Затухание звука в твердых телах

В твердых телах мерой затухания звука является коэффициент потерь е, при этом а=ея/л. Затухание звука в твердых телах характеризуют также добротностью Q. В случае продольных колебаний в стержнях а = nfJ(Qv). [c.75]

Затухание звука в твердых телах [c.568]

Теперь разработана техника измерения поглощения в кристаллах на частотах гц акустическим способом [436, 575, 576]. Но еще до этих существенных успехов в технике ультразвукового эксперимента Мандельштам [570] предложил принципиально новый способ измерения затухания звука в твердом теле и жидкостях, представляющий большое научное значение и не утративший сегодня практической ценности. [c.402]

С термодинамической точки зрения поглощение звука в твердых телах для отдельных частных случаев рассматривалось в работах [1, 5, 6]. При этом учитывалось влияние на поглощение звука какого-либо одного из возможных факторов, например теплопроводности. Однако в реальных телах затухание звуковых колебаний обусловливается одновременным действием сразу нескольких факторов. Представляется целесообразным рассмотрение вопроса о поглощении звука с учетом одновременного действия, по крайней мере, двух различных механизмов, ответственных за диссипацию звуковой энергии в образце. В качестве таковых выберем теплопроводность и релаксацию микродефектов кристалла. [c.132]

Если при измерениях затухания и скорости звука в твердых телах используются расходящиеся пучки, то необходимо тщательно учитывать дифракционные эффекты, как указано в гл. 4. Чтобы определить действительные потери энергии в среде, необходимо пз измеренных потерь вычесть величину, обусловленную дифракционными эффектами такие вычисления проведены в работах [20, 21 ]. Примером служит график потерь, приведенный на фиг. 79. [c.575]

Распространение звука в твердом теле можно представить себе в виде упругой колебательной деформации отдельных участков тела. Очевидно, такие упругие колебания сопровождаются потерями энергии. Как известно, свободные коле- бания твердого тела, например стержня, камертона, колокола и т. д., затухают, даже если принять все меры к устранению передачи энергии в окружающую среду или в держатель. Колеблющееся тело обладает внутренним затуханием, благодаря которому происходит постепенное превращение колебательной энергии в теплоту. [c.397]

При поглощении поток звуковой энергии переходит в тепловой поток, а при рассеянии остается звуковым, но уходит из направленно распространяющегося пучка. Поглощение звука обусловливается внутренним трением и теплопроводностью среды. Для одной и той же среды поглощение поперечных волн меньше, чем продольных, так как они не связаны с адиабатическими изменениями объема, при которых появляются потери на теплопроводность. Коэффициент поглощения в твердых телах пропорционален или / (стекло, металлы), или Р (резина). Поглощение является доминирующим фактором, обусловливающим затухание ультразвука в монокристаллах. [c.21]

Изучение упругих волн в кристаллах, или, более точно, в монокристаллах, имеет фундаментальное значение для физики твердого тела и представляет собой основу многих современных научных направлений — квантовой акустики, акустоэлектроники, акусто-оптики и т. д. Если говорить о традиционных приложениях акустики твердого тела — ультразвуковых линиях задержки и фильтрах, то здесь использование монокристаллов позволяет существенно повысить рабочие частоты соответствующих устройств, так как затухание звука в этом случае значительно меньше, чем в изотропных телах, обычно представляющих собой поликристаллы. [c.213]

Отметим случай малого возмущения для а = 0. Если амплитуда граничного возмущения мала, т.е. Г , - 1 1, то вместо ударной образуется акустическая волна, удаляющаяся от поверхности тела почти с адиабатической скоростью звука и с неизбежным затуханием амплитуды. За ушедшей звуковой волной газ почти неподвижен, и на этом фоне развивается медленный процесс теплопроводности, аналогичный теплопроводности в твердом теле. [c.148]

Еще в 1845 г. Стокс [2005] теоретически показал, что затухание звуковых волн в твердом теле должно вызывать уменьшение скорости звука. Стокс получил для скорости звука в стерж-йях формулу [c.397]

Образцы для УЗ контроля. Образцом называют средство УЗ контроля в виде твердого тела, предназначенное для хранения и воспроизведения значений физических величин (геометрических размеров, скорости звука, затухания), используемых для проверки или настройки параметров дефектоскопа и преобразователей. [c.310]

