點聲源。
球面波的波陣面面積隨r增加而不斷擴大，這樣單位面積上的聲能量隨波陣面面積不斷擴大而減小，造成了聲的衰減。
③柱面聲波：波陣面是同軸柱面的聲波稱為——。——線聲源。
四、聲波的物理量度
1.聲壓與聲壓級
（1）聲壓：是介質受到擾動後所產生的壓強p的微小增量。是表示聲波強弱的絕對量。
①級的引入：人耳對1000赫茲的純音聽閾聲壓為2×10-5pa，痛閾聲壓為20 pa。聲音強弱變化範圍寬，因此，用聲壓絕對值來描述聲音的強弱是很不方便的。
而且要實現一定精度的測量也是很困難的。同時，人耳感覺不是正比於聲壓絕對值的大小，而是同他的對數近似成正比。因此用對數標度來表示比較方便。
②級的定義：在聲學中，乙個物理量的級的定義是：某個量和基準量（或參考量）之比的對數。單位：以10為底，貝爾（b）；以e為低，奈培（np）。
貝爾這個單位太大，常取貝爾的1/10作為級的單位，叫分貝（db）。
1貝爾=10分貝（db）
（2）聲壓級：某聲壓p與基準聲壓p0之比的常用對數乘以20稱為該聲音的聲壓級。 （db）
基準聲壓p0在空氣中為2。
聽閾聲壓級為0 db，痛閾聲壓級為120 db。變化範圍縮小。
2.聲強與聲強級
（1）聲強：指單位時間內通過垂直於聲波傳播方向單位面積的聲能量。
聲強i 是個向量，其方向是能量的傳播方向，大小與離開聲源遠近有關。
i 與p 的關係： (w/m2)=(瓦/m2)。
——特性阻抗，與媒質特性有關，單位：帕·公尺/秒。
（2）聲強級：乙個聲音的聲強與基準聲強之比的常用對數乘以10，
（db）
在空氣中，，它是1000hz聲音的可聽閾聲強（聽閾聲強）。
聲強級與聲壓級的關係：
，當1標準大氣壓，38.9℃時空氣，由此得出。
（一般情況下值比較小，可忽略 ，認為）。
3.聲功率與聲功率級：
（1）聲功率：——聲源在單位時間內輻射的聲能量。
聲源的聲功率，僅是聲源總功率中以聲波形式輻射出來的一小部分功率。例如：一台大型發電機，它的輸出功率可能高達數兆千瓦，但輻射出的聲功率也許只有數十瓦。
——單位時間內通過某一面積的聲能量，又叫聲能通量。 （瓦/w）。
對於自由場中傳播的平面波：w= ；
點聲源在自由空間，球面波：。
若點聲源放置在剛性地面上，聲波只能向半球面輻射，。
（2）聲功率級：某聲功率w與基準聲功率w0之比的常用對數乘以10。
（db）
空氣中。
聲強級與聲功率級之間的關係：
五、聲場中的能量：聲能量、聲能密度、聲阻抗率：
1．聲能量=振動動能+形變勢能
聲波傳播到原來靜止的媒質中，一方面使媒質質點在其平衡位置附近作來回的振動，獲得振動動能，同時在媒質中產生了壓縮和膨脹的過程，使媒質具有形變勢能，兩部分能量之和就是媒質得到的聲能量。
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