声速、频率、波长、波数、波矢：声学基础概念详解

声速、频率、波长、波数、波矢：声学基础概念详解

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/weixin_44502754/article/details/136744533

在声学中，声速（Speed of Sound）、频率（Frequency）、波长（Wavelength）、波数（Wave Number）和波矢（Wave Vector）是描述声波传播特性的重要物理量。它们之间的关系如下：

• 声速（Speed of Sound）：表示声波在介质中传播的速度，通常用符号 c 表示。声速取决于介质的性质，如密度和弹性模量。在空气中，声速大约为343米/秒（在20°C时）。

• 频率（Frequency）：表示声波的振动频率，即单位时间内振动的次数，通常用符号 f 表示，单位是赫兹（Hz）。人耳能听到的声音频率范围大约在20Hz到20,000Hz之间。

• 波长（Wavelength）：表示声波在介质中传播一个完整周期所经过的距离，通常用符号 λ 表示，单位是米（m）。波长与声速和频率的关系为：λ = c / f。

• 波数（Wave Number）：表示单位长度内波的周期数，是波长的倒数，通常用符号 k 表示，单位是每米（m⁻¹）。波数与波长的关系为：k = 1 / λ。

• 波矢（Wave Vector）：表示波的传播方向和波数大小的矢量，通常用符号 K 表示，其方向与波的传播方向一致，大小等于波数 k。波矢在波动方程中扮演重要角色，特别是在处理多维空间中的波传播问题时。

这些物理量之间的关系可以总结为：

• 声速 = 波长 × 频率（c = λf）
• 波数 = 2π / 波长（k = 2π / λ）
• 波矢的大小等于波数（|K| = k）

理解这些基本概念对于深入学习声学、信号处理等领域至关重要。例如，在音乐制作中，调整声音的频率可以改变音调；在医学超声成像中，通过控制声波的波长和频率，可以实现对生物组织的高分辨率成像。