声学简介(6)

    当代重大环境问题之一是噪声污染，社会上对环境污染的意见(包括控告)有一半是噪声问题。除了长期在较强的噪声(90dB以上)中工作要造成耳聋外，不太强的噪声对人也会形成干扰。例如噪声级到70dB，对面谈话就有困难，50dB环境下睡眠休息已受到严重影响。近年来，对声源发声机理的研究受到注意，也取得了不少成绩。

    噪声控制中常遇到的声源功率范围非常大，这也增加了噪声控制工作的复杂性。例如一个大型火箭发动机的噪声功率可开动一架大型客机，而大型客机的噪声功率可开动一辆卡车。噪声污染是工业化的后果，而降低噪声又是改善环境、提高人的工作效率、延长机器寿命的重要措施。

    环境科学不但要克服环境污染，还要进一步研究造成适于人们生活和活动的环境。使在厅堂中听到的讲话清晰、音乐优美是建筑声学的任务。厅堂音质的主要问题是室内的混响，混响必须合适，有时还需要混响可变。实验证明，由声源到听者的直达声及其后50或100毫秒内到达的反射声对音质都有重要影响，反射声的方向分布也是很重要的因素，两侧传来的反射声似乎很重要，全面研究各种因素才能获得良好的音质。

    音乐是声学研究最早注意的课题，今日则已开始进入新的境界。电子乐器和计算机音乐的问世，为作曲家和演奏艺术家开辟了新的创作天地。电子音乐合成器产生的乐音既可以模拟现有任何乐器的声音，也可以创造出从来未有过的新乐音。

    除了次声外，声学对国防还有许多重要用途。海洋中除声以外的各种信号都很难传到几米之外，因此利用回声探测水下物体，如潜艇、海底、鱼群、沉船等是最有力的手段。

现代声学的特点和发展趋势

    声学是近年来发展最快的学科之一．现代声学的特点和发展趋势是：

    （ 1 ）频率范围广：可听声的频率范围是 20 赫到 20000 赫．可是现代声学研究的声的频率范围不断向高端和低端扩展． 2 × 10 4 赫到 5 × 10 8 赫的声称为超声，5 × 10 8 赫～ 10 12 赫的声为特超声． 10 12 赫～ 10 14 赫则是分子热运动的范围， 20 赫以下称为次声．人们接收的次声低到 10 -4 赫．目前整个声学研究的频率范围跨越 10 16 ，是物理学各分支里少有的．随着频率的升高，声学进入微观世界，不断发现新的现象和新的应用．声学既有经典的性质，又有量子的性质，成为打开微观世界的一把钥匙．低频的声波，随着频率的降低，吸收衰减越来越小，穿透能力和传播距离大大增加，成为观察大气、海洋、地壳中许多现象的强有力的工具．

    （ 2 ）传播介质广，穿透能力强：人们最初只注意到空气中的声波．但后来水声、超声等的研究，把介质扩大到各种气体、液体、固体、等离子体等．凡有物质的地方，声波都可以传播．许多光波、电磁波不能穿透的物质，声波都可以穿透．例如在海洋和地壳中，能远距离传播的就只有声波．所以现在人们把声学技术列入探索物质结构的三大技术（声学技术、电磁技术、粒子作用）之一是有道理的．声波穿透物质可以带来物质内部结构的信息，或改变物质的状况．目前的发展趋势是介质种类不断增加，观察的深度、广度和取得的信息不断增加．

    （ 3 ）与其他学科互相渗透，应用面广：声波在大气中传播的研究形成“大气声学”，与大气物理、气象学有密切的关系，利用次声和声雷达可以观测大气中的现象．声波在海洋中传播的研究形成“水声学”，声波成为水下观察的最有效的工具，与海洋开发、水下战争等有密切关系．声波在人体中传播的研究形成“医学超声学”，目前超声诊断对许多疾病有极好的效果．此外，声