聲音的基本原理

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上原理聲音是一種：當(dāng)演奏樂器、拍打一扇門或者敲擊桌面時(shí)，他們的振動(dòng)會(huì)引起介質(zhì)空氣分子有節(jié)奏的振動(dòng)，使周圍的空氣產(chǎn)生疏密變化，形成疏密相間的縱波，這就產(chǎn)生了聲波，這種現(xiàn)象會(huì)一直延續(xù)到振動(dòng)消失為止。聲音作為波的一種，和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(duì)應(yīng)，而振幅影響聲音的大小。因此，一般的聲音總是包含一定的頻率范圍。人耳可以聽到的聲音的頻率范圍在20到2萬之間。高于這個(gè)范圍的波動(dòng)稱為超聲波，而低于這一范圍的稱為。狗和蝙蝠等動(dòng)物可以聽得到高達(dá)16萬赫茲的聲音。鯨和大象則可以產(chǎn)生頻率在15到35赫茲范圍內(nèi)的聲音。特性（一）（loudness）：人主觀上感覺

2、聲音的大?。ㄋ追Q音量），由“”（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。（單位：dB）（二）（pitch）：聲音的高低（高音、低音），由“”（frequency）決定，頻率越高音調(diào)越高（頻率單位Hz（hertz），赫茲。是每秒經(jīng)過一給定點(diǎn)的聲波數(shù)量，它的測(cè)量單位為赫茲，是以的名字命名的。（三）（Timbre）：又稱，波形決定了聲音的音色。聲音因不同物體材料的特性而具有不同特性，音色本身是一種抽象的東西，但是把這個(gè)抽象直觀的表現(xiàn)。音色不同，則不同。典型的音色有方波，正弦波，脈沖波等。不同的音色，通過波形，完全可以分辨的。（四）：有規(guī)則的讓人愉悅的

3、聲音。：從的角度看，由作無規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的聲音；從環(huán)境保護(hù)角度看，凡是干擾人們正常工作、學(xué)習(xí)和休息的聲音，以及對(duì)人們要聽的聲音起干擾作用的聲音。（五）音調(diào)，響度，音色是樂音的三個(gè)主要特征，人們就是根據(jù)他們來區(qū)分聲音。傳播聲音在不同的介質(zhì)中傳播的速度也是不同的。聲音的傳播速度跟介質(zhì)的反抗有關(guān)，反抗平衡力就是當(dāng)物質(zhì)的某個(gè)分子偏離其時(shí)，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(guān)，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(guān)，當(dāng)大風(fēng)的天氣中，聲音傳播的速度就慢得多。聲音還

4、會(huì)因外界物質(zhì)的阻擋而發(fā)生折射，例如人面對(duì)群山呼喊，就可以聽得到自己的回聲。另一個(gè)以折射為例：晚上的聲音傳播的要比白天遠(yuǎn)，是因?yàn)榘滋炻曇粼趥鞑サ倪^程中，遇到了上升的熱空氣，從而把聲音快速折射到了空中；晚上下降，聲音會(huì)沉著地表慢慢的傳播，不發(fā)生折射。單位赫茲是頻率單位，記為Hz，指每秒鐘周期性變化的次數(shù)。分貝是用來表示聲音強(qiáng)度的單位，記為dB。聲音重量聲音沒有質(zhì)量，也就是沒有重量。聲音不是物體，只是一個(gè)名稱，聲音是一種，波是的傳遞形式，它有能量，所以能產(chǎn)生效果，但是它不同于光(),光有質(zhì)量有能量有動(dòng)量，聲音在物理上只有壓力，沒有質(zhì)量。聽見與聽不見正常人能夠聽見20Hz到20000Hz的聲音，而老年

5、人的高頻聲音減少到10000Hz（或可以低到6000Hz）左右。人們把頻率高于20000Hz的聲音稱為超聲波，低于20Hz的稱為。超（高于20000Hz）和正常聲波（20Hz - 20000Hz）遇到障礙物后會(huì)向原傳播方向的反方向傳播，而部分（低于20Hz）可以穿透障礙物，俄羅斯在北冰洋進(jìn)行的核試驗(yàn)產(chǎn)生的次聲波曾經(jīng)環(huán)繞地球6圈。超低頻率比其他聲波（10Hz以上的聲波）更具對(duì)人的破壞力，一部分可引起人體血管破裂導(dǎo)致死亡，但是這類聲波的產(chǎn)生條件極為苛刻，能讓人遇上的幾率很低。人的發(fā)聲頻率在100Hz（）到10000Hz（女高音）范圍內(nèi)。就能夠聽見頻率高達(dá)赫茲的超聲波，它發(fā)出的聲波頻率也可達(dá)到赫茲。

