П Р О Г Р А М М А

спецкурса кафедры акустики "ВВЕДЕНИЕ В АКУСТИКУ"

3 курс, весенний семестр, 32 часа

Цель. В курсе даются основные сведения по акустике. Приводятся данные о звуковом поле и величинах его характеризирующих. Рассмотрены задачи об отражении и преломлении волн на плоской границе раздела, об акустических волноводах, геометрической акустике, акустике движущейся среды, об излучении звука, рассеянии звука и его поглощении. Приводятся основные сведения по акустике твердого тела, нелинейной акустике, физиологической акустике и электроакустике.


Программа.


I. ВВЕДЕНИЕ.

1. Немного об акустике и истории ее развития. Классификация разделов акустики.

II. ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ В ГАЗАХ И ЖИДКОСТЯХ.

2. Акустическое поле. Основные величины, его характеризующие. Уравнения гидродинамики. Идеальная и вязкая жидкости. Волновое уравнение. Плоская, сферическая и цилиндрическая волны. Энергия и импульс звукового поля. Поток энергии.

3. Активная и реактивная интенсивность. Отражение и преломление плоских волн на плоских границах раздела. Нормальный импеданс границы. Акустические волны в воде. Нормальные волны. Понятие о неоднородных волнах .

4. Геометрическая акустика. Акустические лучи. Понятие об акустике движущейся среды. Некоторые сведения из атмосферной акустики и гидроакустики.

III. ИЗЛУЧЕНИЕ ЗВУКА.

5. Принцип излучения. Простейшие излучатели звука. Монополь, диполь, осциллирующая сфера. Присоединенная масса.

6. Поршневая диафрагма. Эффективность и импеданс излучения (активный и реактивный). Ближнее и дальнее поля. Энергетические характеристики звукового поля.

IV. РАССЕЯНИЕ И ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА.

7. Рассеяние звука как обратная задача излучения. Рассеяние звука препятствием. Эффективный поперечник рассеяния. Индикатриса рассеяния.

8. Поглощение плоской звуковой волны в вязкой среде.

V. ЭЛЕМЕНТЫ АКУСТИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА.

9. О теории упругости. Тензор деформаций и тензор напряжений. Закон Гука.

10. Звуковые волны в изотропном твердом теле. Волновое уравнение. Продольные и поперечные волны. Отражение и преломление плоских волн на плоской границе раздела.

11. Рэлеевские волны.

VI. НЕЛИНЕЙНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ.

12. Нелинейная акустика жидкостей и газов. Теория Римана. Влияние вязкости. Слабая периодическая ударная волна.

13. Нелинейная акустика твердых тел. Нелинейный параметр. Условия синхронизма в трехфононных взаимодействиях. Физический механизм поглощения звука за счет взаимодействия звука с тепловыми фононами.


VII. АКУСТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ.

14. Распространения упругих волн в микро - и наноструктурированных материалах. Упругие свойства биологических тканей. Особенности диагностики дефектов в новых материалах и биологических тканях.

VIII. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ АКУСТИКИ.

15. Ухо человека. Чувствительность уха. Порог слышимости. Логарифмическая шкала децибел.

16. Закон Вебера - Фехнера. Громкость. Бинауральный эффект.

IX. КРАТКО ОБ ЭЛЕКТРОАКУСТИКЕ И АРХИТЕКТУРНОЙ АКУСТИКЕ.

17. Об электроакустических преобразователях. Пьезоэлектрические преобразователи [2,5].

18. Акустика помещений. Реверберация. Звукопоглотители.


Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. - М.: Изд-во МГУ, 1960.

2. Красильников В.А. Введение в акустику. - М.: Изд-во МГУ, 1992.

3. Акустика в задачах (под редакцией С.Н. Гурбатова и О.В. Руденко). - М.: Физматлит, 2009.

4. Гурбатов С.Н., Руденко О.В., Саичев А.И. Волны и структуры в нелинейных средах без дисперсии. М.: Физматлит, 2008.

5. Ч.Пул-мл., Ф.Оуэнс. Нанотехнологии. М.: 2007.

6. Ультразвук в медицине. Под редакцией К.Хилла, Дж. Бэмбера, Г. тер. Хаар. Ультразвук в медицине. М.: Физматлит, 2008.



Методические рекомендации. При чтении курса рекомендуется на основе теоретических выражений желательно делать количественные оценки описываемых явлений и проводить их сравнение с имеющимися экспериментальными результатами. Кроме чтения лекций студентам предлагаются задачи по темам курса с последующим их обсуждением.

Студентам при подготовке к семинару предлагается кроме изучения лекционного материала и решения задач использовать сведения из изученных ранее курсов “Теория колебаний”, “Электродинамика”.


Вопросы к зачету.

  1. Основные величины, характеризующие акустическое поле.

  2. Волновое уравнение. Плоская, сферическая и цилиндрическая волны.

  3. Уравнения гидродинамики. Идеальная и вязкая жидкости.

  4. Энергия и импульс звукового поля. Поток энергии.

  5. Отражение и преломление плоских волн на плоских границах раздела. Нормальный импеданс границы.

  6. Акустические волны в волноводах. Нормальные волны.

  7. Геометрическая акустика. Акустические лучи. Понятие об акустике движущейся среды.

  8. Излучение звука. Простейшие излучатели звука: монополь. Диполь. Присоединенная масса.

  9. Поршневой излучатель. Эффективность и импеданс излучения (активный и реактивный). Ближнее и дальнее поля.

  10. Рассеяние и поглощение звука.

  11. Акустические волны в твердых телах. Элементы теории упругости Продольные и поперечные волны.

  12. Отражение и преломление акустических плоских волн на плоской границе раздела изотропных твердых тел.

  13. Граничные волны. Рэлеевские поверхностные волны. Волны Лэмба. Клиновые волны.

  14. Нелинейная акустика жидкостей и газов. Теория Римана. Нелинейная акустика твердых тел.

  15. Нелинейный параметр. Условия синхронизма в трехфононных взаимодействиях. Физический механизм поглощения звука за счет взаимодействия звука с тепловыми фононами.

  16. Физиологическая акустика. Ухо человека. Чувствительность уха. Порог слышимости. Закон Вебера-Фехнера. Бинауральный эффект



Программу составил профессор, д.ф.-м.н. А.И.Коробов