聲音 -漢語詞語

聲音

聲音(sound)是由物體振動產生的聲波。是通過介質(空氣或固體液體)傳播並能被人或動物聽覺器官所感知的波動現象。最初發出振動(震動)的物體叫聲源。聲音以波的形式振動(震動)傳播。聲音是聲波通過任何物質傳播形成的運動。

聲音作為一種波,頻率在20 Hz~20 kHz之間的聲音是可以被人耳識別的。

  • 中文名稱
    聲音
  • 外文名稱
    Sound
  • 拼音
    shēng yīn
  • 意思
    使人產生聽覺的振動

詞語釋義

詞目:聲音

聲音

拼音:shēng yīn

英語:Sound

基本解釋

1. [Sound]

2. 使人產生聽覺的振動

3. 一種由物體振動而發生的波造成的聽覺印象

4. [Voice]∶某些起與人的語言相同作用的工具或表達手段

代表法律的庄嚴的聲音

詳細解釋

1. 指由物體振動而發生的聲波通過聽覺所產生的印象

《禮記·樂記》:“樂必發於聲音,形於動靜,人之道也。” 南朝 宋 鮑照《擬<行路難>》詩之七:“聲音哀苦鳴不息,羽毛憔悴似人髠。” 清 李漁《巧團圓·默訂》:“你看臥房門啓,想是 曹小姐 聽見聲音,知道小生在此,又出來探望了。” 沈從文《從文自傳·我讀一本小書同時又讀一本大書》:“若在四月落了點小雨,山地裏田塍上各處全是蟋蟀聲音,真使人心花怒放。”

2. 古指音樂、詩歌。

《禮記·樂記》:“聲音之通,與政通矣。” 晉 葛洪《抱樸子·勖學》:“沉鱗可動之以聲音,機石可感之以精誠。” 唐 柳宗元《唐故萬年令裴府君墓碣》:“﹝ 裴公 ﹞喜博弈,知聲音。” 明 顧起綸 《國雅品·釋品》:“ 魯山 , 秦 人也,喜儒,嗜聲音。”

3. 指說話的聲氣和口音。

孟子·告子下》:“訑訑之聲音顏色距人於千裏之外。” 唐 姚揆 《秋日江東晚行》詩:“路岐滋味猶如舊,鄉曲聲音漸不同。” 宋 蘇軾《東坡志林·辨附語》:“世有附語者,多婢妾賤人,否則衰病不久當死者也,其聲音舉止,皆類死者。”《醒世恆言·蔡瑞虹忍辱報仇》:“ 瑞虹 在艙中,聽得船頭說話,是 淮安 聲音,與賊頭 陳小四 一般無二。”

4. 比喻意見、論調。

毛澤東《關于正確處理人民內部矛盾的問題》八:“這是因為一個黨同一個人一樣,耳邊很需要聽到不同的聲音。”魏巍《壯行集·幸福的花為勇士而開》:“這不是有閒階級、士大夫之流的聲音嗎?”

返回聲源

先從聲源開始。用鼓槌捶擊軍鼓,鼓槌捶擊在鼓頭的穹形鼓皮上,鼓皮振動,振動的鼓皮然後就推動空氣,產生從鼓頭和鼓體發出並散開的壓力波。因此,“壓力波”從聲源向外發出並散開。為了證明這一點,向公園內的池塘或家中的水槽內拋入一個石頭,看看落入水中的物體產生的水波是如何從被幹擾的波源散開的。另外註意,如果拋入水槽或象碗一樣的封閉容器中,波紋/振動是如何碰到邊緣、然後從壁上反彈回的。觀察封閉容器內的波紋/水波,就給了你一些聲音是如何在封閉的屋子裏移動,從牆壁上反彈回的概念。另外註意,石頭/石塊越大,產生波紋的間距就遠遠比小物體的要大。

聲音特徵

(一)響度(loudness):人主觀上感覺聲音的大小(俗稱音量),由“振幅”(amplitude)和人離聲源的距離決定,振幅越大響度越大,人和聲源的距離越小,響度越大。人對聲音感受的響度不是一個常數,不同的人,不同的特定頻率,在不同的聲壓級(單位:分貝)環境下所感受響度的量級有明顯不同結果。(單位:方)

(二)音調(pitch):聲音的高低(高音、低音),由“頻率”(frequency)決定,頻率越高音調越高(頻率單位Hz(hertz),赫茲rl,人耳聽覺範圍20~20000Hz。20Hz以下稱為次聲波,20000Hz以上稱為超音波)例如,低音端的聲音或更高的聲音,如細弦聲。

