019.物理常識中的聲現象

本期公基輕松學的主題是：物理常識中的聲現象。

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一、聲音的定義

聲音是由物體振動產生的聲波，是通過介質如空氣或固體、液體傳播并能被人或動物聽覺器官感知的波動現象。

二、聲音的產生

一切正在發聲的物體都在振動;振動停止則發聲停止。

聲音的三個屬性：響度、音調、音色

①響度的決定因素：聲音的強弱。響度與物體的振幅有關，振幅越大，響度越大;振幅越小，響度越小。響度還跟距發聲體的遠近有關。

②響度的應用：形容聲音大小的物理量是分貝，符號是dB。一般噪聲高過50dB,就會對人類日常工作生活產生有害影響， 例如損傷聽力、引起心臟血管傷害等。

③音調的決定因素：聲音的高低。音調由物體振動的快慢決定(物理學中用頻率來表示物體振動的快慢)，物體振動的頻率越大，音調就越高，頻率越小，音調就越低。

④音調的應用：頻率的單位命名為赫茲，符號是Hz。人耳能聽到的聲音頻率是20〜20000Hz，高于20000Hz的聲音叫超聲波，超聲波的方向性好，穿透能力強，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠，可用于測距、測速、清洗、焊接、碎石、殺菌消毒等。低于20Hz的聲音叫次聲波：次聲波的波長很長，不容易衰減、不易被水和空氣吸收，能繞開某些大型障礙物發生衍射， 所以，某些次聲波能繞地球2〜3周。某些頻率的次聲波由于和人體器官的振動頻率相近甚至相同，容易和人體器官產生共振，對人體有很強的傷害性，危險時可致人死亡。

⑤音色的決定因素：不同發聲體發出的聲音，即使音調和響度相同，我們還是能夠分辨它們。這個反映聲音特征的因素就是音色。

⑥音色的應用：我們可以根據不同的音色，即使在同一音高和同一聲音強度的情況下，也能區分出其是由不同樂器或人發出的。

三、聲音的傳播

聲音是靠介質傳播的，聲音的傳播需要物質，物理學中把這樣的物質叫作介質，這個介質可以是空氣、水及其他液體、固體。在真空中，聲音不能傳播。

聲音的傳播速度隨物質堅韌性的增大而增加，隨物質的密度減小而減小，因此，聲音在不同介質中傳播速度一般是固體大于液體大于氣體。聲音的傳播速度還與介質的溫度有關，在15°C的空氣中聲音的傳播速度為340m/s。聲音在介質中以聲波形式傳播，所以聲音可以傳遞能量，如超聲波潔牙、共鳴等。

回聲也是聲音傳播的一種，聲波在兩種介質的交界面處發生反射，形成回聲。

人耳要想區分原聲和回聲，回聲到達人耳要比原聲晚0.1s以上。

回聲的應用：面對山谷大喊一聲，稍后會聽到回聲。

回聲定位的仿生學應用：蝙蝠可發出超聲波進行回聲定位，人類據此研發出 “雷達”。

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