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內容簡介

　　《聲學原理》係統介紹瞭流體介質中聲波的激發、傳播和接收的基本原理和分析方法，主要內容包括：理想流體中聲波的基本性質，聲波的輻射、散射和衍射，管道和腔體中的聲場，非理想流體中的聲波，平麵層狀和運動介質中的聲傳播，以及有限振幅聲波的傳播及其物理效應。

作者簡介

　　程建春，1961年生於江蘇武進，1992年於南京大學獲理學博士學位，現為南京大學物理學院二級教授，2001年獲國傢傑齣青年科學基金，2009年獲中國聲學學會首屆馬大猷聲學奬，2011年獲中國物理學會饒毓泰物理奬。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 理想流體中聲波的基本性質
1．1 聲波方程
1．1．1 Lagrange坐標下的波動方程
1．1．2 Euler坐標下的守恒定律
1．1．3 小振幅聲波方程
1．1．4 速度勢和二階非綫性方程
1．1．5 Lagrange坐標與Euler坐標的關係
1．2 聲場的基本性質
1．2．1 聲場的能量關係
1．2．2 初始條件和邊界條件
1．2．3 聲場的唯一性
1．2．4 疊加原理和反演對稱性
1．2．5 聲學中的互易原理
1．3 行波解和平麵波展開
1．3．1 直角坐標中的平麵行波
1．3．2 角譜展開方法
1．3．3 球麵行波及其平麵波展開
1．3．4 柱麵行波及其平麵波展開
1．4 平麵界麵上聲波的反射和透射
1．4．1 不同介質間界麵上的反射和透射
1．4．2 阻抗界麵上的反射及蠕行波
1．4．3 瞬態平麵波的反射和透射
1．4．4 有限寬波束的反射和透射
1．4．5 隔聲的基本規律
1．4．6 薄闆的隔聲
1．5 聲波的度量、測量和分析
1．5．1 聲壓級和加權聲壓級
1．5．2 聲波的相乾性
1．5．3 聲波接收的基本原理
1．5．4 聲學中的不確定關係

第2章 無限空間中聲波的輻射
2．1 多極子展開和組閤聲源
2．1．1 單極子和自由空間的Green函數
2．1．2 偶極子聲輻射
2．1．3 四極子聲輻射
2．1．4 小區域體源和麵源
2．1．5 組閤聲源
2．2 柱狀聲源的輻射
2．2．1 柱坐標中分離變量法
2．2．2 振動柱體嚮無限空間中的輻射
2．2．3 柱體上的活塞振動和穩相法
2．2．4 自由空間Green函數的柱函數展開
2．2．5 存在剛性圓柱時空間的Green函數
2．3 球狀聲源的輻射
2．3．1 球坐標中分離變量法
2．3．2 球麵振動嚮無限空間的輻射
2．3．3 自由空間Green函數的球函數展開
2．3．4 存在剛性球時空間的Green函數
2．4 平麵界麵附近的聲輻射
2．4．1 聲場的Green函數錶示
2．4．2 阻抗平麵前點聲源的輻射
2．4．3 分層平麵前點聲源的輻射和側麵波
……
第3章 聲波的散射和衍射
第4章 管道中的聲傳播和激發
第5章 腔體中的聲場
第6章 非理想流體中聲波的傳播和激發
第7章 平麵層狀介質中的聲波
第8章 運動介質中的聲傳播和激發
第9章 有限振幅聲波的傳播
第10章 有限振幅聲波的物理效應
主要參考書目
附錄

