声音也分这三种形态

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按照波的形状，可以把常见的声波分为3种：平面波、柱面波、球面波。

从左到右依次为：平面波、柱面波、球面波

上图中的“波线”就是指波的传播方向，实际上声音传播方向由波源、传播介质的特性决定。

01、平面波

平面波的波源为一平面，尺寸远大于波长的刚性平面波源在各向同性的均匀介质中辐射的波为平面波。

传播方向特点是：波束不扩散，各质点振幅是一个常数，只向前方传播。

那什么是波长呢？

波长就是声波经历一个完整周期所传播的距离，波长=波速/频率。举个例子，声波在空气中传播速度为344m/s，假设频率为2万Hz，那么其波长=344/20000=17.2mm。

02、柱面波

柱面波的波源为一条线，长度远大于波长的线状波源在各向同性的均匀介质中辐射的波为柱面波。

传播方向特点是：波束向四周扩散，各质点的振幅与距离平方根成反比。

03、球面波

球面波的波源为一点，尺寸远小于波长的点波源在各向同性的均匀介质中辐射的波为球面波。

传播方向特点是：波束向四面八方扩散，各质点的振幅与距离成反比。

以上是最基本的三种波源：面、线、点，传播的介质为各向同性、均匀的。

实际环境中，振动的波源种类非常繁多，传播介质不均匀或者各向异性，其传播方向非常复杂，符合折射定律、反射定律。例如：声波经过不均匀的介质，会在界面处产生反射或折射的现象，甚至会发生波型转换。

球面波在水/钢界面的折射

不过当距离波源足够远时，很多情况下波的传播特性都可以近似当成球面波，因为在距离足够远的情况下，任何波源都可以近似为一个点。现实中，声波都是向四面八方扩散的情况居多。

来源：常荣声学公众号（ID：NJ_ChangRong）