頻率是每秒經過一給定點的聲波數量,它的測量單位為赫茲,是以一個名叫海裏奇R.赫茲的音響奇人命名的。此人設定了一張桌子,演示頻率是如何與每秒的周期相關的。

1千赫或1000赫表示每秒經過一給定點的聲波有1000個周期,1萬赫就是每秒鍾有10000個周期,等等。

(三)音色(Timbre):又稱音品,波形決定了聲音的音色。聲音因不同物體材料的特徵而具有不同特徵,音色本身是一種抽象的東西,但波形是把這個抽象直觀的表現。音色不同,波形則不同。典型的音色波形有方波,鋸齒波,正弦波,脈沖波等。不同的音色,通過波形,完全可以分辨的。

(四)樂音:有規則的讓人愉悅的聲音。噪音:從物理學的角度看,由發聲體作無規則振動時發出的聲音;從環境保護角度看,凡是幹擾人們正常工作、學習和休息的聲音,以及對人們要聽的聲音起幹擾作用的聲音。

聲音分級

為了能用儀器直接反映人的主觀響度感覺的評價量,有關人員在噪聲測量儀器——聲級計中設計了一種特殊濾波器,叫計權網路。通過計權網路測得的聲壓級,已不再是客觀物理量的聲壓級,而叫計權聲壓級或計權聲級,簡稱聲級。通用的有A、B、C和D計權聲級。A計權聲級是模擬人耳對55dB以下低強度噪聲的頻率特徵;B計權聲級是模擬55dB到85dB的中等強度噪聲的頻率特徵;C計權聲級是模擬高強度噪聲的頻率特徵;D計權聲級是對噪聲參量的模擬,專用于飛機噪聲的測量。計權網路是一種特殊濾波器,當含有各種頻率通過時,它對不同頻率成分的衰減是不一樣的。A、B、C計權網路的主要差別是在于對低頻成分衰減程度,A衰減最多,B其次,C最少。A、B、C、D計權的特徵曲線見十四、等效連續聲級、噪聲污染級和晝夜等效聲級。

等效連續聲級

A計權聲級能夠較好地反映人耳對噪聲的強度與頻率的主觀感覺,因此對一個連續的穩態噪聲,它是一種較好的評價方法,但對一個起伏的或不連續的噪聲,A計權聲級就顯得不合適了。例如,交通噪聲隨車流量和種類而變化;又如,一台機器工作時其聲級是穩定的,但由于它是間歇地工作,與另一台聲級相同但連續工作的機器對人的影響就不一樣。因此提出了一個用噪聲能量按時間平均方法來評價噪聲對人影響的問題,即等效連續聲級,符號“Leq”或“LAeq.T”。它是用一個相同時間內聲能與之相等的連續穩定的A聲級來表示該段時間內的噪聲的大小。例如,有兩台聲級為85dB的機器,第一台連續工作8小時,第二台間歇工作,其有效工作時間之和為4小時。顯然作用于操作工人的平均能量是前者比後者大一倍,即大3dB。因此,等效連續聲級反映在聲級不穩定的情況下,人實際所接受的噪聲能量的大小,它是一個用來表達隨時間變化的噪聲的等效量。

LAeq.T =10lg[1/T∫T0100.1LPAdt]式中:LPA—— 某時刻t的瞬時A聲級(dB);

T —— 規定的測量時間(s)如果資料符合常態分配,其累積分布在正態概率紙上為一直線,則可用下面

近似公式計算:

LAeq.T ≈ L50+d2/60,d = L10 - L90其中L10, L50, L90為累積百分聲級,其定義是:

L10—— 測量時間內,10%的時間超過的噪聲級,相當于噪聲的平均峰值。

L50—— 測量時間內,50%的時間超過的噪聲級,相當于噪聲的平均值。

L90—— 測量時間內,90%的時間超過的噪聲級,相當于噪聲的背景值。

累積百分聲級L10、L50、和L90的計算方法有兩種:其一是在正態概率紙上

畫出累積分布曲線,然後從圖中求得;另一種簡便方法是將測定的一組資料(例如100個),從大 到小排列,第10個資料即為L10,第50個資料即為L50,第90個資料即為L90。

