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聲音,(英語: sound )是振動產生的聲波,通過介質(氣體固體液體)傳播並能被人或動物聽覺器官所感知的波動現象。

聲音的頻率一般會以赫茲表示,記為Hz,指每秒鐘周期性震動的次數。而分貝是用來表示聲音強度的單位,記為dB。

聲學

聲學是一個跨領域的科學,研究的聲音是振動產生的聲波,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。

聲音的頻率一般會以赫茲表示,記為Hz,指每秒鍾周期、液體及固體的機械波,包括振動、聲音、超聲波和次音波等。聲學中和工程有關的部分稱為聲學工程,和負責錄音、聲音處理、混音及聲音複製的音響工程不同。

聲學的應用幾乎和在現代社會的每個層面都有關,其子領域包括航空聲學、聲音信號處理、建築聲學、生物聲學、電子聲學、環境聲學、音樂聲學、噪音控制、心理聲學、說話、超聲波、水下聲學及振動。

聲音的原理

聲音是一種波動,當演奏樂器、拍打一扇門或者敲擊桌面時,聲音的振動會引起介質——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。

聲音總可以被分解為不同頻率不同強度正弦波的疊加[1]。這種變換(或分解)的過程,稱為傅里葉變換。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(Hz)之間。高於這個範圍的波動稱為超聲波,而低於這一範圍的稱為次聲波。

聲音的物理學

當物體振動時,同時伴隨聲音的產生。當振動體不再振動時,聲音也隨之停止。所以從生活的觀察中可以歸納出:聲音是由物體的振動所引起。

聲音的傳播

因為聲音是一種機械波,擁有波動傳播的性質,例如頻率,波長,反射,折射,干涉,衍射,散射等

  • 音速跟介質的彈性模量和密度有關,彈性模量是單位體積物質的抗力和形變量之比值,彈性模量越大,物質間不同形變程度處的相互作用力就越大而使加速度變大,聲音就傳播的越快。但若彈性模量相同之材料,密度越大則會使不同形變程度處之間的加速度降低,導致聲音傳播的速度降低,因此聲音傳波的速度和兩者皆相關。數學形式詳見音速頁面。攝氏0度的空氣中,聲音的傳播速度是331米/秒;在中的傳播速度是1473米/秒;在鐵中的傳播速度是5188米/秒。
  • 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。
  • 聲音在傳播還與相對運動有關,音速是相對於靜止介質而言的,因此若介質和觀察者有相對運動,則聲音抵達的時間則要考慮相對運動。
  • 音頻在不同之相對運動狀態時也會改變,詳見多普勒效應[2]
  • 聲音在經過不同音速的兩介介質面時會產生反射折射,例如人面對群山呼喊,就可以聽得到自己的回聲。
  • 干涉的例子是例如放煙火時若周遭有具有周期性的建築結構存在,則聽者會在煙火爆炸聲後聽到一個有特殊頻率的回聲,此和光譜和光柵分光原理相同。
  • 衍射的例子是當房門開啟一個小縫時,房內所有的角落都聽得見由門縫傳播進來的聲音。

視頻

聲音 相關視頻

聲音需要介質傳播
聲學原理 - 聲音的傳播

參考文獻