聲吸收
實際的傳聲媒質（包括各種氣體、液體和固體以及其他物態）都是非理想的。聲吸收過程是一個耗散過程。聲吸收與聲速常有密切的關聯,因此研究聲吸收問題時,往往要同時考慮頻散（見聲速）。引起媒質對聲吸收的原因很多。在靜止和均勻流體媒質中主要原因有媒質的粘性、熱傳導以及媒質的微觀動力學過程引起的弛豫效應等；在非純媒質（如大氣中含有灰塵粒子、液態霧滴等）中，在聲波作用下，這些懸浮體對媒質作相對運動而產生的摩擦損耗，以及在水霧中的弛豫效應等也是引起聲吸收的原因。
由於聲吸收的客觀存在，在研究聲學現象時不能不引起普遍關注。例如對大型廳堂中頻率在1000Hz以上的聲音，空氣的聲吸收常會成為決定室內混響時間的重要因素。由於含有一定的化學物質，海水中的中頻聲吸收要顯著高於純水。可是地震、火山爆發時發出的聲音，因含有遠低於20Hz的次聲成分，卻可以持續繞地球轉幾個圈。由此可見,聲波的吸收既決定於媒質的一些特性,也與聲波的頻率有關。反過來，從聲吸收規律來探索（物質）媒質的特性和結構，也就日益形成一個強有力的研究手段，並發展了一門聲學分支──分子聲學，它通過巨觀的聲吸收以及聲頻散來研究分子以至原子等微觀結構與各種頻率聲波的相互作用。當然，聲吸收的研究範圍還廣泛得多。
本條主要討論一般靜止流體中的聲吸收，對於固體等物態的吸收詳見聲與固體微觀結構的關係以及量子聲學等條。
發展簡史 G.G.斯托克斯在1845年就導得由粘性引起的流體中聲吸收公式。其吸收係數除了與粘滯係數成正比外，還與聲波的頻率二次方成正比。這裡的粘滯係數僅指當時可由流體力學方法確定的切變粘滯係數。G.R.基爾霍夫1868年又提出了由熱傳導引起的聲吸收，這一部分的吸收係數除了與媒質的熱導率成正比外，還與聲波的頻率成二次方關係。後人把這兩部分吸收加起來稱之為經典吸收。以後，特別自20世紀20年代開始採用比較先進的壓電效應技術來產生並接收聲波起，迅速蓬勃地展開了可以在很大範圍（包括在各種氣體、液體乃至固體）內測量聲吸收的研究。大量的測量發現，除了單原子氣體（如氬氣等）外，幾乎所有的氣體都與經典理論有偏離。1920年A.愛因斯坦提出了從聲頻散來確定締合氣體的反應率，從而促進了對氣體分子熱弛豫吸收理論的廣泛研究。進入30年代後，這種弛豫吸收機制延伸到液體的研究。此後數十年來，流體中聲吸收的實驗和理論研究不僅擴展了頻率（次聲到特超聲）範圍，而且涉及廣泛的媒質，包括各種化學和生物媒質以至含水霧的大氣等。
固體中吸收的研究開展得稍遲一些，20世紀30年代末起才出現這方面的測量。從巨觀看來，橫波或剪下波只有在粘彈性液體（如聚合物瀝青等）中必須考慮，而在一般流體中因衰減很快，可忽略不計。但在固體中縱波和橫波二類體波並存，並且涉及晶軸的取向等，吸收機制較為複雜。目前已成為聲學和固體物理學工作者共同感興趣的領域。
經典吸收 主要由粘滯及熱傳導二部分吸收組成。
粘滯吸收 當聲波通過媒質時，媒質質點因相對運動而產生內摩擦，也即粘滯作用，導致聲的吸收。對於流體，粘滯作用一般應由切變粘滯係數以及容變（也稱體變，說明見後）粘滯係數二部分來描述。前者是由媒質的剪下形變而產生的，而後者巨觀上是由體積變化引起的。在早期的斯托克斯吸收理論中，曾把這一容變粘滯作用略去，而認為聲吸收僅與切變粘滯性有關。斯托克斯的這一片面的認識在當時是可以諒解的，瑞利也支持此觀點，因為容變粘滯作用只有用聲學方法本身才能使其表現出來。現已證明，大量測量中表現出來的超過經典吸收的部分正是容變粘滯係數的作用，這一係數與微觀過程的弛豫性質有關，不是常數，而是聲波頻率的函式。
熱傳導吸收 因為聲波傳播過程基本上是絕熱的，當媒質中有聲波通過時，媒質產生壓縮和膨脹的交替變化，壓縮區溫度升高，膨脹區溫度降低。這時相鄰的壓縮和膨脹區之間形成溫度梯度，引起熱傳導。這個過程是不可逆的，因此產生聲能的耗散，稱為熱傳導吸收。
幾乎所有氣體，熱傳導吸收和僅與切變粘滯有關的粘滯吸收具有相同的數量級，但前者總比後者低些。對於液體，熱傳導吸收一般較小，常可忽略；但是液態金屬則正好相反，熱傳導吸收要比粘滯吸收的作用更大。