噪聲污染級

許多非穩態噪聲的實踐表明,漲落的噪聲所引起人的煩惱程度比等能量的穩態噪聲要大,並且與噪聲暴露的變化率和平均強度有關。經實驗證明,在等效連續聲級的基礎上加上一項表示噪聲變化幅度的量,更能反映實際污染程度。用這種噪聲污染級評價航空或道路的交通噪聲比較恰當。故噪聲污染級(LNP)公式為:

LNP = Leq + Kσ

式中:K —— 常數,對交通和飛機噪聲取值2.56;

σ —— 測定過程中瞬時聲級的標準偏差。

晝夜等效聲級

也稱日夜平均聲級,符號“Ldn”。用來表達社會噪聲晝夜間的變化情況,表達式為:

Ldn = 10lg{[16×100.1Ld + 8×100.1(Ln+10)]/24}

式中:Ld——白天的等效聲級,時間從6∶00-22∶00,共16個小時;

Ln——夜間的等效聲級,時間從22∶00-第二天的6∶00,共8個小時。為表明夜間噪聲對人的煩擾更大,故計算夜間等效聲級這一項時應加上10dB的計權。

主要套用

次、超音波也是聲音的一種,聲音的用處有很多。

次聲波的套用

1.通過研究自然現象所產生的次聲波的特徵和產生的機理,更深入地研究和認識這些自然現象的特征與規律。例如,利用極光所產生的次聲波,可以研究極光活動的規律。

2.利用所接收到的被測聲源產生的次聲波,可以探測聲源的位置、大小和研究其他特徵。例如,通過接收核爆炸、火箭發射或者台風產生的次聲波,來探測出這些次聲源的有關參量。

3.預測自然災害性事件。許多災害性的自然現象,如火山爆發、龍卷風、雷暴、台風等,在發生之前可能會輻射出次聲波,人們就有可能利用這些前兆現象來預測和預報這些災害性自然事件的發生。

4.次聲波在大氣層中傳播時,很容易受到大氣介質的影響,它與大氣層中的風和溫度分布等因素有著密切的聯系。因此,可以通過測定自然或人工產生的次聲波在大氣中的傳播特徵,探測出某些大規模氣象的性質和規律。這種方法的優點在于可以對大範圍大氣進行連續不斷的探測和監視。

5.通過測定次聲波與大氣中其他波動的相互作用的結果,探測這些活動特徵。例如,在電離層中次聲波的作用使電波傳播受到行進性幹擾,可以通過測定次聲波的特徵,進一步揭示電離層擾動的規律。

6.人和其他生物不僅能夠對次聲波產生某些反應,而且他(或它)們的某些器官也會發出微弱的次聲波。因此,可以利用測定這些次聲波的特徵來了解人體或其他生物相應器官的活動情況。

超音波的套用

1.利用超音波的巨大能量還可以把人體內的結石擊碎.

2.清理金屬零件、玻璃和陶瓷製品的除垢是件麻煩事.如果在放有這些物品的清洗液中通入超音波,清洗液的劇烈振動沖擊物品上的污垢,能夠很快清洗幹凈.

3.用超音波探測金屬、陶瓷混凝土製品,甚至水庫大壩,檢查內部是否有氣泡、空洞和裂紋

4.人體各個內髒的表面對超音波的反射能力是不同的,健康內髒和病變內髒的反射能力也不一樣.平常說的“B超”就是根據內髒反射的超音波進行造影,幫助醫生分析體內的病變.

聲音作用

1、聲音滅火

如果我問你,失火的時候應該用什麽來把它撲滅。你會毫不猶豫地說“當然是用水啦”。那我再問你,你是怎樣熄滅蠟燭的?你也會毫不猶豫的說“當然是用嘴來把它吹滅啦”。

你的回答是不錯的。在日常生活中,這是我們最常用的滅火和滅燭的方法。可是我卻是用聲音來熄滅蠟燭的,奇怪嗎?

