單元貳:聲音的產生

一、 聲音產生的條件

 (一)人耳的聽覺:

1.生活中各種不同的聲音會給我們帶來不同的感受,這是由於物體快速振動而產生的。例如以鼓槌敲鼓面使鼓發出聲音時,放在鼓面上的米粒會隨著鼓面的振動而上下跳動,即是因為鼓面產生振動而發出聲音。而敲擊音叉發聲的同時,接近水面時也會看見水面濺起陣陣水花,即是因為音叉快速振動所引起的。用手指頭撥動橡皮筋,感覺到橡皮筋的振動,同時會聽到橡皮筋發出的聲音。

2.聲音的傳遞需要介質,波以耳做過一個有名的實驗,他將鈴放入一個大的玻璃罩中,用小槌敲鈴時,依然可以聽見玻璃罩中鈴所發出的叮噹聲,當他用抽氣機把玻璃罩中的空氣開始抽出時,便漸漸聽不到鈴所發出來的聲音,證明聲音必須經由空氣傳入我們的耳中,所以聲波是屬於一種:
力學波。 (如圖一所示)

3.聲波於空氣中傳入人耳後,經外聽道傳至鼓膜,能量引起鼓膜的共振,將聲波訊號傳至內耳三小聽骨、半規管、傳到耳蝸,刺激耳蝸內的聽覺接受器,再經由聽覺神經傳導至大腦聽覺區解讀而產生聽覺。
(如圖二所示):

 

 

二、 聲音的特性

1.電影星際大戰中的聲光效果是假的,因為太空中是真空的,沒有空氣當介質,所以並不會聽到爆炸聲,而太空人僅能利用無線電(非力學波)對話。

2.人耳要能聽見聲音的必要條件有兩項,兩者缺一不可,這兩項條件是:

(1)物體迅速振動:人耳所能聽到的聲音振動頻率範圍在20Hz至20000Hz之間,若振動頻率低於或過於此一範圍的聲音就無法被人類聽到。

(2)介質的傳遞:例如空氣、水或者固體都可做為傳遞聲波的介質。

3.地震會伴隨著產生低頻率的聲波,而人類聽不到這種低頻率的聲音,但某些動物卻可以聽見,故在地震前後會感到不安而出現反常的行為。

4.振動頻率超過20000Hz的聲音稱為超聲波,人耳也無法聽見,超聲波可用於醫學或清潔的用途上。

5.在空氣中傳播的聲波,其前進的方向和空氣中氣體分子振動的方向互相平行,所以在空氣中傳播的聲波是一種縱波。例如音叉產生的聲波在空氣中傳播即是一種縱波。(如圖三所示):

 

 

6.如果振動體(波源)的周圍接近真空時,則不易將聲音傳出,所以空氣越稀薄,聲音越不容易傳遞。(如圖四所示):

7.圖四中玻璃罩內的電鈴通電後在未抽氣前可以清楚聽見鈴聲,但是如果抽去空氣之後,聲音就會逐漸變小,甚至於聽不到聲音。



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