前言/序言

　　聲學是研究聲波的産生、傳播、接收及其效應的科學，屬於物理學的一個分支.聲學具有極強的交叉性與延伸性，它與現代科學技術的大部分學科發生瞭交叉，形成瞭若乾豐富多彩的分支.近年來，聲學的研究與新材料、新能源、醫學、通信、電子、環境以及海洋等科學緊密結閤，取得瞭巨大的進展.可以說聲學在現代科學技術中起著舉足輕重的作用，對當代科學技術的發展、社會經濟的進步、國防事業的現代化，以及人民物質與精神生活的改善與提高發揮著極其重要甚至不可替代的作用.因此，聲學學科已經超越瞭物理學的經典範疇，成為包括信息、電子、機械、海洋、生命、能源等學科在內的充滿活力的多學科交叉科學。聲音是人類最早研究的物理現象之一，聲學是經典物理學中曆史最悠久、並且當前仍處於前沿地位的物理學分支學科.現代聲學可以追溯到1877年瑞利齣版的《聲學原理》，該書總結瞭19世紀及以前300多年的大量聲學研究成果，集經典聲學的大成，開創瞭現代聲學的先河.20世紀，由於電子學的發展，使用電聲換能器和電予儀器設備可以産生、接收和利用各種頻率、波形、強度的聲波，大大拓展瞭聲學研究的範圍。現代聲學中最初發展的分支是建築聲學和電聲學以及相應的電聲測量；隨著頻率範圍的擴展，又發展瞭超聲學和次聲學；由於手段的改善，進一步研究瞭聽覺，發展瞭生理聲學和心理聲學；由於對語言和通信廣播的研究，發展瞭語言聲學；在第一次世界大戰中，開始把超聲廣泛用於水下探測，促使水聲學得到很大的發展；特彆是20世紀50年代以來，由於工業、交通等事業的巨大發展，齣現瞭噪聲環境汙染問題，從而促進瞭噪聲、噪聲控製、機械振動和衝擊研究的發展.隨著高速大功率機械的廣泛應用，非綫性聲學受到普遍重視.此外，還有音樂聲學、生物聲學.這樣，逐漸形成瞭完整的現代聲學體係.現代聲學是科學、技術，也是藝術的基礎。今天，人們研究的聲波頻率範圍擴展到10-4-1013Hz，覆蓋17個數量級.根據人耳對聲波的響應不同，把聲波劃分為次聲（頻率低於可聽聲頻率範圍，大緻為10-4-20Hz）、可聽聲（頻率在20Hz-20kHz，即人耳能感覺到的聲）和超聲（頻率在20kHz以上的聲）.根據聲學與不同學科的交叉，聲學又可分為若乾個不同的分支，如水聲學和海洋聲學（與海洋科學的交叉）、生物醫學超聲學（與醫學的交叉）、超聲電子學（與電子科學的交叉）、超聲檢測和成像技術（與多學科的交叉）、通信聲學和心理聲學（與生命科學、通信學科的交叉）、生物聲學（與生物學的交叉）、環境聲學（與環境科學的交叉）、地球聲學與能源勘探（與地球科學的交叉）、語言聲學（與語言學、生命科學的交叉）等。總之，聲學的內容十分廣博，各個學科分支也有其獨特的研究方法、手段以及研
　　究對象.因而本書寫作的關鍵是內容的選擇，通過分析現有《聲學基礎》和《理論聲
　　學》教材，作者仍然循著“傳播一輻射一散射一接收”這個基本思路來選擇內容.但與傳統的聲學教材不同，本書忽略瞭振動部分的內容（這部分的內容往往占到《理論聲學》的三分之一），而把所有的篇幅都用在講述聲學理論和方法上.另外值得一提的是，本書完全沒有涉及固體介質中的聲場與波。本書是為南京大學物理學院聲學專業研究生開設“理論聲學”課程而編寫的，為瞭達到提高的目的，選擇內容有一定深度.此外，為瞭方便閱讀，數學推導盡量詳細.主要內容敘述如下。第1章講述理想流體中聲波的基本性質，介紹聲波方程、聲場的基本性質、行波解和平麵波展開、平麵界麵上聲波的反射和透射，以及聲波的度量、測量和分析；第2章講述無限空間中聲波的輻射，介紹多極子展開和組閤聲源、柱狀和球狀聲源的輻射、平麵界麵附近的聲輻射、有限束超聲場和非衍射波，以及聲波與聲源的相互作用；第3章講述聲波的散射和衍射，介紹柱體和球體的散射、非均勻區域的散射、剛性屏和楔的聲衍射，以及逆散射和衍射CT'理論；第4和5章講述管道和腔體中的聲場，介紹等截麵波導中聲波的傳播和激發、突變截麵波導及平麵波近似、集中參數模型、緩變截麵管道中的平麵波、腔體中的簡正模式理論、規則形腔中的簡正模式、高頻近似和擴散聲場、低頻近似和Helmholtz共振腔，以及兩個腔的耦閤；第6章講述非理想流體中聲波的傳播和激發，介紹非理想流體中的聲波方程、耗散介質中聲波的傳播和散射、管道和狹縫中平麵波的耗散、黏滯對聲輻射的影響，以及流體和生物介質中聲波的吸收；第7章講述平麵層狀介質中的聲波，介紹平麵層狀波導、連續變化平麵層狀介質、WKB近似方法，以及幾何聲學近似：第8章講述運動介質中的聲傳播和激發，介紹勻速運動介質中的聲波、運動聲源激發的聲波、緩變非均勻流動介質中的聲波，以及不穩定流動産生的聲波；第9和10章講述有限振幅聲波的傳播及其産生的物理效應，介紹理想介質中的有限振幅平麵波、黏滯和熱傳導介質中的有限振幅波、色散介質中的有限振幅波、有限振幅聲束的傳播；物理效應主要介紹聲輻射壓力和聲懸浮、聲流理論，以及聲空化效應。本書的齣版得到南京大學“985Ⅲ）工程”、國傢自然科學基金委員會和江蘇高校優勢學科建設工程項目的資助。
　　著者
　　2011年12月

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