声音
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声音是通过物体振动产生的声波。是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。
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[编辑] 声音的原理
声音是一种压力波: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,总可以被分解为不同频率不同强度正弦波的叠加。這種變換(或分解)的過程,稱為傅立葉變換(Fourier Transform)。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。
[编辑] 声音的传播
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平衡力有关,反抗平衡力就是当物质的某个分子偏离其平衡位置时,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。水的反抗平衡力要比空气的大,而铁的反抗平衡力又比水的大。经科学家测量,在0摄氏度的空气中,声音的传播速度是332米/秒;在水中的传播速度是1450米/秒;在铁中的传播速度是5000米/秒。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。另外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。另一个发个折射的例子就是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。
[编辑] 声音的单位
[编辑] 赫兹
赫兹是频率单位,记为Hz,指每秒钟周期性变化的次数。
[编辑] 分贝
分贝是用来表示声音强度的单位,记为dB 。参见分贝。
[编辑] 声音的应用
[编辑] 超声波
超聲波為超越人體可聽到的頻率,即大於20000赫茲。超声波被广泛应用于工业、军事、医疗等行业。在工业上,常用超声波来清洗精密零件,原理是利用超声波在清洗液中产生震荡波,使清洗液产生瞬间的小气泡,从而冲洗零件的每个角落。军事上,潜艇用声呐来发现敌军的舰船与潜艇。在医疗上,可以利用越声波进行洗牙和超声波碎胆结石等等应用。
[编辑] 次声波
由火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等许多灾害性事件发生前都会产生出次声波,人们就可以利用这种前兆来预报灾害事件的发生。在军事上,可用利用核试验、火箭运行等产生的次声波获得相关的数据。
[编辑] 声音的危害
[编辑] 超声波
[编辑] 次聲波
次聲波會干擾人的神經系統正常功能,危害人體健康。一定強度的次聲波,能使人頭暈、噁心、嘔吐、喪失平衡感甚至精神沮喪。有人認為,暈車、暈船就是車、船在運行時產生的次聲波引起的。在大風天氣,高層建築裡的人往往感到頭暈、噁心,這也是因為大風使高樓搖晃產生次聲波的緣故。[來源請求]
[编辑] 噪声污染
随着社会的进步,噪声污染已经成为社会突显问题。据调查,噪音每上升一分贝,高血压发病率就增加3%。影响人的神经系统,使人急躁、易怒;亦會影响睡眠,令人難以入睡,過大的噪音可以令人在睡中醒來,從而擾亂睡眠週期,造成睡眠不足或感到疲倦。40~50分貝的聲音會干擾睡眠,60~70分貝會干擾學習,120分貝(甚至更高)會導致耳痛,聽力喪失!