準備好一張硬紙、剪刀、膠水,我們來做一個聲滅火器。其實它隻不過是一個圓柱形的紙盒,這個紙盒的做法如下。

先從硬紙上剪下一張邊長為20釐米的正方形,把它卷成一個直徑約5釐米的圓筒,用膠水把紙筒的接合處粘牢,再從硬紙上剪下兩個直徑約6釐米的圓。在其中一個圓的中心處剪一個直徑約1.5釐米的小圓洞,然後把兩個圓粘到紙筒兩端把紙筒的兩端堵住,使它形成一個圓柱形的紙盒。這就是聲滅火器。不過你一定要把粘合處粘牢,千萬不要使接縫處漏氣。

把一支點燃的蠟燭固定在桌子上。然後用你的左手握住圓紙盒,把它拿到離蠟燭60釐米左右的地方,並且使盒蓋上的洞對準蠟燭的火焰。用你右手的食指不停地彈圓紙盒的盒底。圓紙盒發出了“撲撲”的聲音。不一會兒,你就會發現蠟燭的火焰被熄滅了。

難道真的是聲音把火給撲滅了嗎?如果你還不相信,那你還可以多試幾次,結果都是一樣的。

因為你用力敲擊盒底的時候,產生了聲音,聲音本身是一種波,而聲波是有壓力的。在這個壓力的作用下,火焰便被“壓”滅了。這就是聲滅火器的道理。

2、聲音震碎玻璃

玻璃是混合物,其中有矽酸鹽和大量的二氧化矽以及其他的雜質,所以不存在固有頻率。但是對于石英玻璃,是有的,在20000*(1+8%)Hz之間。人的聲帶頻率一般不高于2000Hz,因此很少能把玻璃振碎(共振),但是有些特殊的女高音,其聲帶頻率可以達到和玻璃頻率很相近的程度,從而振碎玻璃,但是這種情況比較少。

而且聲音震碎玻璃要有前提,首先,人出的聲音必須與玻璃的共振頻率一致,而且,玻璃一定要存在這肉眼看不見的破裂和裂口,隻有具備了這些所有的外部條件之後,再加上一點任自己的運氣,用聲音擊碎玻璃是完全有可能的。

2005年“探索”頻道《MythBusters》電視節目就探討了這個問題,搖滾歌手兼歌唱教練傑米.溫德拉就用自己的聲音擊碎了一些玻璃器皿,他嘗試過12隻酒杯,後來無意中幸運地擊碎一隻,第一次證明了個人聲音就能擊碎玻璃的說法是正確的,他擊碎玻璃的那一幕被拍成了電視。溫德拉的擊碎玻璃的詠嘆調被紀錄為105分貝,音量幾乎和電鑽鑽起來差不多。

十六 物理聲音

物理中聲音是由物體振動發生的,正在發聲的物體叫做聲源.

聲音的傳播是需要介質的,這個介質可以是空氣,水,固體.當然在真空中,聲音不能傳播.剛才提到聲音是由物體振動發聲的,物體在一秒鍾之內振動的次數叫做頻率,

單位是赫茲,字母Hz.人的耳朵可以聽到20Hz-----20000Hz的聲音.

最敏感是1000Hz-----3000Hz之間的聲音.

聲音在空氣中(15°)的傳播為340米/秒.聲音在不同介質中傳播速度是固體<液體<氣體,聲的傳播速度與介質的種類和介質的溫度有關.

物理中,音調指樂音的高低,響度指聲音的大小,音色指聲音的特色,要區分開.

有時,我們站在山上高呼,會聽到我們的回聲,是因為聲音在傳播色過程中,遇到山這樣的障礙,會反彈回來,再次被我們聽到.當兩種聲音傳到我們的耳朵裏時,時差小于0.1秒時,我們就區分不開了.當聲源停止振動後,聲音還會持續一段時間,這種現象叫做混響.

自然界中,有光能,水能,生活中有機械能,電能,其實聲也有能量.例如,兩個頻率相同的物體,敲擊其中一個物體,另一個物體也會振動發聲,這種現象叫做共鳴.聲音傳播是帶動了另一個物體的振動,說明聲音也有能量。

人們以分貝為單位來表示聲音的強弱,符號為dB。另外,阻止噪音也是我們每一個人的責任.

0分貝剛剛引起聽覺。

人們把超過聽力的聲音叫做超音波。把低于聽力的聲音叫做次聲波。

聲音試驗

聲音的反射實驗

【目的和要求】

了解聲音在遇到障礙物時的反射現象。

【儀器和器材】

玻璃圓筒(直徑約8釐米,高約40釐米),平面鏡,三合板,金屬板,海綿,表。

【實驗方法】

1.在玻璃圓筒底部墊上一塊海綿,海綿上放一塊表,耳朵靠近玻璃圓筒正上方數釐米處,能清晰地聽見表聲。

2.當耳朵離開玻璃圓筒口豎直方向後,如圖1.57-1甲所示位置,則聽不見表聲。

3.在玻璃圓筒口安放一塊平面鏡,如圖1.57-1乙所示,改變平面鏡角度直到從鏡面裏能看到表像時,固定平面鏡的角度。耳朵仍在圖1.57-1甲所示的位置,又能清晰地聽見表聲了。說明聲音能像光一樣反射。