Затухание 3. в атмосфере. Вследствие внутреннего трения и теплопроводности воздуха, не учтенных ф-лами (20) и (24), уменьшение амплитуды шаровой волны будет происходить еще быстрее, однако в обычных средах (воздух, вода, твердые тела) потери на трение и теплопроводность относительно малы и в технич. расчетах часто могут не приниматься во внимание. Учет их внес бы существенные исправления в ф-лу для плоской волны, где отсутствует всякое пространственное затухание, однако плоская волна реально редко осуществима в таких масштабах, при к-рых это затухание было бы заметно. Почти во всех реальных случаях, пред-ставляющ 1Х собой случаи, промежуточные между плоской и шаровой волной, можно без большой погрешности считать, что пространственное затухание обз словлено рассеянием или растеканием волны, т. е. распределением анергии на больший фронт ее, но не потерями в среде. Исключение составляет случай очень высоких звуковых частот и ультразвуков, для к-рых легче осуществить плоскую волну затухание при этом может быть довольно велико, так как высокие частоты значительно сильнее поглощаются средой, чем низкие и средние. Учет потерь на поглощение звука средой дается следующей ф-лой [c.241]

Ангармоничность решетки атомов вызывается асимметрией потенциальной ямы взаимодействия. На рис. 10.4 показана схема зависимости потенциальной энергии взаимодействия от расстояния между двумя нейтральными атомами в решетке. Именно ангармоничность решетки диэлектрического кристалла приводит к микроскопическому описанию затухания в нем звука, к правильному объяснению процесса теплопроводности с конечным сопротивлением передачи тепла, а также к объяснению теплового расширения твердых тел. [c.244]

Высокочастотные звуковые волны в газах, жидкостях и твердых телах являются мощным средством исследования движений молекул, дефектов кристаллов, доменных границ и прочих типов движений, возможных в этих средах. Более того, волны большой и малой амплитуды в этих средах находят важные применения в различных технических устройствах. Сюда относятся лпнии задержки для накопления информации, механические и электромеханические фильтры для разделения каналов связи, приборы для ультразвуковой очистки, дефектоскопии, контроля, измерения, обработки, сварки, пайки, полимеризации, гомогенизации и др., а также устройства, используемые в медицинской диагностике, хирургии и терапии. Контрольно-аналитические применения звуковых волн, так же как и их использование в технических устройствах, быстро разрастаются. За последние пять лет изучены такие явления, как затухание звука вследствие фонон-фононного взаимодействия, взаимодействие звука с электронами и магнитным полем, взаимодействие звуковых волн со спинами ядер и спинами электронов, затухание, вызываемое движением точечных и линейных дефектов (дислокаций), а также такие крупномасштабные движения, как движение полимерных сегментов и цепочек и движение доменных границ. Таким образом, очевидно, что эта область науки, получившая название физической акустики, является мощным инструментом исследования и открывает широкие возможности для различных технических применений. [c.9]

Ожидать дисперсии скорости звука в кристаллах до частот / 10 гц нет оснований, а прямые измерения только теперь становятся возможными, и поэтому такая оценка затухания, которой мы с успехом пользовались для жидкостей, для твердых тел пока не сделана. [c.401]

Наряду с нелинейными эффектами в жидкостях и хазах в книгу включены нелинейные эффекты в твердых телах. Исследование последних акустическими методами началось в самое последнее время. Полученные результаты могут представить определенный интерес для ряда вопросов физики твердого тела, ибо нелинейные модули третьего порядка, принципиально определяемые таким образом, позволяют вычислить вероятность фонон-фонон-ного взаимодействия, а это взаимодействие играет важную роль в теории затухания звука и теории теплопроводности. Исследование нелинейных эффектов в твердых телах в дальнейшем, возможно, позволит разработать полезные методы исследования различных микроскопических дефектов структуры кристаллических твердых тел. [c.13]

По аналогаи с газами и жидкостями, в твердых телах фор- мально также можно ввести число Рейнольдса, где в качестве вязкости следовало бы взять эффективную вязкость , вызывающую затухание звука. В известных нам акустических работах эти числа Re были меньшими единицы. [c.306]

