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干货分享 | 声学基础知识科普

作者:创雅声学   发布时间:2021-3-6 3:09:39  阅读数:

干货分享 | 声学基础知识科普(文章来源微信公众号声环境课堂,如有侵权请联系删除)

一、声音的产生
声音是由物体振动产生的,并且需要通过一定的介质(如空气、固体或液体)传播才能被人或动物听觉器官所感知,它是一种波动现象。
最初发出振动(震动)的物体叫声源。
物体在一秒钟之内振动的次数叫做频率,单位是赫兹,字母:Hz。
人的耳朵最敏感是1000Hz-----3000Hz之间的声音。


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,频率和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调(高音、低音)对应,而振幅影响声音的大小(响度)。



人的耳朵可以听到20Hz-----20000Hz的声音。
高于这个范围的波动称为超声波,而低于这一范围的称为次声波。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。
二、声音的传播
声音的传播需要物质,所以真空中,声音不能传播。
声音在不同的介质中传播的速度也是不同的,一般是固体>液体>气体
当然也有例外情况,如:软木:500m/s,小于煤油(25℃):1324m/s、蒸馏水(25℃):1497m/s等,声的传播速度与介质的种类和介质的温度有关。
以下是声学在固体、液体和气体的传播速度一览表
  固体:



  液体:


  气体:


三、声音的折射与回声
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。


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,从而把声音快速折射到了空中;晚上冷空气下降,声音会沉着地表慢慢的传播,不容易发生折射。
回声的形成,是因为声音在传播的过程中遇到障碍反弹回来,再次被我们听到,当两种声音传到我们的耳朵,时差小于0.1秒时,我们就区分不开了。


多数情况下,只有一个较大分贝的声音在空旷环境下,人耳才会分辨出回声,而日常生活中人耳也经常收集到回声。
但由于回声的分贝低或者在嘈杂环境下,所以人耳分辨不出回声,所以不能产生“日常生活中没有回声”这样的误解。


其实,只是我们的耳朵分辨不出这样的声音,或者说是大脑接受到但分辨不出而已。
四、超声波和次声波
声波,我们人能听到的声波频率是在20~20000Hz之间,超声波则是高于20000Hz的,次声波则是低于20Hz的称为次声波。
我们自然界常见的超声波有风,水流,闪电,地壳运动等等这些内部都含有超声波,而次声波则是海上风暴,火山爆发,海啸,核爆炸,导弹发射等等这些都能产生次声波。


两者都有一个共同的特点,那就是人类听不到,但是动物可以听到,这也是为什么在发生一些自然灾害面前,动物们基本不会收到伤害,因为他们可以听见这些地震海啸发出的声波,然后及时逃离避难。
次声波的特点是来源广、传播远、能够绕过障碍物传得很远,虽然他们频率很低,但是波长却很长,低于1Hz的次声波甚至可以传导几千上万米之外。
超声波则由于其频率较高,功率大,因此能量也比一般的声波要大,所以我们还能利用超声波做切割,焊接,钻孔等等工作,在工业医学等方面我们都用到了超声波。
五、声音的利用
■ 我们楼道里的声控开关。
■ 广场的声控喷泉。
■ 家庭里的超声波加湿器。
■ 医院里检查病情用的“B超”和“彩超”。
■ 工厂里用的超声波探伤仪。
■ 利用“声纳”探测黑匣子。
■ 利用次声波预测地震、台风等。
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