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自然科学基础:声音产生和传播

【摘要】:(一)声音的产生我们拉动胡琴的弦,弦线因振动而发声;敲锣打鼓,亦因鼓面和锣面振动而发声;笛、萧等则依靠空气柱的振动而发声。(二)声音的传播声音是由物体的振动产生的,它又是如何传到我们的听觉器官的呢?由实验测得,在0℃时,声音在干燥不动的空气中传播的速度为331 m/s。声音在空气中的传播速度与压强和温度有关。

(一)声音的产生

我们拉动胡琴的弦,弦线因振动而发声;敲锣打鼓,亦因鼓面和锣面振动而发声;笛、萧等则依靠空气柱的振动而发声。仔细观察日常生活中听到的各种声音,可以发现它们都是由相关的物体振动而发出的。这种振动的物体,称为声源。固体、气体振动会发声,即使是液体振动,亦一样可以发出声音,比如瀑布所发出的声,就是液体振动时的声音。人发声是由于声带的振动。鸟鸣声是由于其气管和支气管交界处鸣管、发声肌膜的振动;蝉的叫声是由于其翅膀的抖动。往热水瓶中灌水到即将满时,由于水和空气的振动相同,则可听到较大的声音。

(二)声音的传播

声音是由物体的振动产生的,它又是如何传到我们的听觉器官的呢?现将一正响着的电铃置于有抽气机的玻璃罩内(见图3-3-1),这时,虽有隔绝,但仍可听见电铃声;若将玻璃罩内的空气逐渐抽出,电铃声便逐渐变弱,当罩内的空气仅余少许时,则电铃声减弱到几乎听不见。若再把空气徐徐放入罩内,则电铃声又逐渐增强。这个实验表明:物体的振动所发出的声音需要通过传递声音的媒质来传播到听觉器官——耳,这媒质通常是空气。若没有传声的媒质(如气体、液体、固体等),声音是不能传播开来的。

图3-3-1 铃声的变化

(三)声音的传播速度

在雷电交集时,我们总是先看见闪电,然后才听到雷声;从远处看爆山,先见到炸药发出的白烟,稍后才听见爆破声。其实,雷声和闪电、炸药的白烟和爆炸声都是同时发生的,只是因为光在空气中传播的速度大,声音传播的速度比光速小得多。由实验测得,在0℃时,声音在干燥不动的空气中传播的速度为331 m/s。声音在空气中的传播速度与压强和温度有关。声音在空气中的传播速度随温度的变化而变化,温度每上升或下降5℃,声音的传播速度上升或下降3 m/s。声波在不同的媒质中有不同的传播速度,在常温下,在液体和固体中的声速比在空气中大。