上一篇文章中,齐康超声波提到了液体介质中的声吸收,今天来了解下其他介质中的声吸收。
(2)气体介质中的声吸收
气体介质中的声吸收,经典理论给出了与液体介质中完全相同的表达式,即式(2-8)。在多原子气体中测得的吸收系数总是大于按经典理论计算的值。引起声吸收值增高的原因也是由于分子的内部过程,即存在着分子声吸收。在固体介质中,声吸收在很大程度上取决于固体的实际结构。在均匀的介质中,声的吸收基本上是由内摩擦和热传导所决定,通常是很小的。然而,当声波在多晶体固体介质中传播时,由于这些多晶体是由许多分开的小晶体组成的,所以声吸收主要由晶体的大小和声波波长的关系决定。在高频,当声波波长小于晶粒的大小时,即λd时(d是晶粒的直径),则在每个晶粒中声都会受到吸收,吸收系数与频率的平方成正比。
假如波长与晶粒大小是同数量级的,则声在各个晶体之间便出现散射,并且声吸收主要由漫散射决定。当λd时, 声波一方面被比波长小的质点所散射,同时吸收由热传导引起的比例大为增加。对于很低的频率,称作能量的瑞利散射的声波在声的吸收方面有很大的影响。声吸收是与频率的4次方成正比的。
在一些固体材料中,假如声强度足够高,则由于声吸收可使材料的温度得到很大升高,这种热效应在超声焊接等方面有实际意义。