Правильно предположив, что скорость света фактически бесконечна по сравнению со скоростью звука, Гассенди измерил разницу во времени между обнаружением вспышки пистолета и слухом его отчет на большом расстоянии в тихий день. Хотя полученное им значение было слишком высоким—около 478,4 метра в секунду (1569, 6 футов в секунду),- он правильно сделал вывод, что скорость звука не зависит от частоты. В 1650-х годах итальянские физики Джованни Альфонсо Борелли и Винченцо Вивиани получили гораздо лучшее значение 350 метров в секунду, используя ту же технику. Их соотечественник Г.Л. Бьянкони продемонстрировал в 1740 году, что скорость звука в воздухе увеличивается с температурой. Самое раннее точное экспериментальное значение скорости звука, полученное в Академии наук в Париже в 1738 году было 332 метра в секунду—невероятно близко к принятому в настоящее время значению, учитывая рудиментарность измерительных инструментов того времени. Более недавнее значение скорости звука, 331,45 метра в секунду (1 087, 4 фута в секунду), было получено в 1942 году; в 1986 году оно было изменено до 331,29 метра в секунду при 0° C (1 086,9 футов в секунду при 32° F).
Скорость звука в воде была впервые измерена швейцарским физиком Даниэлем Кольядономв 1826 году. Как ни странно, его основной интерес заключался не в измерении скорости звука в воде, а в расчете сжимаемости воды—теоретическая связь между скоростью звука в материале и сжимаемостью материала была установлена ранее. Колладон вышел со скоростью 1435 метров в секунду при температуре 8° C; в настоящее время принятое значение, интерполированное при этой температуре, составляет около 1439 метров в секунду.
Для определения скорости звука в твердых телах были использованы два подхода. В 1808 году французский физик Жан-Батист Био провел прямые измерения скорости звука в 1000 метрах железной трубы, сравнив ее со скоростью звука в воздухе. Более точные измерения ранее были проведены немцем Эрнстом Флоренцем Фридрихом Хладнис использованием анализа узловой структуры колебаний стоячей волны в длинных стержнях.
Современные достижения
Одновременно с этими ранними исследованиями в области акустики теоретики разрабатывали математическую теорию волн, необходимую для развития современной физики, включая акустику. В начале 18 века английский математик Брук Тейлор разработал математическую теорию вибрирующих струн, которая согласуется с предыдущими экспериментальными наблюдениями, но он не мог иметь дело с колебательными системами в целом без надлежащей математической базы. Это было предоставлено Исааком Ньютоном из Англии и Готфридом Вильгельмом Лейбницем из Германии, который, преследуя другие интересы, независимо разработал теорию исчисления, которая, в свою очередь, позволила вывести общее волновое уравнение французскому математику и ученому Жану Ле Ронду д'Аламберу в 1740-х годах. Швейцарские математики Даниэль Бернулли и Леонард Эйлер, а также итало-французский математик Жозеф-Луи Лагранжв дальнейшем применили новые уравнения исчисления к волнам в струнах и в воздухе. В 19 веке Симеон-Дени Пуассон из Франции распространил эти разработки на растянутые мембраны, а немецкий математик Рудольф Фридрих Альфред Клебш завершил более ранние исследования Пуассона. Немецкий физик-экспериментатор Август Кундт разработал ряд важных методов для исследования свойств звуковых волн. Они включали трубку Кундта, обсуждаемую ниже.
Одним из наиболее важных достижений в 19 веке была теория вибрирующих пластин. В дополнение к своей работе над скоростью звука в металлах Хладни ранее представил методику наблюдения рисунков стоячих волн на вибрирующих пластинах путем посыпания пластин песком-демонстрация, широко используемая сегодня. Возможно, самый значительный шаг в теоретическом объяснении этих колебаний был сделан в 1816 году французским математиком Софи Жермен, чье объяснение было настолько элегантным и изощренным, что ошибки в ее трактовке проблемы были признаны только примерно 35 лет спустя немецким физиком Густавом Робертом Кирхгофом.
Анализ сложной периодической волны на ее спектральные компоненты был теоретически установлен в начале 19 века Жан-Батистом-Жозефом Фурье из Франции и в настоящее время обычно называется теоремой Фурье. Немецкий физик Георг Симон Ом впервые предположил, что ухо чувствительно к этим спектральным компонентам; его идея о том, что ухо чувствительно к амплитудам, но не к фазам гармоник сложного тона, известна как закон Ома слуха (отличающий его от более известного закона электрического сопротивления Ома).
Герман фон Гельмгольц внес существенный вклад в понимание механизмов слуха и в психофизику звука и музыки. Его книга об ощущениях тона как физиологической основе теории музыки (1863) является одной из классиков акустики. Кроме того, он сконструировал набор резонаторов, охватывающих большую часть звукового спектра, которые использовались при спектральном анализе музыкальных тонов. Прусский физик Карл Рудольф Кениг, чрезвычайно умный и творческий экспериментатор, разработал множество инструментов, используемых для исследования слуха и музыки, в том числе частотный стандартное и манометрическое пламя. Устройство с огнеметной трубкой, используемое для того, чтобы сделать “видимыми” стоячие звуковые волны, до сих пор остается одной из самых увлекательных демонстраций в классе физики. Английский ученый-физик Джон Уильям Стратт, 3-й барон Рэлей, провел огромное разнообразие акустических исследований; большая часть из них была включена в его двухтомный трактат"Теория звука", публикация которого в 1877-78 годах, как считается, ознаменовала начало современной акустики. Большая часть работ Рэлея до сих пор прямо цитируется в современных учебниках физики.
Изучение ультразвука было инициировано американским ученым Джоном Леконтом, который в 1850 - х годах разработал методику наблюдения за существованием ультразвуковых волн с помощью газового пламени. Этот метод позже был использован британским физиком Джоном Тиндаллом для детального изучения свойств звуковых волн. Пьезоэлектрический эффект, основное средство получения и восприятия ультразвуковых волн, был открыт французским физико-химиком Пьером Кюри и его братом Жаком в 1880 году. Однако применение ультразвука было невозможно до разработки в начале 20 века электронного генератора и усилителя, которые использовались для привода пьезоэлектрического элемента.
Среди новаторов 20-го века были американский физик Уоллес Сабин, считающийся создателем современной архитектурной акустики, и американский физик венгерского происхождения Георг фон Бекези, который провел эксперименты на ухе и слухе и подтвердил общепринятую теорию слуха, впервые предложенную Гельмгольцем. Книга Бекези "Эксперименты в области слуха", опубликованная в 1960 году, является выдающимся произведением современной теории уха.