科普：声学专业的前世今生

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　　导读
       首先我们应该知道，声学并不是什么唱歌的啊~美声啊什么的。声学是属于物理的，但是由于市场对这块的要求比较高，而分离出来的单独的专业。声学是经典物理学中历史最悠久，而当前仍在前沿的唯一分支学科，从上古起直到19世纪，都是把声音理解为可听声的同义语。acoustics的词源是希腊文akoustikos，意思是“听觉”。世界上最早的声学研究工作是在音乐方面。

　　声学初始

　　对声学的系统研究是从17世纪初伽利略研究单摆周期和物体振动开始的。从那时起直到19世纪，几乎所有杰出的物理学家和数学家都对研究物体振动和声的产生原理作过贡献。声的传播问题则更早就受到注意，几乎2000年前中国和西方都有人把声与水面波纹相类比。1635年就有人用远地枪声测声速，假设闪光传播不需时间。以后方法不断改进，到1738年巴黎科学院用炮声测量，测得结果折合到0°C时，声速为332m/s，与最准确的数值331.45m/s只差1.5‰，这在当时“声学仪器”只有停表和人耳的情况下的确是了不起的成绩。

　　牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中根据推理：振动物体要推动邻近媒质，后者又推动它的邻近媒质等等，经过复杂而难懂的推导求得声速应等于大气压与密度之比的二次方根。L.欧拉在1759年根据这个概念提出更清楚的分析方法，求得牛顿的结果。但是由此算出的声速只有288m/s，与实验值相差很大。J.L.R.达朗伯于1747年首次导出弦的波动方程，并预言可用于声波。直到1816年，P.S.M.拉普拉斯指出，只有在声波传播中空气温度不变时牛顿的推导才正确，而实际上在声波传播中空气密度变化很快，不可能是等温过程，而应该是绝热过程，因此，声速的二次方应是大气压乘以比热容比(定压比热容与定容比热容的比)γ与密度之比。据此算出声速的理论值与实验值就完全一致了。

　　发展时期

　　本专业直到19世纪末，接收声波的仪器只有人耳。人耳能听到的最低声强大约是10-6W/m2 (声压20μPa)，在1000Hz时，相应的空气质点振动位移大约是10pm (10-11m)，只有空气分子直径的十分之一，可见人耳对声的接收确实惊人。19世纪中就有不少人耳解剖的工作和对人耳功能的探讨，但至今还未能形成完整的听觉理论。对声刺激通过听觉器官、神经系统到达大脑皮层的过程有所了解，但这过程以后大脑皮层如何进行分析、处理、判断还有待进一步研究。

　　音调与频率的关系明确后，对人耳听觉的频率范围和灵敏度也都有不少的研究。发现著名的电路定律的G.S.欧姆于1843年提出，人耳可把复杂的声音分解为谐波分量，并按分音大小判断音品的理论。在欧姆声学理论的启发下，开展了听觉的声学研究(以后称为生理声学和心理声学)，并取得重要的成果，其中最有名的是H. von亥姆霍兹的《音的感知》。在关闭空间(如房间、教室、礼堂、剧院等)里面听语言、音乐，效果有的很好，有的很不好，这引起今天所谓建筑声学或室内音质的研究。但直到1900年W.C.赛宾得到他的混响公式，才使建筑声学成为真正的科学。主要培养具有坚实系统的应用声学与信息科学基础，并掌握相应的电子技术、计算机技术及声学测量技术，能够适应高科技发展以及经济、教育等多方面的需要，从事科研、开发和教学的高层次人才。

　　现代应用

　　在发展初期，声学原是为听觉服务的。理论上，声学研究声的产生、传播和接收;应用上，声学研究如何获得悦耳的音响效果，如何避免妨碍健康和影响工作的噪声，如何提高乐器和电声仪器的音质等等。随着科学技术的发展，人们发现声波的很多特性和作用，有的对听觉有影响，有的虽然对听觉并无影响，但对科学研究和生产技术却很重要，例如，利用声的传播特性来研究媒质的微观结构，利用声的作用来促进化学反应等等。因此，在近代声学中，一方面为听觉服务的研究和应用得到了进一步的发展，另一方面也开展了许多有关物理、化学、工程技术方面的研究和应用。声的概念不再局限在听觉范围以内，声振动和声波有更广泛的含义，几乎就是机械振动和机械波的同义词了。

　　专业学科分析

　　现在本专业主要学习的课程有：声学基础、噪声控制概论、超声概论、声频测量、工程噪声控制、电声技术、音响技术、高等数学、普通物理及实验、数学物理方法、理论物理、近代物理实验、电子线路及实验、计算机原理及实验、算法语言及程序设计、信号与系统理论、声学基础、近代建筑学、传感器等。

　　我想通过以上课程的学习，如果想在本专业发展，应该具备的以下几方面的能力：

　　      · 具备扎实的数理基础，宽阔的科学视野和一定的科研能力、创新能力;

　　      · 掌握计算机软、硬件基础知识，较系统地掌握本学科的基本理论、基本知识、基本技能和基本方法;


　　      · 具有较强的分折问题和解决问题的能力和综合实践能力;


　　      · 了解国内外该学科发展的动态和趋势。在本专业毕业后 ：毕业生具备电子、声学专业基础，主要从事音频工程，建筑声学，噪声控制，光声信息处理，声电子器件，超声医疗仪器、IT行业等领域相关的各类工作。还可以选择继续深造。


　　来源：声讯网(ID：sosoac)
　　作者：戴宁宁