Musical Acoustics (Custom for Physics 1240, University of Colorado) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thomson

作者:Donald E. Hall

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2006

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780495081463

丛书系列:

图书标签:

• Musical Acoustics
• Physics
• Acoustics
• Music
• Sound
• University of Colorado
• Physics 1240
• Harmonics
• Waves
• Vibration
• Instrumentation

探寻声音的物理奥秘：一场关于声学现象的深度之旅 声音，作为我们感知世界的重要媒介，其背后蕴含着深邃的物理原理。本书将带领您踏上一段探索声音物理学的迷人旅程，从最基础的声波传播到复杂的声音现象，为您揭示隐藏在日常听觉体验背后的科学奥秘。我们将深入研究声波的产生、传播、反射、衍射以及干涉等核心概念，并以此为基础，剖析乐器发声的物理机制，理解声音的品质是如何被塑造的，以及人类如何感知和处理声音信息。 声波的本质与传播：从源头到耳朵的旅程 旅程的起点，我们将从理解声波的本质开始。您将学习到声波是一种机械波，它需要介质（如空气、水或固体）的振动来传播。我们将详细阐述声波的几个关键属性：频率（决定音高）、振幅（决定响度）以及波形（决定音色）。通过对这些属性的深入理解，您将能够解释为何不同乐器发出同等音高的声音时，我们却能轻易辨别它们。 接着，我们将探讨声波在不同介质中的传播方式。您将了解声速如何受介质的密度和弹性模量影响，以及温度、压力等环境因素如何改变声速。例如，为什么声音在水中比在空气中传播得更快更远？本书将给出清晰的物理解释。我们还将深入研究声波的传播过程中可能遇到的现象，如反射（回声的形成）、折射（声音在不同温度层传播时的弯曲）以及衍射（声音绕过障碍物的现象）。这些现象的理解，将为后续探讨声音在空间中的行为奠定坚实基础。 乐器发声的物理学：声音的创造与塑造 一旦我们掌握了声波的基本原理，我们将把目光投向声音的创造者——乐器。本书将系统地分析不同类型乐器发声的物理机制，包括弦乐器、管乐器和打击乐器。 弦乐器： 从小提琴的弓弦摩擦，到钢琴的琴槌敲击琴弦，您将了解弦的长度、张力和质量如何共同决定其振动频率，从而产生不同的音高。我们将深入分析泛音列（overtones）的概念，这是理解乐器独特音色的关键。您将学习到，正是不同泛音的组合与强度差异，使得同一音高的不同弦乐器发出独一无二的声音。 管乐器： 对于管乐器，如长笛、单簧管或小号，我们将重点关注空气柱的振动。您将理解管的长度、开口方式（闭管或开管）以及空气柱内的共振是如何产生特定频率的声音。例如，为什么吹奏同一乐器，通过改变指孔或阀门，能够发出不同的音高？本书将给出详细的声学解释。 打击乐器： 对于鼓、钹等打击乐器，我们将探讨材料、形状和敲击方式如何影响其振动模式和声音特性。您将了解这些乐器产生的声音往往更为复杂，包含丰富的瞬态和阻尼特性。 声音的感知与主观体验：从物理到心理的桥梁 声音的物理性质最终需要通过人类的听觉系统来感知和解读。本书不会止步于物理层面的描述，还将触及声音的感知心理学。您将了解人耳的结构以及声音信号是如何被转化为神经信号的。我们将探讨响度（loudness）和音高（pitch）的主观感受，以及这些感受如何与物理量（振幅和频率）相关联，但也存在非线性关系。 此外，我们还将深入研究音色（timbre）的概念，这是区分不同声源的最重要因素。您将明白，音色并非单一的物理属性，而是由基频、泛音列的相对强度、包络（envelopes，即声音随时间强度的变化），以及发声体本身的瞬态特性共同决定的。这些复杂的相互作用，共同造就了我们丰富多彩的听觉世界。 声学应用与前沿：声音的实际价值 除了对基本原理的深入剖析，本书还将触及声学在现实世界中的广泛应用，以及当前声学领域的研究前沿。 音乐厅与建筑声学： 您将了解如何通过设计和材料选择，来优化音乐厅的声学效果，实现声音的清晰度、混响时间和声音的扩散性。我们将探讨声学工程师如何在室内空间中控制声音的反射和吸收，以达到最佳的听觉体验。 音频技术： 从麦克风的原理到扬声器的设计，再到数字音频处理技术，本书将为您揭示现代音频技术背后的声学原理。您将了解如何通过电子手段来采集、记录、处理和重现声音。 噪声控制与超声波： 我们还将简要介绍噪声的声学特性以及控制噪声的有效方法，以及超声波在医学诊断、工业检测和通信等领域的应用。 学习路径与洞察 本书旨在构建一个由浅入深的知识体系。我们从最基本的声波概念出发，逐步深入到复杂的乐器发声原理和声音感知机制。通过清晰的图示、严谨的推导和贴近生活的实例，您将能够： 掌握声学基本术语和概念： 牢固理解频率、振幅、波长、波速、共振、泛音等关键术语。 分析乐器发声的物理原理： 能够解释弦乐器、管乐器和打击乐器产生声音的根本原因。 理解声音的感知过程： 认识物理声学量与主观听觉体验之间的关联。 培养科学思维和分析能力： 运用物理学原理分析日常生活中的声音现象。 无论您是音乐爱好者，还是对物理学充满好奇的学生，亦或是希望深入了解声音科学的专业人士，本书都将为您提供一份详实且富有启发性的指南。让我们一同沉浸在声音的物理世界，感受科学的魅力，探索声音的无限可能。