6、發(fā)出的聲音，頻率通常在45000赫茲到90000赫范圍內(nèi)。狗能夠聽見高達(dá)50000赫茲的超聲波，貓能夠聽見高達(dá)60000赫茲以上的超聲波，但是狗和貓發(fā)出的聲音，都在幾十到幾千赫茲的范圍內(nèi)。蝴蝶翅膀扇動(dòng)頻率很小，每秒大約5次。所以我們一般聽不到翅膀扇動(dòng)的聲音。應(yīng)用用處1通過研究自然現(xiàn)象所產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生的機(jī)理，更深入地研究和認(rèn)識(shí)這些自然現(xiàn)象的特征與規(guī)律。例如，利用所產(chǎn)生的次聲波，可以研究極光活動(dòng)的規(guī)律。2利用所接收到的被測(cè)聲源產(chǎn)生的次聲波，可以探測(cè)聲源的位置、大小和研究其他特性。例如，通過接收、火箭發(fā)射或者臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的，來探測(cè)出這些次聲源的有關(guān)參量。3預(yù)測(cè)自然災(zāi)害性事件。許多災(zāi)害性的自然現(xiàn)

7、象，如火山爆發(fā)、等，在發(fā)生之前可能會(huì)輻射出，人們就有可能利用這些前兆現(xiàn)象來預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)這些災(zāi)害性自然事件的發(fā)生。4次聲波在大氣層中傳播時(shí)，很容易受到大氣的影響，它與大氣層中的風(fēng)和溫度分布等因素有著密切的聯(lián)系。因此，可以通過測(cè)定自然或人工產(chǎn)生的在大氣中的傳播特性，探測(cè)出某些大規(guī)模氣象的性質(zhì)和規(guī)律。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以對(duì)大范圍大氣進(jìn)行連續(xù)不斷的探測(cè)和監(jiān)視。5通過測(cè)定次聲波與大氣中其他波動(dòng)的相互作用的結(jié)果，探測(cè)這些活動(dòng)特性。例如，在中次聲波的作用使受到行進(jìn)性干擾，可以通過測(cè)定次聲波的特性，進(jìn)一步揭示的。6人和其他生物不僅能夠?qū)Υ温暡óa(chǎn)生某些反應(yīng)，而且他（或它）們的某些器官也會(huì)發(fā)出微弱的次聲波。因此，

8、可以利用測(cè)定這些的特性來了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動(dòng)情況。超聲波應(yīng)用1利用超聲波的巨大能量還可以把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎2清理金屬零件、玻璃和陶瓷制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，清洗液的劇烈振動(dòng)沖擊物品上的污垢，能夠很快清洗干凈3用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷混凝土制品，甚至水庫大壩，檢查內(nèi)部是否有氣泡、空洞和裂紋4各個(gè)內(nèi)臟的表面對(duì)超聲波的反射能力是不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣平常說的“B超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進(jìn)行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變不同速度空氣（15）：340m/s，（25）：346m/s，水（常溫）：1500m/s,海水（25）1530m/s，鋼鐵

9、：5200m/s，冰：3160m/s軟木：500m/s，松木：3320m/s尼龍：2600m/s水泥：4800m/s聲音在空氣中的傳播速度還與和有關(guān)。聲音的傳播需要物質(zhì)，物理學(xué)中把這樣的物質(zhì)叫做介質(zhì)。聲音在空氣中的速度隨溫度的變化而變化，溫度每上升/下降5，聲音的速度上升/下降3m/s。聲音的傳播最關(guān)鍵的因素是要有介質(zhì)，介質(zhì)指的是所有固體，液體和氣體，這是聲音能傳播的前提。所以，真空不能傳聲。物理參量有聲源離觀察者的距離，聲源的震動(dòng)頻率，傳播介質(zhì)有關(guān)。聲音的傳播速度隨物質(zhì)的堅(jiān)韌性的增大而增加，物質(zhì)的密度減小而減少.如：聲音在冰的傳播速度比聲音在水的傳播速度快.冰的堅(jiān)韌性比水的堅(jiān)韌性強(qiáng)，但是水的

10、密度大于冰.這減少了聲音在水與冰的傳播速度的差距.格式可寫為：c=*Cc：聲速C：堅(jiān)韌性(coefficient of stiffness)：密度噪聲信息聲音的本質(zhì)是波動(dòng)。受作用得空氣發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)震動(dòng)頻率在20-20000Hz時(shí)，作用于人的膜而產(chǎn)生的感覺稱為聲音。聲源可以是固體、也可以是流體（液體和氣體）的振動(dòng)。聲音的傳媒介質(zhì)有空氣水和固體，它們分別稱為空氣聲、水聲和等。噪聲監(jiān)測(cè)主要討論空氣聲。人類是生活在一個(gè)聲音的環(huán)境中，通過聲音進(jìn)行交談、表達(dá)思想感情以及開展各種活動(dòng)。但有些聲音也會(huì)給人類帶來危害。例如，的機(jī)器聲，呼嘯而過的飛機(jī)聲等。這些為人們生活和工作所不需要的聲音叫噪聲，從判斷，一切無規(guī)

