什么是声——无所不在的声波：声音是怎样传播的（14）

高音和低音是不是跑得一样快—色散（续）

除了由于介质内部弛豫引起的色散以外，还有另一种色散，它是由于介质存在有边界而引起的。比如说在板或杆的厚度或直径比声波波长小得多的情况，板或杆上传播的弯曲波就会有色散存在，也就是高频波与低频波传播速度不一样。因为薄板或细杆是在一个波长范围内弯曲的，波长越短，弯曲愈不容易，也就是相当于弹性增加。弹性增加就使声速增加。在这种薄板或细杆中声传播速度随频率的平方根而增加。

简正波如果声波在一个上下平行的界面中传播，它传播的情况和在自由空间中不同。为了分析在这种情况下的声传播，声学家提出了简正波的概念。这对声波在海洋、大气、地壳和波导管、板、棒中的声传播非常重要。

假定有一个水平方向无穷大的均匀液态层。层的上面和下面都是绝对刚性的平行平面。那么在液态层中传播的声波可以用一组简正波来表示，也就是在垂直方向是驻波，在水平方向是行波。这些驻波在纯刚性的上下界面处应该是垂直振速的波节，声压的波腹。这样在垂直方向可以有许多类的简正波，也叫不同的“阶”。

不同阶的简正波振幅有不同的垂直分布，有不同数量的节点，在传播中也有不同的速度。在同一波导中各号简正波传播速度都随频率而变，也就是有频散或色散。这样，如果声信号由不同频率的声波组成，在传播中波形就会有变化。