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作为一本大学课程的定制教材，它展现出了极强的目标导向性和前沿性，这在很多通用教材中是看不到的。我发现它对现代声学领域，特别是数字化处理和计算模型这块的介绍非常及时和深入。它没有仅仅停留在经典声学理论上，而是很早就引入了有限元方法（FEM）和边界元方法（BEM）在模拟复杂声学结构上的应用前景。虽然这些内容对于基础课来说可能略显超前，但对于我们这种希望未来从事声学研究或工程的学生来说，这无疑是宝贵的导引。书中甚至讨论了数字音频合成中基于物理建模的合成技术，这清晰地展示了声学理论如何直接驱动最新的技术发展。这种对前沿领域的关注，让这本书的价值远超一个学期的课程所需，它更像是一份通往未来声学世界的一张地图。每次翻阅，总能发现一些新的、能够启发后续研究方向的讨论点，这让它成为了一本可以反复研读的工具书，而非仅仅是应付考试的工具。

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我必须承认，这本教材的难度定位是比较高的，它对读者的预备知识有一定的要求，但它也在努力地弥补这种差距。对于初次接触高等物理和微积分的同学来说，一开始可能会感到吃力，特别是在处理波动方程的求解和三维声场的矢量分析时。然而，有趣的是，作者似乎预见到了这一点，并在关键的数学推导之后，总是会紧跟一个详细的“物理意义阐释”段落。这部分内容简直是救星，它用非数学的语言重新解释了那个复杂的公式究竟在描述什么物理现象。比如，当涉及到亥姆霍兹积分方程（Helmholtz Integral Equation）时，书中没有止步于公式本身，而是用类比的方式解释了声波如何在边界上被“感应”和重新辐射，这极大地帮助我理解了边界条件的重要性。此外，书中的很多例子都是从实际乐器，比如小提琴的琴码振动、管风琴的空气柱共振等经典案例中提取的，这些现实世界的关联，使得即使是最难啃的数学部分，也变得有血有肉，让人愿意坚持下去，去破解那些物理的密码。

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这本书的排版和设计，简直是为长时间阅读和参考而生的典范。我个人对那种密密麻麻、字体小到需要放大镜才能看清的教科书深恶痛绝，但这本《Musical Acoustics》完全没有这个问题。它的纸张质量非常优秀，即便是长时间在强光下学习，眼睛也不会感到特别疲劳。更重要的是，它的图示设计简直是教科书级别的范本。每一个关键概念，无论是声场的概念图，还是复杂换能器的工作原理图，都清晰、精确，并且颜色运用得非常得体，主要用于强调重点，而不是分散注意力。我尤其欣赏它在章节末尾设置的“历史聚焦”小栏目，那些关于赫姆霍兹（Helmholtz）或惠更斯（Huygens）早期实验的简短介绍，不仅丰富了知识背景，也让整个学习过程充满了人文色彩，让人体会到科学发展的脉络。它不像有些教材那样冷冰冰地只提供知识点，而是努力构建一个知识的生态系统，让学习者愿意沉浸其中，慢慢挖掘。对于需要经常翻阅查阅特定公式或实验设置的学生来说，这种清晰的结构和易读性是无价的。

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这本书绝对是为那些想要深入理解声音物理学奥秘的学生量身定做的！我拿到这本书的时候，就被它那种严谨又不失亲和力的讲解方式所吸引。首先，对于基础概念的铺陈非常扎实，完全没有那种故作高深的术语堆砌，而是通过一系列非常直观的类比和图示，把复杂的声学原理掰开了揉碎了呈现给你。比如，它对波的产生、传播以及驻波的形成过程的阐述，即便是初次接触这些概念的人也能迅速建立起清晰的图像。特别是关于乐器中泛音列的分析部分，作者似乎特别擅长将抽象的数学模型与我们日常听到的音色变化联系起来，让人恍然大悟原来美妙的音乐背后是如此精确的物理规律在支撑。我记得有一次在学习傅里叶分析在频谱分析中的应用时，书中的例子直接引用了某种特定管乐器的音色曲线，这种紧密的结合性使得学习不再是枯燥的理论灌输，而更像是一场探索之旅。而且，书中配的那些练习题，难度设置也非常合理，从基础计算到需要综合运用多个概念的开放性问题都有，极大地锻炼了我们解决实际问题的能力。对于一门涉及物理、工程和艺术交叉领域的课程来说，这本书无疑搭建了一个完美的桥梁。

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说实话，拿到这本教材时，我原本有点担心它会不会过于偏向理论推导而忽略了实际应用，毕竟“声学”这个词本身就带着一种实验室的冰冷感。但这本书的编排思路完全出乎我的意料，它有一种把理论“接地气”的魔力。它不仅仅是在教你声波的公式，更是在教你如何“听懂”物理。举个例子，当它讨论到房间声学和混响时间时，它没有停留在瑞利（Rayleigh）公式上，而是深入探讨了不同建筑材料对声音吸收和反射的影响，甚至配有当时大学校园里不同报告厅的实际测量数据对比。这让我在听音乐会或者在教室里讲话时，会不自觉地去分析周围环境对声音的影响，这是一种非常奇妙的认知转变。而且，作者在讲解非线性声学效应，比如大振幅声波传播中的失真现象时，也运用了非常生活化的例子，比如大型体育场里的扩音系统啸叫问题，这让那些原本感觉遥不可及的高深物理知识变得触手可及。这本书的真正价值在于，它成功地将一个看似纯物理的学科，转化成了一种理解我们周围听觉世界的工具。

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