Акусти́ческая релакса́ция, процесс восстановления термодинамического равновесия среды, нарушенного из-за изменения давления и температуры при прохождении акустической волны. Акустическая релаксация – необратимый процесс, при котором энергия поступательного движения молекул или ионов в акустической волне передаётся внутренним степеням свободы, возбуждая их, в результате чего энергия звуковой волны уменьшается, т. е. происходит поглощение звука. Акустическая релаксация всегда сопровождается дисперсией звука.

Простейший вид акустической релаксации – релаксация внутримолекулярного возбуждения, или кнезеровская релаксация. Такая акустическая релаксация происходит, например, в двухатомных и многоатомных газах, где энергия поступательного движения молекул в акустической волне переходит в энергию, связанную с колебательными и вращательными степенями свободы молекул, т. е. изменяется населённость вращательных и колебательных энергетических уровней. Другие виды акустической релаксации: структурная релаксация в жидкостях, при которой акустическая волна инициирует изменение ближнего порядка в расположении молекул жидкости; химическая релаксация, при которой под действием звука сдвигается равновесие в химической реакции. В твёрдом теле акустическая волна нарушает равновесное распределение фононов, что приводит к релаксационным процессам, определяющим решёточное поглощение звука. Один из видов акустической релаксации в твёрдом теле – релаксация различных дефектов кристаллической решётки, как точечных, так и линейных (дислокаций), связанная с движением дефектов под действием механических напряжений в упругой волне. При распространении звука в полупроводниках и металлах нарушается равновесное распределение электронов проводимости, что также приводит к акустической релаксации, а следовательно, к дополнительному поглощению звука.