声音在哪里?
声音无处不在,只要有物体震动,激荡空气就有声音。
每天走在大街上,脚步声、谈笑声、车轮声......
大街上无处不在的声音
每天你的耳机里,各种旋律、各种歌声、各种语音......
耳机里各种声音
声音,实际上是一种波,机械波,沿着空气传播的机械波。
声音是一种机械波
声音的本质是什么?
声音的奥秘早就被人类所揭晓。人们从科学观察和实验中得知:
声音来自物体的振动,我们把这个振动着的物体称为声源。
声源的振动,迫使周围的空气产生疏密变化,形成疏密相间的纵波,把声源的能量传播出去。这个能
量传到我们的耳朵,引起耳膜的振动,刺激听觉神经,于是感觉听到了声音。
为了衡量声音的大小,必须掌握两个概念:
一是,声强:人们把通过垂直于声音振动传播方向的能量密度叫做声强。它是表示声音客观强度的物理量。
二是,响度:人们凭主观感觉到的声音强弱叫响度。
声强与响度,既有客观与主观的区别,又有互相间密切关系。声强越大,人们感觉到的声音越响;声强越小,感觉到的声音越弱。
根据声音性质,通常把声音分为:
击发声——指爆炸、放电、射击,以及打击某种固体所发出的声音。
噪声——指由许多击发声组合而成的声音。
乐声——指人们认为悦耳动听的声音。
声音的传播是什么样的?
上面说到,声源的振动是以一种波的形式进行传播的。于是,人们把声源振动的传播过程称为声波。
实际上,声波是一种机械波。既然声波是机械波,因此,它具有一定的频率(F)、波长(L)、速度(V)。
且三者的关系满足公式:V=L*F
必须指出:声波的频率与声源振动的频率是相等的。两者都可以称为声音的频率。实际上,人听觉器官所感觉到的声音,是频率在16Hz(赫兹)到20kHz(千赫兹)之间的声波。
16Hz以下的声波,被称为次声波;
20kHz以上的声波,被称为超声波。
声波在不同介质中传播速度是不同的。
声波在空气中约为340m/s;
在水中约
1450m/s;在真空中,由于没有介质的存在,声波是无法形成和传播的。这就是为什么宇航员都必须用无线电对讲机来通讯,而不能直接在太空里讲话。
声波在传播过程中,遇到大的障碍物会发生反射现象。
反射回来的声波传入耳朵,叫回声。如下图:
回声传播示意图
人耳要听到回声,必须使回声比原来声音滞后0.1s(秒)以上。否则人耳是分辨不出回声的。
声波在传播过程中,还会发生折射现象。比如,声音受到大气层折射,可以传到更远的“第二可闻区”。如下图:
声线所折射成的第二可闻区示意图
声波在传播过程中,是会受到阻碍的,由于介质内部摩擦等原因,而使声音的能量逐渐减少(其中有一部分声能转变为热能),致使声音逐渐消失。这种现象被称为声音的吸收。
应当指出,从声波角度进行研究,发现上面说到的噪音,它的波形是非常复杂的,而且是无规则的非周期性的曲线。而乐音则是周期性的曲线。如下图:
乐音与噪音的波形
有兴趣的朋友,可以将示波器,连在话筒上,看看不同声音的波形是什么样的。
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