Жидкость | с
, м/сек
|
Вода | 1490 |
Бензол | 1324 |
Спирт этиловый | 1180 |
Четырёххлористый углерод | 920 |
Ртуть | 1453 |
Глицерин | 1923 |
С. з. в смесях газов или жидкостей зависит от концентрации компонентов смеси.
С. з. в изотропных твёрдых телах определяется модулями упругости
вещества и его плотностью. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) волны, причём фазовая С. з. для продольной волны равна,
а для сдвиговой
где Е —
модуль Юнга, G
— модуль сдвига, g — коэффициент Пуассона, К —
модуль объёмного сжатия. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн (см. табл. 3). Табл. 3. — Скорость звука в некоторых твердых телах.
Материал | cl, м/сек,
скорость продольной волны | ct
, м/сек,
скорость сдвиговой волны | сl
ст
, м/сек,
скорость звука в стержне |
Кварц плавленый | 5970 | 3762 | 5760 |
Бетон | 4200—5300 | — | — |
Плексиглас | 2670—2680 | 1100—1121 | 1840—2140 |
Стекло, флинт | 3760—4800 | 2380—2560 | 3490—4550 |
Тефлон | 1340 | — | — |
Эбонит | 2405 | — | 1570 |
Железо | 5835—5950 | — | 2030 |
Золото | 3200—3240 | 1200 | 2030 |
Свинец | 1960—2400 | 700—790 | 1200—1320 |
Цинк | 4170—4210 | 2440 | 3700—3850 |
Никель | 5630 | 2960 | 4785—4973 |
Серебро | 3650—3700 | 1600—1690 | 2610—2800 |
Латунь Л59 | 4600 | 2080 | 3450 |
Алюминиевый сплав АМГ | 6320 | 3190 | 5200 |
В монокристаллических твёрдых телах С. з. зависит от направления распространения волны относительно кристаллографических осей. Во многих веществах С. з. зависит от наличия посторонних примесей. В металлах и сплавах С. з. существенно зависит от обработки, которой был подвергнут металл: прокат, ковка, отжиг и т. п.
Измерение С. з. используется для определения многих свойств веществ. Измерение малых изменений С. з. является чувствительным методом определения наличия примесей в газах и жидкостях. В твёрдых телах измерения С. з. и её зависимость от разных факторов позволяют исследовать зонную структуру полупроводников
,
строение Ферми поверхностей
в металлах и пр. Ряд контрольно-измерительных применений ультразвука в технике основан на измерениях С. з. Всё вышеизложенное относится к распространению звука в сплошной среде, т. е. С. з. является макроскопической характеристикой среды. Реальные вещества не являются сплошными; их дискретность приводит к необходимости рассмотрения упругих колебаний др. типов. В твёрдом теле понятие С. з. относится только к акустической ветви колебаний кристаллической решётки
.
Лит.:
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Механика сплошных сред, 2 изд., М., 1953; Михайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, М., 1964; Колесников А. Е., Ультразвуковые измерения, М., 1970; Исакович М. А., Общая акустика, М., 1973. А. Л. Полякова.
Скорость света
Ско'рость све'та
в свободном пространстве (вакууме) с,
скорость распространения любых электромагнитных волн
(в т. ч. световых); одна из фундаментальных физических постоянных
,
огромная роль которой в современной физике определяется тем, что она представляет собой предельную скорость распространения любых физических воздействий (см. Относительности теория
) и инвариантна (т. е. не меняется) при переходе от одной системы отсчёта
к другой. Никакие сигналы не могут быть переданы со скоростью, большей с,
а со скоростью с их можно передать лишь в вакууме. Величина с
связывает массу и полную энергию материального тела; через неё выражаются преобразования координат, скоростей и времени при изменении системы отсчёта (Лоренца преобразования
);
она входит во многие другие соотношения. Под С. с. в среде с'
обычно понимают лишь скорость распространения оптического излучения
(света); она зависит от преломления показателя
среды n,
различного, в свою очередь, для разных частот v излучения (дисперсия света
); с'
(n) = c/n
(n).
Эта зависимость приводит к отличию групповой скорости
от фазовой скорости
света в среде, если речь идёт не о монохроматическом свете
(для С. с. в вакууме эти две величины совпадают). Экспериментально определяя с',
всегда измеряют групповую С. с. либо т. н. скорость сигнала, или скорость передачи энергии, только в некоторых специальных случаях не равную групповой.