声音的产生与传播
搞清振动如何生声、声波如何传声:物理图像全拆解
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声音的产生与传播
搞清振动如何生声、声波如何传声:物理图像全拆解
通过现象判断振动
上页说声音源于振动——但日常里我们大多看不到声带、琴弦、鼓面在动。怎么知道它们真的在振动?这就要靠「间接证据」。
看不到病毒,通过发烧、咳嗽等推断;看不到声带振动,通过声音、触感等推断
声音的产生
上一页我们能从琴弦颤动等现象判断物体在振动。现在把镜头推近声源:它怎样把局部往复运动,变成向外的扰动?
石子先让局部水面起伏,扰动向四周传开;声源先让空气出现疏密变化,能量向外传。
振动
上一页我们看到,鼓面、琴弦发声时都在"动"。但这种动不是随意的——它有自己的名字、自己的规律。今天我们就来专门看清这个"动"到底是什么。
碗底是平衡位置,重力是回复力,小球来回滚就是振动
声波
振动是声音的源头,但声音能传几十米远,靠的并不是振动本身——而是振动在介质中激起的一圈圈「扰动」。这种扰动,就是声波。
弹簧圈不挪地方,疏密状态却传到另一头——传递的是扰动而非物质
介质
上页讲完声波是振动在传播,那它靠什么传?把闹钟扣进玻璃罩、抽走空气,铃声就消失了——可见传声离不开某种「载体」,这个载体就是介质。
没网络消息发不出去,没介质声音也传不出去;网络是消息的载体,介质是声波的载体
声速
看烟花时,你总是先看到爆炸的火光,隔一两秒才听到「砰」——这就是声速有限的证据。从前页的「声波」到这页的「声速」,我们关心:它有多快?由什么决定?
沥青路上跑得最快,沙地上最慢——介质越致密、弹性越好,「接力」越快
回声
在山谷里大喊一声,过一会儿你会听到自己的声音又'回来'了。这是怎么发生的?声波撞到远处的山壁被弹了回来——这就是回声,是反射现象最直观的案例。
声波像球撞硬墙会反弹;墙越远,球飞得越久,回声来得越迟
骨传导
捂住耳朵嚼饼干,你依然能听到'咔嚓'声——声音绕过了外耳和中耳,直接从颅骨钻进了内耳。这就是骨传导。
空气层像一堵墙吸掉大部分能量;贴着墙时振动沿墙体直达耳边
本节要点
- ✓声音的本质是振动,传播的是能量而非物质
- ✓产生与传播是两件事:振动源与介质缺一不可
- ✓声速取决于介质与温度,固体传声最快
- ✓骨传导绕过空气路径,回声是延时足够的反射
课后思考
先自己思考再看参考答案,三题对应回顾、应用、迁移三个层次。
参考答案人说话靠声带振动;蝉鸣靠腹部鼓膜振动;笛子靠内部空气柱振动。三者部位不同,但共同点都是振动——这就是'声音源于振动'的依据。
参考答案声音靠介质传播,太空接近真空,宇航员须用无线电(电磁波)对讲。钟仍能被敲响——振动本身可以发生,只是振动产生的声音无法在真空中传出。
参考答案声音在钢管中的传播速度远快于空气。一次经钢管传来,一次经空气传来,两种介质声速差异巨大,所以一前一后听到两声。