弛豫吸收 弛豫吸收由媒質分子的微觀內過程引起，主要有下面一些機制。
分子熱弛豫吸收 一般簡稱分子弛豫吸收。它是最早提出的一種弛豫吸收機制。一般發生於多原子分子的氣體中。其實質是，由於分子的相互碰撞，使外自由度(指分子平動自由度)和內自由度（分子的振動和轉動自由度）之間發生能量的重新分配。當媒質靜止時，可用壓強、溫度、密度等物理參量描述這一平衡狀態。此時分子的內外自由度能量也應具有一定的平衡分配。當聲波通過時,媒質發生壓縮和膨脹過程,媒質的物理參量及其相應的平衡狀態也將隨聲波過程而發生簡諧變化。而任何狀態的變化都伴有內外自由度能量的重新分配，並向一個具有新的平衡能量分配狀態過渡。然而建立一個新的平衡分配需要一段有限的時間。這樣的過程稱為弛豫過程，建立新的平衡狀態所需要的時間稱為弛豫時間。這種過程伴隨著熱力學熵的增加。由此導致有規的聲能向無規的熱轉化，即聲波的弛豫吸收。當聲波的圓頻率w同弛豫時間τ的乘積為1時（即wτ＝1），最利於內外自由度能量的交換，也即在此條件下，表現出每單位波長的聲吸收(αλ)達到極大值,見圖1。
聲吸收結構弛豫 當聲波通過一般液體時，由於分子間互相作用力很強，熱弛豫時間很短，其吸收主要由於其分子的體積發生變化，這種發生媒質微觀結構的重建過程的弛豫稱為結構弛豫。也有人把容變粘滯專指結構弛豫而言，而把所有超過經典吸收的吸收歸之為由體變粘滯所引起。
多重弛豫 對於一種媒質可以存在一個以上的弛豫過程。如電解質水溶液，可以同時既存在純水的結構弛豫，也存在電解質的解離－締合化學反應弛豫。如果這兩種弛豫過程的弛豫時間相差很大，則實驗上可以把它們明顯分別出來。實驗發現還有一些液體（如粘彈性液體）具有一個極為寬廣的弛豫時間譜，而這個弛豫時間譜實質上具有連續譜的特徵。這種弛豫稱為多重弛豫。對於某些生物媒質（如牛血紅蛋白的水溶液等），實驗也發現有連續弛豫時間譜的特性。現代用聲吸收技術來研究這些物質的結構和特性的工作正方興未艾。
實際媒質的聲吸收 大氣吸收 在大氣中主要吸收機制是分子弛豫吸收，即與空氣中所含氧氣、氮氣、水蒸氣和二氧化碳這四種主要成分有密切關係。最近的理論工作業已證明，氧氣與水蒸氣的相互作用占大氣吸收的主要成分；氮氣含量雖多，但只在低頻和高濕度情況下起重要作用，否則對吸收的貢獻極小；二氧化碳雖只占大氣的萬分之三，但其作用，特別是在濕度較小的情況下絕不可忽略。因此考慮大氣吸收時，相對濕度和溫度都是重要的參量。圖2是在相對濕度為50％，溫度為20°C時空氣吸聲係數α(dB/km)與聲波頻率f(Hz)的關係。O代表氧氣對吸收的貢獻,同樣，N、T、R則分別為氮氣、平動自由度、轉動自由度對聲吸收的貢獻。實線為總的吸收值。當大氣中含有水霧時（與固體及非蒸發性液滴懸浮體不同），在頻率很低時，能引起反常吸收，這與水霧的濃度和霧滴大小都有關係，在頻率較高時，粘滯吸收和熱傳導吸收仍占較大比例，不過在實際大氣中，由於其他種種吸收因素，這一點往往不易被覺察出來。
聲吸收
聲吸收海水中含有氣泡等懸浮體，除產生聲散射外，也是造成海水吸收的重要原因。
溶液吸收 電解質溶液的聲吸收，其機制與聲波導致的離解、離子水化等有關。對非電解質溶液，如氨化物、酒精等，其弛豫吸收可用水與溶質的氫鍵結構來解釋；對鏇轉異構體，則視其結構而異,圖4表示乙酸乙酯和乙酸甲酯C─O鍵之下左右有異，就說明兩態有能量差，而弛豫頻率與克服其間勢壘即反應率有關。其他弛豫機制這裡不一一列舉。
聲吸收參考書目
K. F.Herzfeld and T.A.Litovitz,Absorption and Dispersion of Ultrasonic Waves, Academic Press,New York,1959.
A.J.Matheson,Molecular Acoustics,Interscience, London, 1971.
杜功煥等編著：《聲學基礎》，上海科學技術出版社，上海，1981。
