音波

音波（おんぱ、）とは、狭義には人間や動物の可聴周波数である空中を伝播する弾性波をさす。広義では、気体、液体、固体を問わず、弾性体を伝播するあらゆる弾性波の総称をさす。狭義の音波をヒトなどの生物が聴覚器官によって捉えると音として認識する。
人間の可聴周波数より高い周波数の弾性波を超音波、低い周波数の弾性波を超低周波音と呼ぶ。
本項では主に物理学的な側面を説明する。
概念・用語.
「重ね合わせの原理」と「波の独立性」という性質を持つ。同じ方向の音波が重なった場合の振幅は足し算となり（重ね合わせの原理）、音波同士がぶつかった場合は、お互いに影響を受けず、何事もなかったかのように元の波形を保ったまま伝播する（波の独立性）。
平面波と球面波.
平面波.
formula_2 軸に沿って伝播する音波は1次元波動方程式
を満足し、その一般解は formula_3, formula_4 を任意関数として
と表示できる。これを平面波と呼び、formula_3 が formula_2 軸正の向きに伝播する平面波、
formula_4 が負の向きに伝播する平面波を表す。この平面波に対応する流体速度場は
である。より一般に単位ベクトル formula_8 の向きに伝播する平面波 formula_9 および対応する速度場 formula_10 は
により与えられる。
特に、formula_2 軸正の向きに伝播する単色平面波は
と書ける。ここに formula_12 は音波の位相に関する定数であり、formula_13 は複素振幅である。また formula_14 は音波の波数であり、波長 formula_15 および角振動数 formula_16 と
という関係にある。
球面波.
座標原点から球対称に広がる音波は球面波を形成する。これは球座標系での波動方程式
から任意関数 formula_3, formula_4 を用いて
と表される。formula_3 が外向き球面波、formula_4 が内向き球面波である。このうち内向き球面波については因果律のため自然には発生せず、音響学では主として外向き球面波だけが取り扱われる。対応する速度場は動径成分 formula_21 だけがformula_22ではなく、formula_3 の原始関数 formula_24 を用いて
と表される。
特に波数 formula_14 の外向き単色球面波については、複素振幅を用いて
と表される（formula_26 は定数）。その時間平均した強度は
であり、逆2乗の法則に従って減衰する。