声学基础 教学大纲

教学大纲课程名称声学基础英文名称FundamentalsofAcoustics课程编号

开课学期第8学期学分/周学时3/3课程类型主干课（必修课）先修课程高等数学、普通物理、数学物理方法选用教材1.许肖梅，声学基础，科学出版社，2003年2.[美]LawrenceE.Kinsler,A.R.Frey,A.B.Coppens,J.V.Sanders.FundamentalsofAcoustics,4thEdition,JohnWiley&Sons,1999主要

参考书1.何祚镰、赵玉芳，声学理论基础，北京：国防工业出版社，19812.杜功焕、朱哲民、龚秀芬，声学基础，南京大学出版社，20023.D.E.Hall,BasicAcoustics.Harper&RowPublishers,Inc.,19874.马大猷，杨训仁，声学漫谈，湖南教育出版社，19945.W.W.Seto.TheoryandProblemsofAcoustics.McGraw-HillBookCompany,1971.一、课程性质、目的与任务声学基础是物理学的一个重要分支，同时又是一门渗透性、交叉性极强的应用技术学科，是高等学校海洋技术专业的一门专业基础主干课。本课程的教学目的与任务是使学生认识声学对当代科学技术发展所起的作用，获得声学的基本理论和知识、掌握声学基本分析方法，培养学生应用数学物理的方法进行分析问题、解决问题能力，为后续《水声学》等课程的学习和将来从事声学研究、应用技术等方面的工作打下坚实的专业理论基础。二、教学基本要求本课程的主要知识点包括：质点的振动、弹性体的振动、声场的声学量、声波的传播、声波的辐射、声波的散射、声波的吸收和声波的接收八个部分。每个部分的基本内容如下：(1)质点的振动：从物理概念，推导质点的自由振动、阻尼振动和强迫振动的振动方程及其解，理解三种振动状态下的振动能量，掌握振动系统的固有频率以及振动系统对固有频率的影响，理解谐振现象、强迫振动过渡过程的物理意义；掌握机电类比方法。(2)弹性体的振动：理解弦的振动，建立弦的振动方程，求解弦振动方程的一般解，理解弦自由振动的一般规律—弦振动的驻波解并理解解的物理意义；了解棒的纵振动，建立棒的振动方程并求解；了解膜的振动及膜振动方程。(3)声场的声学量：理解声压、质点振速、质点位移和声速的物理概念，推导出理想流体介质中的三个基本方程；推导小振幅声波传播的波动方程，理解声能密度、声能流密度、声强、声功率、声压级和声强级的物理概念；(4)建立平面波波动方程并求其解，掌握振速和声压的关系，明确声阻抗率与介质特征阻抗的概念；了解声学边界条件，理解平面声波的反射、折射和透射的基本原理和三者之间所存在的能量关系，了解平面波在介质层上的反射和透射；建立球面波波动方程并求其解，求解球面波的声阻抗率，球面声波的声强和声功率；了解柱面声波的传播；理解声波在管中的传播。(5)声波的辐射：理解辐射阻抗概念，求解脉动球的辐射阻抗，理解声辐射与球源大小的关系，了解辐射声场的性质；明确点源辐射器组的指向特性，理解镜向原理的概念；了解一般球形声源辐射，了解其波动方程及其解的形式；理解圆形平面活塞辐射的基本原理，求解圆形活塞辐射器的辐射阻抗，掌握圆形活塞式辐射器的近远场特性。(6)声波的散射：理解散射的概念，了解平面波杂在刚性不动球面上的散射声压和散射功率。(7)声波的吸收：了解介质的黏性吸收、热传导吸收和分子驰豫吸收，了解声波吸收的经典公式。(8)声波的接收：理解声场的畸变和接收器的失真等概念，明确接收器的响应和指向性、接收器的指向性指数等概念。三、主要内容及学时安排章或节主要内容学时安排绪论声学的科学、技术和艺术1第1章质点振动系统6第2章弹性体的振动2

习题及讨论课2第3章理想流体介质中声波的传播6

球面声波的波动方程及其声阻抗率6

声波在管中的传播5

期中考试2第4章声波的辐射10第5章声波的散射4第