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[2017年整理]声音的基本原理
原理
声音是一种 HYPERLINK /view/7373453.htm \t _blank 压力波:当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时,他们的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动,使周围的空气产生疏密变化,形成疏密相间的纵波,这就产生了声波,这种现象会一直延续到振动消失为止。
声音作为波的一种, HYPERLINK /view/30964.htm \t _blank 频率和 HYPERLINK /view/29246.htm \t _blank 振幅就成了描述波的重要属性,频率的大小与我们通常所说的音高对应,而振幅影响声音的大小。
因此,一般的声音总是包含一定的频率范围。人耳可以听到的声音的频率范围在20到2万 HYPERLINK /view/19996.htm \t _blank 赫兹之间。高于这个范围的波动称为超声波,而低于这一范围的称为 HYPERLINK /view/47210.htm \t _blank 次声波。狗和蝙蝠等动物可以听得到高达16万赫兹的声音。鲸和大象则可以产生频率在15到35赫兹范围内的声音。
特性
(一) HYPERLINK /view/92510.htm \t _blank 响度(loudness):人主观上感觉声音的大小(俗称音量),由“ HYPERLINK /view/29246.htm \t _blank 振幅”(amplitude)和人离声源的距离决定,振幅越大响度越大,人和声源的距离越小,响度越大。(单位: HYPERLINK /view/29531.htm \t _blank 分贝dB)
(二) HYPERLINK /view/92484.htm \t _blank 音调(pitch):声音的高低(高音、低音),由“ HYPERLINK /view/30964.htm \t _blank 频率”(frequency)决定,频率越高音调越高(频率单位Hz(hertz),赫兹。 HYPERLINK /view/30964.htm \t _blank 频率是每秒经过一给定点的声波数量,它的测量单位为赫兹,是以 HYPERLINK /view/117803.htm \t _blank 海因里希·鲁道夫·赫兹的名字命名的。
(三) HYPERLINK /view/21387.htm \t _blank 音色(Timbre):又称 HYPERLINK /view/92519.htm \t _blank 音品,波形决定了声音的音色。声音因不同物体材料的特性而具有不同特性,音色本身是一种抽象的东西,但 HYPERLINK /view/1453989.htm \t _blank 波形是把这个抽象直观的表现。音色不同, HYPERLINK /view/1453989.htm \t _blank 波形则不同。典型的音色 HYPERLINK /view/1453989.htm \t _blank 波形有方波, HYPERLINK /view/2595136.htm \t _blank 锯齿波,正弦波,脉冲波等。不同的音色,通过波形,完全可以分辨的。
(四) HYPERLINK /view/21413.htm \t _blank 乐音:有规则的让人愉悦的声音。 HYPERLINK /view/21385.htm \t _blank 噪音:从 HYPERLINK /view/15707.htm \t _blank 物理学的角度看,由 HYPERLINK /view/867202.htm \t _blank 发声体作无规则振动时发出的声音;从环境保护角度看,凡是干扰人们正常工作、学习和休息的声音,以及对人们要听的声音起干扰作用的声音。
(五)音调,响度,音色是乐音的三个主要特征,人们就是根据他们来区分声音。
传播
声音在不同的介质中传播的速度也是不同的。声音的传播速度跟介质的反抗 HYPERLINK /view/119599.htm \t _blank 平衡力有关,反抗平衡力就是当物质的某个分子偏离其 HYPERLINK /view/533000.htm \t _blank 平衡位置时,其周围的分子就要把它挤回到平衡位置上,而反抗平衡力越大,声音就传播的越快。水的反抗 HYPERLINK /view/119599.htm \t _blank 平衡力要比空气的大,而铁的反抗平衡力又比水的大。
声音的传播也与温度有关,声音在热空气中的传播速度比在冷空气中的传播速度快。
声音在传播还与阻力有关,当大风的天气中,声音传播的速度就慢得多。
声音还会因外界物质的阻挡而发生折射,例如人面对群山呼喊,就可以听得到自己的回声。另一个以折射为例:晚上的声音传播的要比白天远,是因为白天声音在传播的过程中,遇到了上升的热空气,从而把
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