4.用三合板、金屬板、海綿板代替平面鏡實驗,比較聽見的聲音的強弱。說明不同材料反射聲音和吸收聲音的能力不同。

【註意事項】

1.表的聲音不能太小,所選的表要在距表約50釐米處仍能清晰地聽見表聲。

2.為避免玻璃傳聲的幹擾,墊表的海綿要選厚些的,以盡量吸收聲音。表也不要直接與玻璃圓筒內壁接觸。

實驗前要反復校驗,當表放入圓筒後,僅在圓筒豎直上方數釐米處能聽見表聲,其他方向聽不見表聲,這樣演示效果才會好。

3.為了使全班學生能同時聽見表的反射聲音,可用話筒放在耳朵處,用擴音機放大。

聲速的測定實驗

【目的和要求】

學習粗略測定聲音速度的方法,了解空氣中聲速的大小。

【儀器和器材】

梆子,秒表或手表,卷尺。

【實驗方法】

在高牆前或山谷中唱歌或叫喊時,往往可以聽到回聲,而且在早晨時回聲最清晰響亮,因此本實驗最好在早晨進行。首先選擇好合適的實驗場所,例如一堵高牆,高牆的前面平坦空曠。實驗者站在離高牆的距離為R處,按照均勻的時間間隔T敲打梆子。當聽到反射回來的第一次梆子聲與打出來的第二次梆子聲完全重疊時,則表示每次梆子發出的聲音傳到高牆並被高牆反射回來到達實驗者處的時間剛好等于敲梆子的時間間隔T。因此聲音傳播的速度v為v=2R/T

1.站在離高牆100米或更遠的距離,以一定的時間間隔敲打梆子。

2.註意控製敲梆子的節拍,使從高牆處反射回來的梆子聲與敲出來的聲音相重疊。

3.站在旁邊的學生由一人報出敲擊的次數,其他學生同時用秒表或手表計時。測出敲擊20次至50次的時間間隔t,並由所得的結果計算出敲梆子的時間間隔T(秒)。

4.用卷尺測出敲擊地點到高牆的距離R(米)。

5.將所得的資料代入公式v=2R/T求出聲速v米。同時要記下測量時空氣的溫度,因為空氣中聲音傳播的速度與溫度有關。

【註意事項】

1.實驗者離牆的距離以能清晰地聽到回聲為宜。

2.若每隔一次聽到敲擊聲與回聲重合,則聲速公式v=2R/T。

聲音的共鳴實驗

【目的和要求】

認識聲音的共振現象──共鳴的產生條件。

【儀器和器材】

共振音叉(440赫茲音叉一對,其中一個音叉的叉股上另附金屬卡子,用來改變頻率),共鳴箱,音叉槌,吊線上上的輕質小球。

【實驗方法】

1.取下套在叉股上的金屬卡子,把兩音叉分別插在共鳴箱上,使兩共鳴箱的開口相對,彼此相距約50-75毫米,如圖1.56-1所示。敲擊其中一個音叉,幾秒鍾後,用手握住音叉的叉股,使它不再振動發聲。這時可以聽到另一個音叉在發聲。拿一個用線懸吊的輕質小球跟這個音叉的叉股接觸,輕質小球被彈開。表明這個音叉在振動。

2.在第一個音叉的叉股上套上金屬卡子,改變這個音叉的振動頻率,重做上述實驗,另一個音叉就不會振動發聲。

說明產生共振的條件是兩個音叉的固有頻率相同。

【註意事項】

1.音叉插在共鳴箱上插得越緊密,則共振現象越顯著。因此,實驗時要防止音叉與共鳴箱結合處松動。

2.實驗前要反復校驗兩音叉的距離。距離過遠,則音響太弱。距離過近,則顯示的共鳴現象給學生留下的印象不深。

【參考資料】

1.把音叉從共鳴箱上取下來,敲擊音叉,聲音很小。插入共鳴箱上,敲擊音叉,聲音就增大。這是由于箱內空氣的共鳴增大了音叉所發出的聲音強度。

2.用氣柱共鳴器演示空氣柱的共鳴現象。如圖1.56-2所示,一根直徑約3釐米,長100釐米的玻璃管豎直地夾持在支架上,下端用橡皮管與蓄水器連線,組成一個連通器,在玻璃管裏盛水。提高蓄水器,使玻璃管裏的水面接近管口。降低蓄水器,可增加玻璃管裏空氣柱的長度。將振動著的音叉放在玻璃管口的正上方。慢慢降低蓄水器,當水面降到某一位置時(波長的1/4),就聽到很響亮的聲音(氣柱的第一個共鳴點);繼續降低蓄水器,當水面降到另一位置時(波長1/4的3倍),又會聽到一次響亮的聲音(比上次弱些)(氣柱的第二個共鳴點)。

