聲學是一門研究聲波的產生、傳播、接收以及與物質相互作用的科學。聲是一種機械擾動在氣態、液態、固態物質中傳播的現象。所謂擾動，是指在氣態、液態、固態物質中的乙個密度的、或者壓力的、或者是速度的某種微小變化，這個變化在彈性介質中就會傳播出去，這個傳遞的能量就是聲。
聲音可以在一切彈性介質中傳播，當振動在氣體和液體中傳播時，形成壓縮和伸張交替運動現象，所以聲波在流體介質中表現為壓縮波的傳播，即縱波。縱波是介質質點的振動方向與波傳播方向相同的波。
表徵聲場的聲學量
聲壓的瞬時值，在某一瞬時存在的聲壓稱為聲壓的瞬時值，此值可正可負。
聲壓的峰值，在一定時間間隔中最大的瞬時聲壓值稱為峰值聲壓。
聲壓的有效值，在某一段時間內瞬時聲壓的均方根值稱為有效聲壓 pe
，對週期性的聲波，時間常數取週期的整數倍1t
∫t0p
2dt−
−−−−
−−−−
√ 線性聲學的物理意義（小振幅波在流體介質中傳播）
介質為理想流體，即介質中不存在黏性，聲波在這種理想介質中傳播沒有能量損耗。
介質是連續的，只考慮介質分子運動的平均特性，而不考慮分子的單獨運動。
在沒有聲擾動時，介質是靜態的。即認為流體本身的流速和聲波的傳播速度比較很小可以略去不計。介質是均勻的，介質中靜態壓強 p0
，靜態密度 ρ0
都是常數。
聲傳播時，介質中稠密和稀疏的過程是絕熱的。即介質與毗鄰的部分不會由於聲過程引起的溫差而產生熱交換，即絕熱過程。
假定運動是無旋的（具勢的）。
介質中傳播的是小振幅聲波，各聲學量都是一級微量，則有: 聲壓遠小於介質中的靜態壓力 p0
，即p≪
p0；質點速度遠小於聲速即 u≪
c ，質點位移遠小於聲波波長，即x≪
λ ，介質密度的變化量遠小於靜態密度 ρ0
，即ρ′
=ρ−ρ
0 ，|ρ
′|≪1
理想流體介質中的三個基本方程當 (
ρ−ρ0
) 很小時，可以近似的去級數的前兩項，於是壓強
p 和密度 ρp
=p(ρ
0)+(
dpdρ
)s,ρ
0(ρ−
ρ0)
其中s表示絕熱過程。對上式微分得 dp
=(dp
dρ)s
,ρ0d
ρ 此式表明壓強的變化 dp
與密度的變化 dρ
成正比，比例係數是(d
pdρ)
s,ρ0
，密度和壓強變化一致，所以係數恒為正值，設 c2
=(dp
dρ)s
,ρ0
已知理想氣體的絕熱狀態方程為 pv
γ=p0
vγ0
其中，是
γ 氣體等壓比熱容和等容比熱的比值。空氣和其他雙原子氣體，γ=
1.4。
對於一定質量的理想氣體，當質量一定時，m=
ρv為常數，因此，ρ0
v0=ρ
v ，代人上式，pρ
γ0vγ
0ργ=
p0vγ
0 ，得 p=
(ρρ0
)γp0
=(ρ0
+dρρ
0)γp
0≈p0
+γp0
ρ0dρ
由於小振幅聲場中，密度相對變數dρ
rho0
≪1，略去高階小量，表示成線性關係式 p=
dp=p
−p0≈
p0+γ
p0ρ0
dρ=c
2dρ
因此 c2=
γp0ρ
0 聲場中的能量關係
聲能密度
動能和勢能，其中動能由速度和質量來決定，勢能由體積變化來決定。體積膨脹是釋放能量，體積壓縮吸收能量。 e=
ek+e
p=12
(ρ0v
0)u2
+(−∫
vv0δ
p)dv
其中δp
=ρ=c
2(ρ−
ρ0) ，
dv=−
dρρ0
v0得 ep=
∫ρρ0
c2(ρ
−ρ0)
dρρ0
v0=v
02ρ0
c2(ρ
−ρ0)
2=12
p2ρ0
c2v0
e=ek
+ep=
12(ρ
0v0)
u2+1
2p2ρ
0c2v
0 介質由於聲波作用得到的能量為聲場的聲能，單位體積聲能稱為聲能密度，用
ϵ 表示 ϵ=
ev0=
12(ρ
0)u2
+12p
2ρ0c
2 聲能流密度
定義：單位時間內通過垂直於能量傳播方向的單位面積上的能量，為聲能流密度
ω ，它是乙個向量，模擬於電路中的瞬時功率。 ω=
pdsd
ξdsd
t=pd
ξdt=
pu其中，s
表示面積，
ξ表示質點移動的距離，
t 表示時間，
u為速度向量。
聲強和聲功率
取能量流密度的時間平均值（週期
t 中的平均）表示聲波的能量的強度，簡稱為聲強，用i表示。 i=
1t∫t
0pud
t聲場中任意一點的聲強是通過與能流方向垂直的單位面積上的能量的平均值，單位是w/
m2。聲功率wα
=∬si
ds聲壓級和聲強級
聲學量的級是乙個聲學量與同類的基準值之比的對數 lx
=log
r(xx
0)如果
r 取10，則對數為常用對數，單位為
b（貝），而實際上是用常以十分之一貝為單位即db
（分貝）。
聲強級 si
l=10l
g(i/
i0)
基準級 i0
=1pw
/m2
聲功率級 sw
l=10l
g(wa
/w0)
基準級 w0
=1pw
聲壓級 sp
l=20l
g(p/
p0)
基準值 p0
=20up
a （空氣中） p0
=1up
a （水中）
參考文獻
許肖梅,聲學基礎[m], 第 一 版. 廈門大學新世紀教材大系. 2003, 北京: 科學出版社. 281.
聲學基礎01
傳播過程 聲音是空氣分子的振動。聲源 引起空氣分子相應的振動，傳入人耳導致鼓膜振動，通過中耳 內耳等一系列聽覺器官的共同作用使人聽到了聲音 聲波 是從聲源向四周立體擴散的一組疏密波，空氣分子並不是從聲源一直跑到您的耳朵，而是在它本來的位置振動，從而引起與它相鄰的空氣分子隨之振動，聲音就是這樣從聲源很...
心理聲學基礎
行者ai 聲音雖然客觀存在，但是人的主觀聽覺和客觀實際存在差異化。心理聲學研究的就是聲音的主觀感覺和物理量之間的關係，因為人耳聽覺對聲音的主觀響應是評價音質好壞的唯一標準。對於複雜的聲音，從主觀可以用響度 音高和音色來描述。客觀上，響度和音高與聲波的振幅 幅度 有關，音色和頻譜及包絡有關，而音高與頻...
心理聲學基礎
本文首發於 行者ai 聲音雖然客觀存在，但是人的主觀聽覺和客觀實際存在差異化。心理聲學研究的就是聲音的主觀感覺和物理量之間的關係，因為人耳聽覺對聲音的主觀響應是評價音質好壞的唯一標準。對於複雜的聲音，從主觀可以用響度 音高和音色來描述。客觀上，響度和音高與聲波的振幅 幅度 有關，音色和頻譜及包絡有關...