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聲音產(chǎn)生與傳播的原理

 chi_Andy 2017-01-08
 一切聲音都是由于物體的振動而產(chǎn)生的。也就是說,振動的物體就會產(chǎn)生聲音。但是并不是任何的聲音都是能被人耳聽到。因為聲音的頻率范圍比較大。大多數(shù)人能聽到的范圍大約是每秒20次至20000次。而有些動物的聽覺比人的要高級。如狗能聽的范圍:每秒15次至50000次,貓能聽的范圍:每秒60次至65000次。還有的能聽更高的頻率或更低的頻率。就是人的發(fā)聲也是聲帶的振動而產(chǎn)生的。

      空氣中的各種聲音,不管它們具有何種形式,都是由于物體的振動所引起的:敲鼓時聽到了鼓聲,同時能摸到鼓面的振動;人能講話是由于喉嚨聲帶的振動;汽笛聲、噴氣飛機的轟鳴聲,是因為排氣時氣體振動而產(chǎn)生的??傊?,物體的振動是產(chǎn)生聲音的根源,發(fā)出聲音的物體稱為聲源。聲源發(fā)出的聲音必須通過中間媒質(zhì)才能傳播出去,人們最熟悉的傳聲媒質(zhì)就是空氣,除了氣體外,液體和固體也都能傳播聲音。振動在媒質(zhì)中傳播的速度叫聲速,在任一種媒質(zhì)中的聲速取決于該媒質(zhì)的彈性和密度,因此,聲音在不同媒質(zhì)中傳播的速度是不同的:在液體和固體中的傳播速度一般要比在空氣中快得多,例如在水中聲速為 
1450m/s ,而在銅中則為 5000m/s 。聲音在空氣中的傳播速度還隨空氣溫度的升高而增加。

  向前推進著的空氣振動稱為聲波,有聲波傳播的空間叫聲場。當(dāng)聲振動在空氣中傳播時空氣質(zhì)點并不被帶走,它只是在原來位置附近來回振動,所以聲音的傳播是指振動的傳遞。如果物體振動的幅度隨時間的變化如正弦曲線那樣,那么這種振動稱為簡諧振動,物體作簡諧振動時周圍的空氣質(zhì)點也作簡揩振動。物體離開靜止位置的距離稱位移χ,最大的位移叫振幅α,簡諧振動位移與時間的關(guān)系表示為χ=αsin(2πft+φ),其中f為頻率,(2πft+φ 
) 叫簡諧振動的位相角,它是決定物體運動狀態(tài)的重要物理量,振幅α的大小決定了聲音的強弱。

  物體在每秒內(nèi)振動的次數(shù)稱為頻率,單位為赫茲 
(Hz)。每秒鐘振動的次數(shù)愈多,其頻率愈高,人耳聽到的聲音就愈尖或者說音調(diào)愈高。人耳并不是對所有頻率的振動都能感受到的。一般說來,人耳只能聽到頻率為20~20000Hz 
的聲音,通常把這一頻率范圍的聲音叫音頻聲。低于 20Hz 的聲音叫次聲,高于 20000Hz 
的聲音叫超聲。次聲和超聲人耳都不能聽到,但有一些動物卻能聽到,例如老鼠能聽到次聲,蝙蝠能感受到超聲。

  聲波中兩個相鄰的壓縮區(qū)或膨脹區(qū)之間的距離稱為波長λ,單位為米(m) 
。波長是聲音在一個周期的時間中所行進的距離。波長和頻率成反比,頻率愈高、波長愈短;頻率愈低,波長愈長。  
 
生活小體驗
 
1、說話或唱歌時,手輕按喉頭周圍,感覺聲帶中振動。類似的經(jīng)驗如音樂 播放時,手輕摸音箱,感覺振動。
或打響一面鼓,再用手接住鼓面會得 到發(fā)麻的感覺。當(dāng)感覺消失時,是否還有聲響? 
 
2、翻修馬路,氣鉆機開動時,除了巨大聲響外,四周鄰近門窗是否也受震作響。
 
3、打開水龍頭,水滴入水面時,發(fā)出聲音,也看見水波。

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