3.實驗方法1中如果沒有叉股上的金屬卡子,可在叉股上套一段橡皮管或貼上紙片、膠布,同樣能改變音叉的固有頻率。

4.用赫姆霍茲共鳴器演示:赫姆霍茲共鳴器是用黃銅鑄成的,內部是一個空腔,兩端有粗細兩個孔。粗孔是用來接收傳來的聲波,細孔供監聽用。手握共鳴器,將小孔貼近耳邊,如圖1.56-3所示。如果聲音中有接近共鳴器固有頻率的聲音,共鳴器將共鳴。

音調和響度實驗

【目的和要求】

了解音調高低與聲源振動頻率的關系和響度大小與聲源振幅的關系。

【儀器和器材】

發音齒輪(齒數為40、50、60、80),轉台,硬紙片,音叉(附共鳴箱),音叉槌,吊在支架上的輕質小球。

【實驗方法】

1.音調與頻率的關系

把發音齒輪固定在轉台上,搖動轉台,使齒輪勻速轉動。再拿一塊硬紙片接觸其中一個齒輪的鋸齒,如圖1.55-1所示。紙片就振動起來,發出聲音。改變轉台的轉速,可以聽到紙片發出的聲音音調也隨著改變。轉速越大,音調越高。

保持齒輪的轉速不變,用硬紙片接觸不同的齒輪,紙片就發出不同音調的聲音。齒輪的齒數越多,硬紙片和它接觸時發出聲音的音調就越高。

實驗表明:聲音的音調是由聲源振動的頻率決定的。頻率越大,音調越高;頻率越小,音調越低。

2.響度與振幅的關系

將音叉插在共鳴箱上,將吊在支架上的輕質小球貼近音叉的一叉股。用音叉槌輕敲一下音叉,小球被推開的幅度不大,音叉發出的聲音響度小;重敲一下音叉,小球被推開的幅度增大,音叉發出的聲音響度增大。表明聲源振動的振幅越大,響度越大;振幅越小,響度越小。

【註意事項】

發音齒輪軸上的螺帽必須擰緊,以防齒輪打滑,影響實驗效果或被甩出傷人、損壞齒輪。

【參考資料】

1.音調與頻率的關系,還可用驗音盤(圖1.55-2甲)來演示。把驗音盤固定在轉台的軸上,用橡皮管把吹氣管和皮唧連線起來,並把吹氣嘴固定在支架上,對準某一列小孔(圖1.55-2乙)。轉動轉台,使驗音盤勻速轉動,然後踏動皮唧,用吹氣嘴對準驗音盤上的小孔吹氣(用口吹也可以),空氣柱振動發聲。把吹氣嘴從驗音盤邊緣向中心移動(不用最裏面一列不均勻小孔),保持轉速不變,得出音調與頻率的關系。

2.音調與頻率的關系,還可用兩個頻率不同的音叉直接演示。辦法是在每個音叉的叉股上固定—根細鋼針,另備一塊被煙熏黑的玻璃板。用音叉槌敲擊音叉,使兩音叉振動發聲,並同時勻速地在玻璃板上移動。移動時必須註意要使兩音叉的鋼針尖恰好與玻璃板接觸,在玻璃板上得到如圖1.55-3所示的兩條曲線。比較兩條曲線,得出頻率與音調的關系。