11、律的或隨機(jī)的聲信號(hào)叫噪聲；噪聲的判斷還與人們的主觀感覺和心理因素有關(guān)，即一切不希望存在的干擾聲都叫噪聲，例如，在某些時(shí)候，某些情緒條件下音樂也可能是噪聲。的來源有四種：一是交通噪聲，包括汽車、火車和飛機(jī)等所產(chǎn)生的噪聲；二是工廠噪聲，如鼓風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)，織布機(jī)和沖床等所產(chǎn)生的噪聲；三是建筑施工噪聲，像打樁機(jī)、挖土機(jī)和混凝土攪拌機(jī)等發(fā)出的聲音；四是社會(huì)生活噪聲，例如，收錄機(jī)等發(fā)出的過強(qiáng)聲音。如何控制噪音1在聲源處防止噪聲產(chǎn)生，如摩托車上的、城區(qū)禁止鳴笛等；2阻斷噪聲的傳播，如城市道路旁的隔聲板等；3防止噪聲進(jìn)入，如工廠的工人帶防噪聲耳罩等。發(fā)生、頻率、波長(zhǎng)和聲速頻率：聲源在一秒中內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)，記作f

12、。單位為Hz。：聲源振動(dòng)一次所經(jīng)歷的時(shí)間，記作T，單位為s。T=1/f波長(zhǎng)：沿聲波傳播方向，振動(dòng)一個(gè)周期所傳播的距離，或在波形上相位相同的相鄰兩點(diǎn)間距離，記為，單位為m。：每秒在介質(zhì)中傳播的距離，記作c，單位為m/s。聲速與傳播聲音的介質(zhì)和溫度有關(guān)。聲速約為345m/s。頻率f、波長(zhǎng)和聲速c三者之間的關(guān)系是：c = f 當(dāng)物體在空氣中振動(dòng)，使周圍空氣發(fā)生疏、密交替變化并向外傳遞，且這種振動(dòng)頻率在20-20000Hz之間，人耳可以感覺，稱為，簡(jiǎn)稱聲音，噪聲監(jiān)測(cè)的就是這個(gè)范圍內(nèi)的聲波。頻率低于20Hz的叫次聲，高于20000Hz的叫超聲，它們作用到人的時(shí)不引起聲音的感覺，所以不能聽到。聲音試驗(yàn)聲音

13、滅火如果我問你，失火的時(shí)候應(yīng)該用什么來把它撲滅。你會(huì)毫不猶豫地說“當(dāng)然是用水啦”。那我再問你，你是怎樣熄滅的？你也會(huì)毫不猶豫的說“當(dāng)然是用嘴來把它吹滅啦”。你的回答是不錯(cuò)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？把一支點(diǎn)燃的蠟燭固定在桌子上。然后用你的左手握住圓紙盒，把它拿到離蠟燭60厘米左右的地方，并且使盒蓋上的洞對(duì)準(zhǔn)蠟燭的火焰。用你右手的不停地彈圓紙盒的盒底。圓紙盒發(fā)出了“撲撲”的聲音。不一會(huì)兒，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)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(jié)果都是一樣的。因?yàn)槟阌昧η脫艉械椎臅r(shí)候，產(chǎn)生了聲音

14、，聲音本身是一種波，而聲波是有壓力的。在這個(gè)壓力的作用下，火焰便被“壓”滅了。這就是聲滅火器的道理。聲音震碎玻璃玻璃是混合物，其中有硅酸鹽和大量的二氧化硅以及其他的雜質(zhì)，所以不存在固有頻率。但是對(duì)于石英玻璃，是有的，在20000*（1+8%）Hz之間。人的頻率一般不高于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(dá)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，只有具備了這些所有的外部條件之后，再加上一點(diǎn)任自己的運(yùn)氣，用聲音擊碎玻璃是

15、完全有可能的。2005年“探索”頻道MythBusters就探討了這個(gè)問題，歌手兼歌唱教練杰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只酒杯，后來無意中幸運(yùn)地?fù)羲橐恢唬谝淮巫C明了個(gè)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(diào)被紀(jì)錄為105分貝，音量幾乎和電鉆鉆起來差不多。物理聲音物理中聲音是由物體振動(dòng)發(fā)生的，正在發(fā)聲的物體叫做聲源.聲音的傳播是需要介質(zhì)的，這個(gè)介質(zhì)可以是空氣，水，固體.當(dāng)然在真空中，聲音不能傳播.剛才提到聲音是由物體振動(dòng)發(fā)聲的，物體在一秒鐘之內(nèi)振動(dòng)的次數(shù)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(zhì)中傳播速度是固體液體氣體，聲的傳播速度與介質(zhì)的種類和介質(zhì)的溫度有關(guān).物理中，音調(diào)指樂音的高低，響度指聲音的大小，音色指聲音的特色，要區(qū)分開.有時(shí)，我們站在山上高呼，會(huì)聽到我們的回聲，是因?yàn)槁曇粼趥鞑ド^程中，遇