A hang varianciája
A monokromatikus hanghullámok fázis sebességének függése frekvencián. D. h. a hanghullám alakjában bekövetkező változás oka (hangimpulzus), amikor egy közegben propagál. Megkülönböztetett D. a tápközeg fizikai tulajdonságai által kondicionált és Dz. mivel a test határai, amelyekben a hanghullám terjed, és a test tulajdonságaitól függetlenül jelen vannak.
D. h. Az első típust különböző okok okozhatják. A legfontosabb esetek a D. s. Esetek. (lásd alább), amelyek a médiumban előfordulnak, amikor a hanghullám áthalad. A relaxáció kialakulásának mechanizmusa Dz. tisztázható a poliatomikus gáz példáján. Amikor a gáz a gázban propagál, a gázmolekulák transzlációs mozgást végeznek. Ha a gáz monatomiás, akkor nem lehet más mozgások, kivéve a transzlációs, gáz atomokat. Ha a többértékű gáz, a molekulák ütközések előfordulhat közötti forgási mozgás a molekulák, valamint a vibrációs mozgás a alkotó atomok a molekula. Ebben az esetben a hanghullám energiájának egy része ezen vibrációs és forgó mozgások gerjesztésére fordítódik. Az átmenet energia a hanghullám (azaz. E. tól transzlációs mozgás) a belső szabadsági fok (azaz. E. A vibrációs és rotációs mozgás) nem fordul elő azonnal, de egy bizonyos idő után, az úgynevezett relaxációs idő τ. Ezt az időpontot az ütközések száma határozza meg, amelyeknek a molekulák között meg kell jelenniük az energia mindenfajta szabadságának újraelosztása érdekében. Ha ez az időszak a hanghullám-hez viszonyítva kicsi τ (nagyfrekvenciás), azt az időszakot, hullámok belső szabadsági fokkal nincs ideje arra, hogy izgatott és újraelosztása energia nem volt ideje, hogy előfordulhat. Ebben az esetben a gáz úgy viselkedik, mintha egyáltalán nem lenne szabad belső szabadsága. Ha ez az időszak a hanghullám sokkal nagyobb, mint τ (basszus), időtartama alatt a mikrohullámú energia a transzlációs mozgása idő újraelosztását a belső szabadsági fok. Ebben az esetben a transzlációs mozgás energiája kisebb lesz, mint abban az esetben, ha a belső szabadságfokok nem létezhetnek. Mivel a gáz határozza meg a rugalmassága az energia tulajdonítható transzlációs mozgás a molekulák, ebből az következik, hogy ez a rugalmasság, a gáz, és így a hangsebesség, akkor is kisebb, mint abban az esetben, magas frekvenciákon. Más szóval, egy sor közeli frekvenciák relaxációs frekvencia egyenlő ωr = 1 / τ, a hangsebesség frekvenciával nő, azaz a. E. Van egy úgynevezett pozitív diszperziós. Ha C0 - hang sebessége alacsony frekvencián (ωτ «1), és c∞ - nagyon nagy frekvenciájú (ωτ» 1), a hang sebessége egy tetszőleges frekvenciájú által leírt képlet
Az energia redisztribúciós folyamatainak visszafordíthatatlansága a frekvenciatartományban, ahol a DZ történik. a hang nagyobb mértékben felszívódik.
Relaxáció d. Lehet nem csak a gázok és folyadékok, ahol kapcsolódó különböző intermolekuláris folyamatokat, elektrolit oldatok, a keverékek, amelyekben hatása alatt hang lehet egy kémiai reakció a komponensek között a emulziók, valamint a kis mennyiségű szilárd anyagot.
A diffúziós együttható értéke. nagyon különböző lehet különböző anyagokban. Például, a szén-dioxid körülbelül 4% a variancia érték benzolban hang diszperzió 10%, kevesebb, mint 0,01% a tengervíz, és a nagy viszkozitású folyadékok, és a nagy polimer vegyületek a hang sebessége változhat 50%. Azonban a legtöbb anyagban d. nagyon kicsi a mennyisége és dimenziói meglehetősen bonyolultak. A különbségi hullám frekvenciatartománya. különbözik a különböző anyagoktól. Így a normál nyomás és a 18 ° C hőmérsékletű szén-dioxid esetében a relaxációs ráta 28 kHz. tengerben 120 kc. A vegyületek, mint a szén-tetraklorid, a benzol, a kloroform és mások. Relaxációs régió esik a frekvencia régiójában nagyságrendű szeptember 10 - október 10 Hz. ahol a hagyományos ultrahangos mérési módszerek nem alkalmazhatók és a DZ. csak optikai módszerekkel mérhető.
D.S. Ugyanolyan típusú, de nem relaxációs jellegű, a tápközeg hővezető képességéhez és viszkozitásához vezet. Ezek a fajok D. s. a sűrítés és ritkítás régiói közötti energiacsere okozza a hanghullámban, és különösen fontosak a mikroinhomogén médiumokban. D. h. (rezonátorok), például gázbuborékokat tartalmazó vízben is előfordulhatnak. Ebben az esetben a buborékok rezonáns frekvenciájához közeli hangfrekvenciánál a hanghullám energiájának egy része a buborékok oszcillációinak gerjesztéséhez vezet, ami buborékok diffúziójához vezet. és a hangelnyelés növekedéséhez.
A második típusú DS. egy "geometriai" diszperzió a test vagy a terjedési közeg jelenléte miatt. Úgy tűnik, hogy a hullámok a rudak, lemezek, bármilyen akusztikus hullámvezetőben terjednek (lásd a Waveguide Acoustic). A sebesség diszperziót megfigyeljük hajlító hullámok vékony lemezek és rudak (vastagsága a lemez vagy rúd sokkal kisebb, mint a hullámhossz). Vékony rúd hajlításakor a hajlítási rugalmasság nagyobb annál kisebb, mint a hajlító rész. Amikor a hajlító hullám elterjed, a hajlító rész hosszát a hullámhossz határozza meg. Ezért, ahogy a hullámhossz csökkenti (növekvő frekvenciával), a rugalmasság nő, és ennek következtében a hullám terjedési sebessége. Az ilyen hullám fázisátviteli sebessége arányos a frekvencia négyzetgyökével, vagyis van egy pozitív diszperzió.
Amikor a hullámvezetőkben a hang propagál, a hangtér a normál hullámok szuperpozíciójául szolgálhat, amelynek a merev falakkal rendelkező téglalap alakú hullámvezető fázisátviteli sebessége
ahol n a normál hullám (n = 1, 2, 3) száma, c a szabad sebesség szabad hangereje, d a hullámvezető szélessége. A normál hullám fázisátviteli sebessége (lásd Normál hullámok) mindig nagyobb, mint a szabad sebességű hangban lévő sebesség, és növekvő frekvenciával ("negatív" diszperzió) csökken.
D. h. Mindkét típus a szaporítás során az impulzusalak terjedését eredményezi. Ez különösen fontos a víz alatti akusztikai (Lásd. Hydroacoustics), a légköri akusztika (Lásd. Légköri akusztika) és GEOACOUSTICS (Lásd. GEOACOUSTICS), amely foglalkozik a terjedését a hang hosszú távokon.
HIVATKOZÁSOK Bergman, L., Ultrahang és alkalmazása a tudomány és a technológia területén. vele. 2 ed. M. 1957; Mikhailov IG, Solovyov VA és Syrnikov Yu. P. molekuláris akusztika alapjai, M. 1964; Fizikai akusztika, szerk. U. Mason, per. angolul. 2. kötet, A rész, M. 1968; Fabelinsky, IL A fény molekuláris szóródása, M. 1965.