3.用上述的一個音叉和熏黑的玻璃板,在音叉槌輕擊和重擊兩種情況下,在玻璃板上得到如圖1.55-4所示的兩條曲線。比較兩條曲線,得出響度與振幅的關系。

真空不能傳播聲音實驗設計

方法一

【製作方法】

1.用一個大肚的玻璃瓶製作成如圖9.4-1所示的鍾罩。註意:罩底可在玻璃板上加金鋼砂輕輕研磨,使它平整光滑。

2.將瓶口加一個插玻璃管的橡膠塞,通過塑膠管接到手搖抽氣機上,如圖9.4-1所示。

3.把一塊5毫米厚的橡膠板平鋪在桌面上,其上放一小鬧鍾,用做好的鍾罩扣住。

4.為防止上口或下底漏氣,可在各接口處加真空油脂或凡士林密封。

【使用方法】

將鬧鍾上好勁、扣在鍾罩內,搖動抽氣機,給鍾罩抽氣。你會發現,鬧鍾的聲音會由大變小,直至完全聽不到聲音。當停止抽氣,向鍾罩內放入空氣時,聲音又會由小變大。這說明:空氣是傳聲的介質,真空不能傳播聲音。

方法二

【製作方法】

如圖9.4-2所示,在一個玻璃瓶塞下用細線系兩個金屬環。瓶塞上的彎管用軟膠管與兩用氣筒連線。

【使用方法】

先不接兩用氣筒,用手搖瓶,可聽到兩金屬環碰擊的聲響。將瓶子與兩用氣筒連線,抽氣;當瓶內空氣稀薄,軟膠管被大氣壓壓扁,兩用氣筒幾乎抽不動時,捏緊膠管,取下兩用氣筒。再搖瓶子時,隻見金屬環相碰,但聽不到響聲,這說明空氣是傳聲的介質,真空不傳播聲音。

聲音的反射和吸收實驗設計

聲音的傳播和光線的傳播一樣,遇到障礙物時會產生反射和吸收現象。堅硬、光滑的物體表面對聲音有明顯的反射作用。柔軟、粗糙、多孔的物體表面則能吸收聲音。自製一個簡單的裝置,就可比較不同物體表面對聲音的反射和吸收作用。

【製作方法】

1.利用長20釐米的兩個裝羽毛球或刻字蠟紙的硬紙筒,其中一個筒一端開口,一端內部固定一塊機械手表或懷表。另一個筒兩端都開口,將兩個筒安裝在一個可調的支架上,裝置如圖9.5-1所示。

2.準備一塊玻璃板、一塊木板、一塊泡塑板。

【使用方法】

1.將左右兩筒軸線之間的夾角調為90°,把玻璃板放在木架的平台上,耳朵貼近右邊紙筒的上口,即可聽到手表的“嘀噠”聲;去掉玻璃板換上木板,聲音明顯減弱。當放上泡塑板時,就聽不到聲音了。由此說明:玻璃板對聲音的反射性能最好、木板次之,泡塑板最差。或者說泡塑板對聲音的吸收性能最好。

2.改變兩筒軸線之間的夾角,聲音大小有明顯的變化,說明物體表面反射聲音的大小與接收者的角度有關。

3.實驗過程中,請勿用手觸摸裝置,室內環境應該安靜,以免影響實驗效果。

測定聲音在空氣中的傳播速度實驗

【目的】

用停表計時在戶外測定聲速;練習使用停表;進一步掌握用數步法測量距離。

【器材】

停表2隻,徑賽用發令槍(或爆竹),皮卷尺(或米尺、標好刻度的長繩)等。

【步驟】

1.三人為一組,在學校附近的馬路或公路上選擇400米左右的平直地段進行實驗。兩人在起點,其中一人用發令槍傳送信號,另一人在發令時跟著啓動手中的停表。還有一人位于終點,當聽到發令槍聲時立即啓動手中的停表。然後把兩隻走動的停表交給發令者,由他同時按停停表,兩表計時的讀數差即為槍聲的傳播時間。三人輪換擔任發令者,分別測出時間三次。

2.三人各自用數步法測出兩地之間的距離。可在輪換時,分別數出行走的步效,再乘以自己每走一步的平均跨距。

姓名發出信號到停止
計時的時間t1/s
聽到聲音到停止
計時的時間t2/s
聲音傳播
的時間t3/s
兩地距離
d/m
聲音傳播
速度v/m*s^-1






3.每人把測出的資料分別填入上表,並用速度公式算出聲速。然後,根據三次測得的時間和距離的資料,分別求出這兩個量的平均值,再算一次聲速,作為小組的實驗結果。

雙耳效應實驗設計

人的耳朵不僅可以聽到聲音,而且可以利用兩個耳朵接收聲音時的強弱差別和時間差別,判斷出發聲物的方位和距離,人耳的這種能力稱為雙耳效應。通常,雙耳效應不被人所註意,但利用一個簡單的裝置可以表演雙耳效應。

