声波

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简介

声波指的是空气中一种简单的压力变化，主要由空气分子运动产生。空气的振动将声音从声源传递出去，并具有特定的频率和振幅。

波长也是声音频率的一个决定因素。除了分子运动外，还表示声波的频率以及声波的振幅。

• 人耳可以听到频率在 20 到 20000 赫兹之间的声波。为了传播，声音需要传播介质才能将声音从声源传递到另一个介质。

什么是声波？

声波指的是从声源传播的能量引起的特定扰动模式。

图 1：声波可视化

声音的能量以声波的形式传播。两种常见的声波类型是“横波”和“纵波”（Nikolić & Said-Houari，2021）。

当声波穿过复杂方向时，通常会产生“横波”。如果振动平行传播，则运动也以纵波的形式传播。

声波的特性

图 2：声波特性

声波也分为两类：机械波和电磁波。

“电磁声波”同时具有电磁特性，有助于将声波传输到另一个位置或介质，而机械波需要介质才能将声能传输到另一个位置或介质（Latha 等人，2020）。

“电磁声波”可以在任何介质都不可用的真空中传播。此外，这种类型的波根本不需要任何传输介质来传播和传输声能。

声波的特征

声波的特征包括一种属于高密度的压缩类型。声波的压缩指的是声波的波峰，而稀疏指的是波的低密度部分。虽然压缩和稀疏看起来不像声波，但它仍然是声波的重要组成部分。为了测量声波的波长，这两个粒子非常重要（Kim 等人，2020）。

声波的另一个特征是频率，它指的是表示每秒传输的声波数量的数字。**赫兹 (Hz) 是测量声波频率的单位**。

声波的介质

图 3：声音的波长

• 有两种不同的介质，例如纵波指的是平行方向。在这些介质中，波通过弹簧玩具向该位置传播。横波是另一种波介质，其中振动相对于运动波转动 90 度（Li 等人，2022）。
• 声波的另一个重要部分是声音的振幅，它指的是最大扰动的大小。它也是一种能量测量形式。较高的幅度水平表示较高的声能。

声波的应用

例如，在说话时，声带会产生波的振动，并借助空气分子的运动传递到目的地。此外，在演奏乐器时，声音的来源是琴弦或乐器的表面。例如，无线电的频率为 60 赫兹，指的是每秒通过特定介质转换的 60 个声波（Rivet 等人，2018）。声波的频率可以用公式“F = 1/T”来测量，其中 F 指的是频率，t 指的是声音传播到另一个位置或介质所需的时间。

结论

声波的速度是声波的另一个重要部分，它指的是声波通过特定介质所需时间的比率。用于测量声速的公式为“C = d/t”，其中 d 指的是声波传播的距离，r 指的是传播该距离的总时间。声波是一种由物体产生、传播并被另一个物体接收的机械波。振动物体主要产生声波。

常见问题

Q1. 什么是声音反射？

声音反射指的是声音从阻力介质反射回来。粒子的相互作用主要由振动波产生，使声音能够传播到另一种介质或将一个位置传输到其他位置。

Q2. 在哪些介质中声速最高和最低？

在水中，声波的速度约为 1481 m/s，而在空气中，速度降至 343.2 m/s。在铜介质中，声速最高，超过 4600 m/s。

Q3. 什么是声音的混响？

声音的混响指的是反射面。例如，机械声波无法通过真空传播到另一个位置或介质，因为它非常依赖于其他粒子作为能量传输的手段。

Q4. 什么是声音的波长？

从一个压缩到另一个压缩或从一个稀疏到另一个稀疏的两个部分之间的内部距离被认为是声音的波长。从声音的连续波峰保持的距离称为波长。

参考文献

期刊

Kim，J. Y.，Kang，Y. E.，Lee，S. I.，Kim，J. A.，Muthusamy，M. 和 Jeong，M. J.（2020）。声波影响紫花苜蓿、甘蓝和萝卜芽菜中总黄酮含量。《食品与农业科学杂志》，100（1），431-440。检索自：https://ejchem.journals.ekb.eg

Latha，C. J.，Sankriti，R.，David，A. 和 Srivel，R.（2020）。基于物联网的超声波水声净化工艺。《测试工程与管理》，Mattingley 出版公司，Inc. ISSN，0193-4120。检索自：https://www.academia.edu

Li，F.，Cao，H.，Jia，Y.，Guo，Y. 和 Qiu，J.（2022）。强声波与气溶胶液滴的相互作用：数值模拟。《水》，14（10），1661。检索自：https://www.mdpi.com

Nikolić，V. 和 Said-Houari，B.（2021）。无粘性介质中具有热和分子弛豫的非线性声波的渐近行为。《非线性分析：真实世界应用》，62，103384。检索自：https://arxiv.org

Rivet，E.，Brandstötter，A.，Makris，K. G.，Lissek，H.，Rotter，S. 和 Fleury，R.（2018）。非厄米无序介质中的恒压声波。《自然物理学》，14（9），942-947。检索自：https://opg.optica.org

网站

pasco（2022）。关于声波。检索自：https://www.pasco.com

sciencelearn（2022）。关于声音——声波的可视化。检索自：https://www.sciencelearn.org.nz [检索日期：2022 年 6 月 17 日]