превращение энергии звуковой волны в другие виды энергии, и в частности в тепло; характеризуется коэффициентом поглощения а, который определяется как величина, обратная расстоянию, на котором амплитуда звуковой волны уменьшается в е = 2,718 раз. а выражается в
см-1 т. е. в
Неперах на
см или же в
Децибелах на
м (1
дб/м = 1,15․10
-3 см-1)
. П. з. характеризуют также коэффициент потерь ε = αλ/π: (где λ
- длина волны
звука) или добротностью
Q =
1/ε
. Величина αλ называется логарифмическим декрементом затухания. При распространении
звука в среде обладающей вязкостью и теплопроводностью,
, (1)
где ρ - плотность среды,
с - скорость
звука в ней, ω - круговая частота звуковой волны, η и ξ - коэффициент сдвиговой и объёмной вязкости (См.
Объёмная вязкость) соответственно, χ
- коэффициент теплопроводности,
Ср и
Cv - теплоёмкости среды при постоянном давлении и объёме соответственно. Если ни один из коэффициентов η, ξ и χ не зависит от частоты, что часто выполняется на практике, то α Поглощ
ение зв
ука ω
2. Если при прохождении
звука нарушается равновесное состояние среды, П. з. оказывается значительно большим, чем определяемое по формуле (1). Такое П. з. называется релаксационным (см.
Релаксация) и описывается формулой
,
где τ - время релаксации, c0 и c∞- скорости звука при ωτ << 1 и при ωτ > 1 соответственно. В этом случае П. з. сопровождается дисперсией звука. Величина α/f2, где f = ω/2π, является характеристикой вещества, определяющей П. з. Она, как правило, в жидкостях меньше, чем в газах, а в твёрдых телах для продольных волн меньше, чем в жидкостях.
П. з. в газах зависит от давления газа, разрежение газа эквивалентно увеличению частоты. Теплопроводность и сдвиговая вязкость в газах дают в П. з. вклад одного порядка величины. В жидкостях П. з. в основном определяется вязкостью, а вклад теплопроводности пренебрежимо мал. В большинстве жидкостей для П. з. существенны объёмная вязкость и релаксационные процессы. Частота релаксации в жидкостях, т. е. величина ωр = 1/τ, как правило, очень велика и область релаксации оказывается лежащей в диапазоне высоких ультразвуковых и гиперзвуковых частот. Коэффициент П. з. обычно сильно зависит от температуры и от наличия примесей.
П. з. в твёрдых телах определяется в основном внутренним трением и теплопроводностью среды, а на высоких частотах и при низких температурах - различными процессами взаимодействия
звука с внутренними возбуждениями в твёрдом теле, такими, как фононы, электроны, спиновые волны и пр. Величина П. з. в твёрдом теле зависит от кристаллического состояния вещества (в монокристаллах П. з. обычно меньше, чем в поликристаллах), от наличия дефектов, примесей и дислокаций (См.
Дислокации)
, от предварительной обработки, которой был подвергнут материал. В металлах, подвергнутых предварительной термообработке, а также ковке, прокатке и т.п., П. з. часто зависит от амплитуды
звука. Во многих твёрдых телах при не очень высоких частотах α
Поглощение звука ω
, поэтому величина добротности не зависит от частоты и может служить характеристикой потерь материала. Самое малое П. з. при комнатных температурах было обнаружено в некоторых диэлектриках, например в топазе, берилле, железоиттриевом гранате (α Поглощ
ение зв
ука 15
дб/см при
f =
9
Ггц)
. В металлах и полупроводниках П. з. всегда больше, чем в диэлектриках, поскольку имеется дополнительное
поглощение, связанное с взаимодействием
звука с электронами проводимости. В полупроводниках это взаимодействие при определённых условиях может приводить к "отрицательному поглощению", т. е. к усилению
звука (см.
Усиление ультразвука)
. С ростом температуры П. з., как правило, увеличивается.
Наличие неоднородностей в среде приводит к увеличению П. з. В различных пористых и волокнистых веществах П. з. велико, что позволяет применять их для заглушения и звукоизоляции.
Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М., 1957; Михайлов И. Г., Соловьев В. А. и Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., т. 2, ч. А, т. 3, ч. Б, М., 1968-1969: т. 7, М., 1974; Труэлл P., Эльбаум Ч., Чик Б., Ультразвуковые методы в физике твердого тела, пер. с англ., М., 1972.
А. Л. Полякова.
