)一有效声压值为 50Pa 的 1000Hz 平面波由空气中垂直地射入水中。求水中 透射波的声压与声压级?空气中入射波和水中透射波的强度和声强级各为多少?
时间: 2024-03-29 07:36:06 浏览: 81
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根据 Snell 定律,可以求得入射角为 $θ_i=\sin^{-1}\frac{c_1}{c_2}$,其中 $c_1$ 为空气中的声速,$c_2$ 为水中的声速,代入数值可得 $θ_i=41.8^\circ$。
根据声波的反射和透射公式,可以求得水中透射波的声压为 $p_t=\frac{2\rho_1c_1\cos θ_i}{\rho_1 c_1\cos θ_i+\rho_2 c_2\cos θ_t}p_i$,其中 $\rho_1$ 和 $\rho_2$ 分别为空气和水的密度,$θ_t$ 为透射角,代入数值可得 $p_t=1.11$ Pa。
根据声压级的定义 $L_p=20\log_{10}\frac{p}{p_0}$,其中 $p_0$ 为参考压强,一般取 $p_0=20\times10^{-6}$ Pa。因此水中透射波的声压级为 $L_t=20\log_{10}\frac{p_t}{p_0}=97.32$ dB。
根据声强的定义 $I=\frac{p^2}{\rho c}$,其中 $\rho$ 为介质密度,$c$ 为声速。因此空气中入射波的声强为 $I_i=\frac{p_i^2}{\rho_1 c_1}=1.25\times10^{-3}$ W/m$^2$,水中透射波的声强为 $I_t=\frac{p_t^2}{\rho_2 c_2}=1.11\times10^{-3}$ W/m$^2$。
根据声强级的定义 $L_I=10\log_{10}\frac{I}{I_0}$,其中 $I_0$ 为参考声强,一般取 $I_0=10^{-12}$ W/m$^2$。因此空气中入射波的声强级为 $L_{Ii}=10\log_{10}\frac{I_i}{I_0}=112.5$ dB,水中透射波的声强级为 $L_{It}=10\log_{10}\frac{I_t}{I_0}=111.3$ dB。
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