Глава 1. ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ В НЕОГРАНИЧЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

1.1. ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Звуковым полем называют пространство, в котором происходит распространение звуковых колебаний. Звуковые колебания в жидкой и газообразной средах представляют собой продольные колебания, так как частицы среды колеблются вдоль линии распространения звука. Вследствие этого образуются сгущения 1 и разрежения 2 среды, двигающиеся от источника колебаний (рис. 1.1) с определенной скоростью, называемой скоростью звука. Скорость звука в воздухе при температуре 20° С и нормальном атмосферном давлении приблизительно равна

Рис. 1.1. Распространение звуковых воли

Волнообразное изменение плотности среды, вызванное звуковыми колебаниями, называют звуковой волной. Направление распространения звуковых волн — звуковым лучом, а поверхность, соединяющую смежные точки поля с одинаковой фазой колебания (например, точки максимального сгущения или разрежения), — фронтом волны. Звуковые лучи пересекают фронт волны под прямым углом. В общем случае фронт волны имеет сложную форму, но в большинстве практических случаев можно ограничиться соотношениями, полученными для плоской и сферической форм фронта, а иногда еще и цилиндрической.

Если период колебаний то частота колебаний а длина звуковой волны, равная расстоянию между соседними фронтами, находящимися в одинаковой фазе (см. рис. 1.1), — где с — скорость звука.

В системах связи и вещания частоты колебаний лежат в пределах от 20—30 до 15 000—20 000 Гц, соответственно длины звуковых волн — от

Частоты колебаний подразделяют на низкие, средние и высокие звуковые частоты. К низким относят частоты, лежащие в пределах от 20 до 200—500 Гц, к высоким звуковым частотам от 2000—5000 до 20 000 Гц, к средним — промежуточные между высокими и низкими. Обычно для краткости прилагательное «звуковые» опускают, особенно в тех случаях, когда речь идет только об акустических процессах и трактах (и не рассматриваются вопросы, относящиеся к радиочастотам). Частоты, лежащие ниже 20 Гц, называют инфразвуковыми, а выше ультразвуковыми.

Звуковое поле характеризуют рядом линейных и энергетических величин.