關(guān)于聲音的物理知識
無聲的世界,而我指的是“聲音”這個(gè)小世界。但是“世界”怎么“發(fā)聲”。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不開物理的知識。例如它是怎么產(chǎn)生的,通過什么傳播的,受什么影響?當(dāng)它們停止的時(shí)候,無聲的世界就出現(xiàn)了。
聲音的產(chǎn)生——傳播的介質(zhì)——聲波和聲速——聲音的特性——聲的利用
無聲的根源,是因?yàn)樗沒產(chǎn)生。
一切正在發(fā)聲的都在振動。為什么一切正在發(fā)聲的物體都在振動?
我們可以通過撥動張緊的橡皮筋,觀察它的變化;或者邊說話,邊用手摸頸前喉頭的部分。觀察、體驗(yàn)、總結(jié)。通過實(shí)驗(yàn)證明了橡皮筋嗡嗡作響時(shí),在振動;說話時(shí)聲帶在振動。
對于人類而言,聲音產(chǎn)生了,即使是有一定的距離卻能夠聽見,是因?yàn)槁曇暨需要通過傳播的介質(zhì)才能進(jìn)入人耳。介質(zhì)是什么?
可以通過一張桌子做實(shí)驗(yàn),一個(gè)同學(xué)輕敲桌子(不要是附近的同學(xué)聽到敲擊聲),另一個(gè)同學(xué)把耳朵貼在桌面上;可以一個(gè)同學(xué)距離另一個(gè)同學(xué)有一定距離,對話;可以一個(gè)同學(xué)在水中閉氣,快速說一句話,而另一個(gè)同學(xué)在旁邊聽。通過實(shí)驗(yàn)證明,傳聲的介質(zhì)可以是氣體、固體、液體。而另一個(gè)實(shí)驗(yàn):把正在響鈴的鬧鐘放在玻璃罩內(nèi),逐漸抽離其中的空氣,在進(jìn)氣。可知抽氣聲音由大變小直到消失;進(jìn)氣聲音由小變大。證明了真空不能傳聲。
在人類聽見聲音的時(shí)候,總是“先來后到”,總要等待一段時(shí)間或者更長才聽見。這是為什么?
例如遠(yuǎn)處一道閃電劃過漆黑的夜空,過了一會兒才聽見隆隆的雷聲。其實(shí)聲速也離不開介質(zhì)種類和介質(zhì)溫度。經(jīng)過測試,15攝氏度的空氣中聲速是340米每秒。知道在山崖喊話之后聽到的是回聲。當(dāng)障礙物離人較遠(yuǎn)時(shí),發(fā)出的聲音經(jīng)過較長的時(shí)間(大于0.1秒)回到耳邊;障礙物離太近時(shí),聲波很快被反射回來。(V=340m/s)(d=1/2s=1/2vt)
對于有聽力的生物而言,聲音的特性對于是否聽到聲音有很大影響。特性是什么?
聲音分有音調(diào)(聲的高低~頻率);響度(聲的強(qiáng)弱~振幅);音色(聲的分辨~材料和結(jié)構(gòu))
聲音也分次聲波和超聲波。根據(jù)有科學(xué)性的研究表明,生物聽到聲音頻率也是有范圍的。例如:大多數(shù)人類大約能聽到20HZ到20000HZ,人類設(shè)為低于20HZ的聲叫做超聲波,高于20000HZ叫做次聲波。貓聽到的`范圍為60~65000HZ,狗聽到的范圍為15~50000HZ。
聲的利用,有時(shí)候是除了可以傳遞信息,還可以傳遞能量。怎么利用聲?
信息:利用聲音進(jìn)行交流。例如發(fā)生地震臺風(fēng)等,即使在幾千千米以外,用靈敏的聲學(xué)儀器,也可以接收到次聲波,再處理信息,確定它的方位和強(qiáng)度。
能量:利用超聲波。把被清洗的物體放在清洗液里,超聲波穿過液體并引起激烈振動,振動把物體上的污垢敲擊下來卻不會損壞被洗的物體。
所謂聲的利用中“無聲”,是存在于人類聽不到的范圍內(nèi),稱之為“無聲”。
其實(shí)世界并非“無聲”,“無聲的世界”只是一個(gè)環(huán)節(jié)或是物體沒有產(chǎn)生振動、介質(zhì)置于真空、聲速未到的時(shí)間、生物能聽到的范圍、傳播人類聽不見的信息或能量。
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