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第2讲 简单声现象
2.1 学习提要
2.1.1 声音的产生
声音是由物怅的振动产生的，各种振动着的发声物体郁叫做声源。固体、液体、气体的振动都可以发出声音，成为声源。声音从声源处传播到耳中，引起鼓膜振动，我们就听到了声音。
2.1.2 声音的传播
发声体的振动在空气中是怎样传播的呢？我们不妨先看一下这种现象，如图2 _ 1所示。 水平悬挂的长弹簧，原先每一圈弹簧的间距是相等的，当推动它的右端后，可以见到弹簧每一圈的间距发生了变化，弹簧中出现的疏密相间的形状会从右端逐渐传向左端，我们看见的是弹簧形成的疏密。当发声物体振动时，附近的空气分子就会形成像弹簧中一样的疏密。这些疏密相间的形状.向四面八方传播开去就形成了声波，如图2-2所示，是用橡皮锤击打音叉，音叉推动周围的空气形成声波过程的示意图。但要注意在声音的传播过程中，传播的尽是疏密相间的形状和能量，振动的空气分子并没有随声波向前移动。

图2-1 图2-2 图2-3
声音的传播需要物质(介质）,在没有传声物质的空间（真空）中是无法传播的。如图2 - 3 为真空铃实验装置，当接通电源可清楚地听到铃声。在用抽气机抽出玻璃罩里面空气的过 程中，可以发现里面闹钟发出的声音越来越小。当玻璃罩里面的空气被抽光时，声音就无法传播出来了。停止抽气，并让空气重新进人玻璃钟罩内，铃声将会重新出现。这一实验研究说明声音无法在真空中传播，声音的传播依赖于介质。
声音的传播需要时间，在不同的介质中声速不同，如表2-1所示。一般情况下，v固体>v液体>v气体。声速还跟介质的温度有关。如:15℃时空气中的声速为340m/s，气温每升高1℃， 声音在空气中传播的速度就增加0.6 m/s。
物 质 声音的传播速度(m/s) 与空气中声速的比较
空气（15℃） 340 1.0 倍
水 1500 4.4倍
木材(松树） 3300 9.7倍
铁、玻璃 5000 14.7 倍
表2-1 不同介质中声音的传播速度
声音在传播过程中遇到障碍物，会发生以下情况：一部分声音在障碍物表面反射,出现回声现象，它符合光的反射定律。人耳能分辨出两次声音的时间间隔一般为0.1s以上,所以与 原声到达人耳的时间差大于0.1s如人就觉得有回音。例如北京天坛回音壁先滑圆型墙壁能使 声音发主多次反射，这样就能听到另一端人的讲话声。另一部分会绕过障碍物,我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况。
2.1.3 声音的种类
使人感到愉快的声音为乐音，它是声源有规律振动时产生的，如钢琴、胡琴等乐器在演奏乐曲时发出的声音就是乐音；令人厌烦的声音为噪声，一般桌由声源的无规律振动产生的，如汽车嘞叭声、机器的轰鸣声等。
减弱噪声的措施有三种：①削弱声源。例如在噪声源处装上吸收噪声的仪器(消声器）等。②在传播过程中隔声、吸声。例如在高等级公路两侧装上隔音板使噪声被反射，或种植—定宽度的林带使噪声被吸收等。③在接收处减弱噪声。如在人耳处戴上耳塞，或在耳中塞—小团棉花等。
2.1.4 声音的三个特征
1.音调
声音有高有低，通常所说的声音高低，就是指音调的高低。例如:钢琴右边琴键弹出的音 调就比左边琴键弹出的音调高吼叫声的音调比鸟鸣声的音调低。音调的高低与发声体振动的快慢有关，在物理学中把物体每秒钟振动的次数称为频率。频率用符号f表示，单位是赫兹，简称赫,符号是Hz。例如音叉每秒振动1 000次，可表示为f=1 000 Hz。音调是由声源的频率高低决定的，频率高，声音就尖厉，音调就高；频率低，声音就低沉，音调就低。
弦乐器的振动频率与振动部分弦的长短、粗细、松紧程度有关。弦越细、弦越短、弦越紧，频率越高，音调也越高。成年男子的音带长而厚，儿童和妇女的音带短而薄，所以成年男子的音调比儿童和妇女的低。男低音频率约为65 Hz，女高音频率约为1100 Hz，我国战国铸时期造的编钟由65个大小不同的青铜钟组成，大的钟音调低沉，小的钟音调高亢