声音

吠
旺財在吠！

吠声使空气在压缩与稀薄状态之间变动：

压缩稀薄

空气分子来回振动，但平均位置并不移动。

我们称这种波为纵波，像这样：

 

声波
但通常人们把声音显示为 "上下" 振动的波。
但这只不过是因为这样绘画比较容易。

 

声音频谱

频率高于地

低频率的振动的音高比较低，声音比较沉。

高频率的声音比较高，像个哨声。

声音频率的测量单位通常是 "赫兹"（Hz），即是每秒的振动次数。

例子：50赫兹即是每秒 50次

人类可以听到 20赫兹到 20,000赫兹的声音（视乎个人！）。

 

自己来试试：

 

低于 20赫兹的声音叫次声，高于 20,000赫兹叫超声。

人类对 1,000 和 4,000赫兹之间的声音最敏感：

响度分贝对频率图
典型的 "等响"曲线
（dB 与响度的解释在下面！）

随着年龄的增长，我们对高音的敏感都也会减低（成人可听到的最高音通常大约是 12,000赫兹）。

声音强度

声音强渡

 

声音强渡是功率每单位面积

一般的测量单位是瓦特没平方米（W/m2）

（注意：1 W/m2 是非常大的强度，和在链锯旁边的声音差不多。）

强渡与分贝

强渡是我们对声音大小的感觉。

要我们感觉到声音大一倍，声音的强度需要大十倍。

扬声器

例子：输入到扬声器的功率是 1瓦特。

你的朋友说： "声音大一倍可以吗？"

扬声器需要大约 10瓦特的功率才可以使声音听上来响亮一倍。

我们用分贝（dB）为强度的测量单位：

声音的尺度从零（即是人耳可以听到最轻的声）开始，随着强度增加：

分贝
(dB)		       强度
（W/m2）
0   人耳可以听到最轻的声   10-12
10   针跌到地上   10-11
20   风吹叶子的沙沙生   10-10
30   低语   10-9
40   图书馆   10-8
50   安静对话   10-7
60   餐厅   10-6
70   一般电视机   10-5
80   货车   10-4
90   机动刈草机   10-3
100   摩托车   0.01
110   摇滚乐演唱会   0.1
120   链锯   1
130   难受   10
140   喷气式飞机起飞，对耳朵有危险   100
150   引致耳聋   1000
194   最大的声音，可以引致死亡    

在 194分贝的强度，音波变成激波（像爆炸的冲击波）。

反平方

强度以距离的平方减弱 反平方：当一个值随另一个值的平方减小。

例子：声音与距离

离声音越远，声音就越弱。

反平方距离=1 面积=1 强度=1、距离=2 面积=4 强度=0.25、距离=3 面积=9 强度=0.111……

功率每平方米随着距离的平方减小。

因为：

音速

声音在气体（例如空气）里的速度最慢，在液体（例如水）里较快，在固体里最快。

导体   速度
Air at 20°C   343 m/s
摄氏 35°的空气   352 m/s
摄氏 20°的水   1482 m/s
玻璃   4540 m/s
黄铜   4700 m/s
钢   5790 m/s
神奇！声音在钢转播的速度
比在空气大约快 17倍！

 

闪电离这里有多远？

闪电

下次有雷暴时，看到闪电后马上开始计算秒数。

闪电的光差不多马上到达我们的位置（光速是 300,000 km/s），但声音需要多点时间。

343 m/s 大约是 3秒每千米，即是 5秒每英里。

秒数   大约
距离
1秒   340米
2秒   700米
3秒   1千米
6秒   2千米
9秒   3千米
依此类推 ……    

所以如果你看到闪电后 15秒才听到雷声，闪电的距离便是 5千米（3英里）.

回声

回声是个反射现象，通常是声音在硬面的反射。

回升拍手
声音在墙壁反弹回来（入射角等于出射角）。
听到拍手的声音后，稍后也可以听到从墙壁反射回来的声音。

声纳与超声波

声纳是用回声（通常在水下）来寻找物体的位置：

声纳
发出声纳 …… 在鱼身上反射 …… 接收回声。

声纳沉船
声纳（辅以电脑）可以用来绘制海床地图，甚至寻找沉船！

蝙蝠也用同样的方法（称为 "回声定位"）。它们用尖锐的超声波（20赫兹到 120赫兹）来帮助它们在晚上飞翔、觅食和避开障碍物！

超声波
超声波也可以用来摄取人体内部的图像。

多普勒

当波源和观测者相对运动，就会产生 "多普勒效应"：

当警车或消防车经过时，车上的警笛声就像 "尼~呜~尼~呜~尼~呜"（跑车驶过的声音就像 "一~~~呜~~~"）：

多普勒趋近 趋近：较高频率
离开：较低频率 多普勒离开
     

所有的波都有这个现象，包括光和海浪：

 

波――简介物理索引