Φυσική ακουστική

Η φυσική ακουστική (αγγλικά: Physical Acoustics) ασχολείται με τη μελέτη της διάδοσης των ηχητικών κυμάτων σε στερεά, υγρά, αέρια και πλάσμα, καθώς επίσης και της αλληλεπίδρασης αυτών με τα υλικά μέσα, σε μακροσκοπικό και μικροσκοπικό επίπεδο.

Η φυσική ακουστική μελετά την αλληλεπίδραση του ήχου με:

• τα θερμικά κύματα ("θερμικά" φωνόνια) εντός των κρυσταλλικών υλικών
• το φως (φωτόνια), π.χ. κατά την περίθλαση δέσμης laser από φράγμα υπερήχων
• τα ελεύθερα ηλεκτρόνια των μετάλλων και των ημιαγωγών (φωνόνια), που παράγουν ασθενικά ακουστο-ηλεκτρικά ρεύματα (γραμμικά και μη γραμμικά "ακουστο-ηλεκτρικά" φαινόμενα με υπέρηχους)
• τη μαγνητική διέγερση των σιδηρομαγνητικών υλικών (μαγνόνια), κτλ.

Κάποιες πρόσφατες πειραματικές τεχνικές σχετίζονται με τη φωτοακουστική (απευθείας μετατροπή διαμορφωμένου φωτός σε ήχο), την ακουστική μικροσκοπία, και την ακουστική εκπομπή. Διαρκές ενδιαφέρον υπάρχει για την ηχητική και υπερηχητική διάδοση και σκέδαση σε ανομοιογενή μέσα, όπως τα συνθετικά υλικά και οι βιολογικοί ιστοί.

Ειδικού ενδιαφέροντος είναι τα ηχητικά κύματα πολύ υψηλής συχνότητας (πάνω ότι ένα δισεκατομμύριο δονήσεις ανά δευτερόλεπτο) και πολύ υψηλής έντασης. Τα υψηλής συχνότητας ηχητικά κύματα στα στερεά (εγκάρσια και διαμήκη) λέγονται "ακουστικά" φωνόνια γιατί συμπεριφέρονται σαν σωματίδια. Σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει κάποια περίεργα κύματα που ονομάζονται «δεύτερος ήχος», «τρίτος ήχος», κλπ. Παρατηρώντας τη συμπεριφορά τους έχει βοηθήσει τους φυσικούς να καταλάβουν την κβαντική συμπεριφορά των υγρών.

Υποατομικά σωματίδια, όπως τα πρωτόνια, τα μιόνια, ακόμη και το νετρίνο, έχουν εντοπιστεί από τον ήχο που κάνουν καθώς ταξιδεύουν σε υψηλές ταχύτητες μέσω του ωκεανού.

Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες προβλημάτων της φυσικής ακουστικής. Η πρώτη κατηγορία περιλαμβάνει την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι φυσικές ιδιότητες του μέσου επηρεάζουν την διάδοση των ηχητικών κυμάτων με σκοπό την εκμετάλλευση σε πρακτικές εφαρμογές. Η δεύτερη κατηγορία αφορά στη μελέτη του μέσου διάδοσης από μετρήσεις των ιδιοτήτων των ηχητικών κυμάτων.

Πηγές

• Blackstock, D.T. (2000), Fundamentals of Physical Acoustics, New York: Wiley, ISBN 0471319791 
• Pierce, A.D. (1989), Acoustics: An Introduction to its Physical Principles and Applications, Acoustical Society of America, ISBN 0883186128 
• Mason, W.P.; Thurston, R.N., επιμ.. (1999), Physical Acoustics: Principles and Methods, 24, Academic Press, ISBN 012477945X 

Eξωτερικοί δεσμοί

• Physical Acoustics Group, The Institute of Physics (IOP) and The Institute of Acoustics (IOA)

• NCPA - National Center for Physical Acoustics, The University of Mississippi