《声学知识科普》PPT课件

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1、声学知识科普-----声音世界的探索声音的产生我们周围是充满声音的世界。不论是有生命或者无生命的各个角落里，到处都充满着声音。正是由于声音的存在，人们才能互相交谈，表达感情，我们才能听广播，欣赏音乐。可见，声音同人们的生活是这样的紧密相关，那么声音究竟是怎样发生的呢？我们稍微留意地观察以下所听到的声音，就会发现，它们的根源都来自于物体的振动。声音是一种连续的波。我们把能够发出声音的物体叫做声源，但声源不一定非是固体不成，气体和液体也一样会因振动而发声。比如说笛子就是靠空气柱的振动发声，汽笛就是靠蒸汽通过汽笛时振动发声的，海水的波浪声，

2、就是液体振动的结果。声音的传播然而，仅仅依靠振动我们也无法听到悦耳的声音，声音的传播需要物质，物理学中把这种物质叫做声的介质。但声音是无法在真空中传播的。我们来看一个实验：如果把一个钟放在一个带抽气机的大玻璃瓶里，当瓶里空气没有抽出时，钟的滴答声听得很清楚；当空气逐渐被抽出时，滴答声就逐渐减小了；当空气抽到真空时，钟声也就听不见了。空气抽到真空频率总之，振动的物体是声音的声源，振动在弹性介质（气体、固体和液体）中，以波的方式进行传播，这个弹性波就叫做声波，一定频率范围的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。敲一下音叉，它就会一来一回的摆动

3、。这个有规则的摆动就叫振动。音叉往返一次算作一次振动，每秒振动的次数叫频率，用来表示，单位是赫。1千赫或1000赫表示每秒经过一给定点的声波有1000个周期。但不是所有的振动人耳都听得见，只有频率为20～20000赫的振动人耳才能产生声音的感觉。低于20赫的声波叫次声，高于20000赫的声音叫超声。虽然正常人能够听见20Hz到20000Hz的声音，但老年人的高频声音减少到10000Hz（或可以低到6000Hz）左右。超声波（高于20000Hz）和正常声波（20Hz-20000Hz）遇到障碍物后会向原传播方向的反方向传播，而部分次声波（

4、低于20Hz）可以穿透障碍物，俄罗斯在北冰洋进行的核试验产生的次声波曾经环绕地球6圈。超低频率次声波比其他声波（10Hz以上的声波）更具对人的破坏力，一部分可引起人体血管破裂导致死亡，但是这类声波的产生条件极为苛刻，能让人遇上的几率很低。人的发声频率在100Hz（男低音）到10000Hz（女高音）范围内。蝙蝠就能够听见频率高达120000赫的超声波，它发出的声波频率也可达到120000赫。蝙蝠发出的声音，频率通常在45000赫到90000赫范围内。狗能够听见高达50000赫的超声波，猫能够听见高达60000赫以上的超声波，但是狗和猫

5、发出的声音，都在几十到几千赫的范围内。需要提醒一下，在空气中传播的声波只是波动形式，空气本身并不传走，它只是在原地振动。这如同水波一样，在水上的漂浮物只是来回振动，并不传走，传走的只是水波的波动形式。注意声速声波在一定介质中传播的速度叫声速，用c来表示，单位是米/秒。在常温（20℃）和标准大气压下，空气中的声速是344米/秒。但声速不是固定不变的，当温度发生变化时，声速也随着发生变化，在0℃时，声速c=331.5米/秒，每增加1℃，声速增加0.607米/秒。在不同的介质中，声速也是不同的。物质传播速率（米／秒）倍率空气3441水146

6、35木材335210铁503220（注）传播速率：固体＞液体＞气体声波声波波长，声速c，频率是声波的三个基本量，它们之间的关系为。在常温下，在空气中，当f=20赫时，=17.2米，当f=2000赫时，=1.72厘米。因此，在常温下，空气中人耳可听声波的波长在1.72厘米～17.2米之间。由此可看出，声音的频率高，波长就短；频率低，波长就长。声波的传播特性——反射当声波遇到障碍物时，就像皮球碰在墙上一样，会发生反射。在一个封闭的房子里，声波向四面八方传播，碰到墙、顶棚、地面、家具等就会发生反射现象。反射声的存在，会使原来的声音加强。由于

7、反射声的存在，当声源停止发声后，短时间还能听到声音，这叫做混响声。在噪声控制中，用吸声材料和吸声结构在房屋内表面做饰面就是为了减弱这个因反射而产生的混响声。从而使整个房间的噪声降低。声波的传播特性——折射声波在传播过程中，遇到不同特性阻抗（特性阻抗是介质的密度和该介质中的声速的乘积，单位是瑞利）的界面时，如从空气入射到钢板上，除了反射外，还将发生折射现象。当介质存在温度差时，特性阻抗也会发生相应的变化，声波亦将发生折射现象。当有风时，亦将发生声音的折射现象。一般地说，因为地面上有障碍物，地面的风速总要比上层空间的小。因此，在顺风时，声

8、音在上层传播得快，向下折射，而在逆风时，声音在地面传播得快，相声折射。这就是顺风说话，老远的就可听见，而逆风说话，人们很不容易听见的道理。回音壁——完美的折射回音壁，是天坛中存放皇帝祭祀神牌的皇穹宇外围墙。墙高3.72米