【製作和使用方法】

1.用長1.5-2.0米,直徑25毫米的一根塑膠硬管(或金屬管)即可,將內部裝滿細沙後兩端用廢紙堵住,在火爐旁加熱後窩成一個圓形,兩管口相距250毫米左右。

2.倒出管中的細沙,將管口打磨光滑,用布條將管掛在試聽者的兩耳旁如圖9.6-1所示。

3.試聽者緊閉雙眼,耳貼管口,助手用一細木棒輕擊管的任意部位,試聽者皆能準確地判斷出敲擊處的位置,這就是雙耳效應。

聲音在空氣中的傳播實驗設計

【製作和使用方法】

1.找兩個直徑約10釐米的鐵皮罐頭筒,將兩個底去掉,並在一面綳上乳膠薄膜。再像圖9.3-1那樣把鐵筒口對口地支架起來。

2.在一個筒的薄膜外吊一個泡沫塑膠小球。另準備一個1釐米粗的光滑小木棒。

3.用小木棒敲擊右筒薄膜,左筒薄膜外的小球就會不斷敲擊薄膜。

【註意事項】

1.兩個筒的外形尺寸應該完全一致,兩個膜的綳緊程度要適當調整,才能得到良好的實驗效果。

2.兩個圓筒的開口要對齊、距離應由近及遠逐漸調整。

基本原理

聲音是一種壓力波:當演奏樂器、拍打一扇門或者敲擊桌面時,他們的振動會引起介質——空氣分子有節奏的振動,使周圍的空氣產生疏密變化,形成疏密相間的縱波,這就產生了聲波,這種現象會一直延續到振動消失為止。

聲音

聲音作為波的一種,頻率和振幅就成了描述波的重要屬性,頻率的大小與我們通常所說的音高對應,而振幅影響聲音的大小。聲音可以被分解為不同頻率不同強度正弦波的疊加。這種變換(或分解)的過程,稱為傅立葉變換(Fourier Transform)。

因此,一般的聲音總是包含一定的頻率範圍。人耳可以聽到的聲音的頻率範圍在20到2萬赫茲之間。高于這個範圍的波動稱為超音波,而低于這一範圍的稱為次聲波。狗和蝙蝠等動物可以聽得到高達16萬赫茲的聲音。鯨和大象則可以產生頻率在15到35赫茲範圍內的聲音。

造成危害

次聲波

次聲波會幹擾人的神經系統正常功能,危害人體健康。一定強度的次聲波,能使人頭暈、惡心、嘔吐、喪失平衡感甚至精神沮喪。有人認為,暈車、暈船就是車、船在運行時產生的次聲波引起的。在大風天氣,高層建築裏的人往往感到頭暈、惡心,這也是因為大風使高樓搖晃產生次聲波的緣故。

噪聲污染

隨著社會的進步,噪聲污染已經成為社會突顯問題。據調查,噪音每上升一分貝,高血壓發病率就增加3%。影響人的神經系統,使人急躁、易怒;亦會影響睡眠,令人難以入睡,過大的噪音可以令人在睡中醒來,從而擾亂睡眠周期,造成睡眠不足或感到疲倦。40~50分貝的聲音會幹擾睡眠,60~70分貝會幹擾學習,120分貝(甚至更高)會導致耳痛,聽力喪失。

傳播方法

聲音在不同的介質中傳播的速度也是不同的。聲音的傳播速度跟介質的反抗平衡力有關,反抗平衡力就是當物質的某個分子偏離其平衡位置時,其周圍的分子就要把它擠回到平衡位置上,而反抗平衡力越大,聲音就傳播的越快。水的反抗平衡力要比空氣的大,而鐵的反抗平衡力又比水的大。

聲音的傳播也與溫度有關,聲音在熱空氣中的傳播速度比在冷空氣中的傳播速度快。

聲音在傳播還與阻力有關,當大風的天氣中,聲音傳播的速度就慢得多。

聲音還會因外界物質的阻擋而發生折射,例如人面對群山呼喊,就可以聽得到自己的回聲。另一個以折射為例:晚上的聲音傳播的要比白天遠,是因為白天聲音在傳播的過程中,遇到了上升的熱空氣,從而把聲音快速折射到了空中;晚上冷空氣下降,聲音會沉著地表慢慢的傳播,不容易發生折射

計量單位

赫茲

赫茲是頻率單位,記為Hz,指每秒鍾周期性變化的次數。

分貝  

分貝是用來表示聲音強度的單位,記為dB。  

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