聲透鏡

　　會聚或發散聲波的聲學元件。聲波通過聲速不同的媒質的介面時發生折射而改變傳播方向，這就可能使聲波會聚或發散，會聚作用稱為聲聚焦。聲透鏡材料（如固體）中的聲速一般都比周圍媒質（如液體）中的聲速大，因此會聚聲波的聲透鏡是凹透鏡而不是凸透鏡。對於小孔徑的球面聲透鏡其焦距f＝r(1-1/n)^-1，其中r是凹球面的曲率半徑，n是折射率，n＝с₁/с₂，с₁是透鏡材料中的聲速，с₂是媒質中的聲速。光透鏡的折射率約為1.5，聲透鏡的折射率則大得多，因此容易制成短焦距的聲透鏡。對於單凹球面聲透鏡的球面像差幾乎可忽略不計。聲透鏡材料的選擇大致可以從三方面考慮，首先是聲速高於周圍媒質的聲速，這樣焦距短，以減小像差和傳播損失；二是聲阻抗率與周圍媒質匹配，以減小反射損失；三是聲衰減小，以減小插入損失。常用的聲透鏡材料及其特性如下表所示。

一些聲透鏡材料及其特性

　　聲透鏡不僅在功率超聲領域內得到廣泛應用，也常用於超聲檢測(見超聲學)和超聲顯微鏡。對於吉赫（10⁹Hz)頻段的超聲，聲透鏡的曲率半徑一般小於100μm，目前最小的為40μm。聲透鏡的理論研究也與光透鏡類似，用傳遞函數進行最佳設計。在結構上，為減小界面反射損失，可采用1/4波長厚的防反射敷層。目前的聲透鏡已用於會聚4.2GHz的超聲波以制作超聲顯微鏡。

　　發散聲波的聲透鏡常用在可聽聲頻段，它是一組似百葉窗形的彎曲薄板，裝在揚聲器的口上，使揚聲器邊緣輻射的聲波繞道傳播，此時揚聲器的輻射接近球面波輻射，從而展寬瞭揚聲器的高頻指向性。

　　

參考書目

　W. P. Mason， R. N. Thurston， ed.， Physical Acoustics，Vol. 14， Academic Press， New York，1979.

　T.F.Hueter and R.H.Bolt，Sonics， John Wiley & Sons，New York，1955.