Предлагаемая книга посвящена распространению ультразвуковьЕх волн в жидкостях, газах и твердых телах, рассматриваемых как сплошные среды с разными характеристиками упругости. В ней систематизированы вопросы, имеющие непосредственное отнощение к специфике ультразвука возможности генерирования направленных пучков плоских волн, высокой интенсивности ультразвукового излучения и т. д. В связи с этим основное внимание в книге уделено различным аспектам распространения плоских волн их общим характеристикам, затуханию, рассеянию на неоднородностях, отражению, преломлению, прохождению через слои, интерференции, дифракции, анализу нелинейных явлений, пондеромоторных сил, краевых и других эффектов в ограниченных пучках. Рассматриваются также сферические волны, которые формируются при пульсационных колебаниях сферических тел, в дальней зоне излучателей малых размеров, в ультразвуковых фокусирующих системах. Большинство из этих вопросов обсуждается применительно к продольным волнам для сред, обладающих объемной упругостью, а для других типов волн, в частности для сдвиговых волн в жидкостях и твердых телах, дополнительно рассматриваются те вопросы, которые составляют их специфику. К ним относятся граничные и нелинейные эффекты в твердых телах, трансформация волн, их дисперсия, поверхностные волны, соотношения между скоростями звука и модулями упругости в кристаллах, в том числе в пьезоэлектриках. [c.2]

Механизмом, который ослабляет волны напряжений в твердых телах, но который, строго говоря, не является внутренним трением, является рассеяние. Это явление возникает в поликристаллических металлах, когда длина волны становится сравнимой с размером зерна Мезон и Мак-Скимин [92] провели измерения эффекта рассеяния в алюминиевых стержнях и показали, что, когда длина волны сравнима с размером зерна, затухание (а) обратно пропорционально четвертой степени длины волны. Эта зависимость совпадает с той, которая дана Релеем [120] (том II, стр. 194) для рассеяния звука в газах. [c.122]

Затухание чвуковых волн, обусловленное взаимодействием с П. т. т.. и.меет разную природу в различных твердых телах. Причиной затухания звука в заряженной решетке металла или полупроводника (где при движении решетки возмущается ее объемный заряд) является вязкость г] зарян ешюй плазмы носителей. Звуковая волна, в к-рой не возникает объемного заряда ионов (поперечная волна в диэлектрике, полупроводнике), затухает и.ч-за джоулевых потерь у носителей. При наличии сильного внешнего магнитного поля шцх I) затухание звука может достигать большой величины из-за появления у носителей (колеблющихся с продольной скоростью им под влиянием деформации решетки вдоль направления распространения волны) большой поперечной скорости — = содтк II. [c.25]

Нелинейная трактовка процесса затухания на языке фоноп-фононных взаимодействий преимущественно используется для вычисления коэффициентов а в твердых телах. Однако во многих случаях эта точка зрения может оказаться полезной при анализе диссипативных процессов в жидкостях и газах. Это связано с возможностью учета стороннего шума, что мод ет привести к аномально большим коэффициентам затухания звука, учета процесса генерации гармоник и ряда других факторов [141] [c.281]

Отсутствие мнимой части корня указывает на слабое затуха-ние поверхностной волны оно вызывается только обычным затуханием объемных волн. В результате волна Релея способна распространяться на большое расстояние вдоль поверхности твердого тела. Ее проникновение внутрь тела невелико на глубине длины волны интенсивность звука составляет около 5 % интенсивности на поверхности тела (волна с 51/-поляризацией). При распространении поверхностной волны частицы тела движутся, вращаясь по эллипсам с большой осью, перпендикулярной границе. Вытя-нутость эллипса с глубиной увеличивается. [c.12]

Акустические исследования нелинейных овойств твердых тел до настоящего времени могли быть сделаны, только при цравнительно малых интенсивностях, и поэтому влияние затухания звука бышо велико ). Это, как уже отмечалось в разделе о жидкостях, является серьезным препятствием при определении нелинейных параметров сравнительным методом. До сих пор акустическими методами измерены комбинации мюдулей третьего порядка только для твердых тел с сравнительно малым затуханием (алюминий, магниево-алюминиевые созлавы, щелочно-галоидные кристаллы). [c.306]

Зависимость скорости звука от частоты (дисперсия) наблюдается также на высоких частотах при а/Х > 1. Этот вопрос рассмотрен в 3 в связи с измерениями в жидкости. Некоторые экспериментальные исследования, выполненные с твердыми телами, описаны в работах Зарембовича [134], Мак-Скимина 511 и Брэдфилда и Гудвина [135]. В целом при средней величине затухания влияние дисперсии легче свести к минимуму на высоких частотах, чем на низких. [c.371]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...