分子聲學

材料是工程和高科技發展的基礎,而作為材料領域後起之秀的高分子材料帶來了材料及工程領域的重大變革。高分子微粒聲學材料的製備、性能及聲學機理研究,是本文提出的涉及顆粒聲學材料和套用聲學發展的創新思路,開展對它的研究具有重要的科學意義和廣闊的套用前景。

聲學

又是當前物理學中最活躍的學科之一。聲學日益密切地同聲多種領域的現代科學技術緊密聯繫,形成眾多的相對獨立的分支學科,從最早形成的建築聲學、電聲學直到目前仍在“定型”的“分子—量子聲學”、“電漿聲學”和“地聲學”等等,目前已超過20個,並且還有新的分支在不斷產生。其中不僅涉及包括生命科學在內的幾乎所有主要的基礎自然科學,還在相當程度上涉及若干人文科學。這種廣泛性在物理學的其它學科中,甚至在整個自然科學中也是不多見的。在發展初期,聲學原是為聽覺服務的。理論上,聲學研究聲的產生、傳播和接收;套用上,聲學研究如何獲得悅耳的音響效果,如何避免妨礙健康和影響工作的噪聲,如何提高樂器和電聲儀器的音質等等。隨著科學技術的發展,人們發現聲波的很多特性和作用,有的對聽覺有影響,有的雖然對聽覺並無影響,但對科學研究和生產技術卻很重要,例如,利用聲的傳播特性來研究媒質的微觀結構,利用聲的作用來促進化學反應等等。因此,在近代聲學中,一方面為聽覺服務的研究和套用得到了進一步的發展,另一方面也開展了許多有關物理、化學、工程技術方面的研究和套用。聲的概念不再局限在聽覺範圍以內,聲振動和聲波有更廣泛的含義,幾乎就是機械振動和機械波的同義詞了。自然界從巨觀世界到微觀世界,從簡單的機械運動到複雜的生命運動,從工程技術到醫學、生物學,從衣食住行到語言、音樂、藝術,都是現代聲學研究和套用的領域。聲學的分支可以歸納為如下幾個方面:從頻率上看,最早被人認識的自然是人耳能聽到的“可聽聲”,即頻率在20Hz~20000Hz的聲波,它們涉及語言、音樂、房間音質、噪聲等,分別對應於語言聲學、音樂聲學、房間聲學以及噪聲控制;另外還涉及人的聽覺和生物發聲,對應有生理聲學、心理聲學和生物聲學;還有人耳聽不到的聲音,一是頻率高於可聽聲上限的,即頻率超過20000Hz的聲音,有“超聲學”,頻率超過500MHz的超聲稱為“特超聲”,當它的波長約為10〈-8〉m量級時,已可與分子的大小相比擬,因而對應的“特超聲學”也稱為“微波聲學”或“分子聲學”。超聲的頻率還可以高10〈14〉Hz。二是頻率低於可聽聲下限的,即是頻率低於20Hz的聲音,對應有“次聲學”,隨著次聲頻率的繼續下降,次聲波將從一般聲波變為“聲重力波”,這時必須考慮重力場的作用;頻率繼續下降以至變為“內重力波”,這時的波將完全由重力支配。次聲的頻率還可以低至10-4Hz。需要說明的是,從聲波的特性和作用來看,所謂20Hz和20000Hz並不是明確的分界線。例如頻率較高的可聽聲波,已具有超音波的某些特性和作用,因此在超聲技術的研究領域內,也常包括高頻可聽聲波的特性和作用的研究。從振幅上看,有振幅足夠小的一般聲學,也可稱為“線性(化)聲學”,有大振幅的“非線性聲學”。從傳聲的媒質上看,有以空氣為媒質的“空氣聲學”;還有“大氣聲學”,它與空氣聲學不同的是,它主要研究大範圍內開闊大氣中的聲現象;有以海水和地殼為媒質的“水聲學”和“地聲學”;在物質第四態的電漿中,同樣存在聲現象,為此,一門尚未成型的新分支“電漿聲學”正應運而生。從聲與其它運動形式的關係來看,還有“電聲學”等等。聲學的分支雖然很多,但它們都是研究聲波的產生、傳播、接收和效應的,這是它們的共性。只不過是與不同的領域相結合,研究不同的頻率、不同的強度、不同的媒質,適用於不同的範圍,這就是它們的特殊性

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