[請益] 為什麼人類聽不到頻率小於20次/秒的聲波呢？

看板Physics作者bud (請支持漢唐中醫)時間16年前 (2008/06/16 18:05)推噓3(3推 0噓 5→)

留言8則, 4人參與討論串1/1

以下為小叮噹科學遊樂區網站的文章：馬克斯威爾通話器如果把眼睛閉起來，仔細傾聽，你會發現各式各樣的聲音包圍著你：車聲、人聲、錄音機傳來的歌聲、工地裡機器的聲音等；夜深人靜時，還有風聲、蟲蛙鳴叫聲、小販的叫賣聲。這個世界可以說是一個聲音的世界，如果這個世界沒有聲音，我們彼此無法溝通交談，不能迅速地處理問題，走在路上聽不到背後車子喇叭的警示，這樣的生活有多危險和不方便啊！聲音是如何產生的？我們為什麼能聽到聲音？其實，聲音是由物體振動而產生的，物體振動使兩側的空氣分子輪流受到壓縮和疏放，空氣分子便來回運動，同時碰撞到外圈的其他分子，使他們也振動起來：由於空氣分子疏密相間，便形成一種看不見的聲波，它會像水圈一樣，一波一波的擴散，傳進耳朵，我們就這樣聽到了聲音。人耳所感覺的聲音，決定於音調、響度和音品，合稱聲音三要素：一、音調：音調是指聲音的高低，音調的高低決定於物體振動的頻率，頻率愈高，音調愈高，頻率愈低，音調愈低。頻率指的是物體振動的次數。一般來說，女生的聲帶短而薄，振動頻率較高，（每秒在 252~520次之間），所以講起話來音調較尖細；男生的聲帶長而厚，振動頻率較低（每秒在90~152次之間），所以講起話來音調比較低沈。另外，人類耳朵可聽到聲音的頻率大約在 20~20000次/秒，如果超過20000次/秒，就叫做超音波，人類耳朵是聽不到的。但在深夜人靜時，我們偶爾會聽到貓狗一起狂叫且聲音怪異，那就是它聽到了超音波，而流露出來的痛苦反應。例如：狗能聽到頻率34000次/秒的高音；貓能聽到頻率50000次/秒的高音；海豚和蝙蝠，則能發出和接收到頻率 100000次/秒以上的超音波。二、響度：聲音的大小（強弱）以響度表示，它與聽者的聽覺有關。聲音的強度是指單位面積時間內所通過的聲音的能量，強度等級是以分貝來表示，人類可忍受的最大強度大約為一百二十分貝（即 20000次/秒的頻率），超過一百二十分貝，我們的耳膜就會被震破。同一個聲音，近聽時聲音大，遠聽時聲音小，這是因為聲波向各方傳播愈遠，散佈的面積愈廣闊，振幅就愈小的原因所造成。三、音品：用於區別發音體的不同。每一發音體皆有其發音的特性，這種特性稱為「音色」或「音品」。為什麼你知道打電話來的是小華而不是小明？為什麼你可以分辨出這是手風琴的聲音而不是鋼琴的聲音？因為聲音是由數種不同的振動產生的，這些振動的總和就是音品。每個物體發出的聲音有其特有的音品，所以我們能夠只聽聲音，就分辨出物體的不同。在聲音世界中，有一個不可或缺的角色，那就是「介質」，少了它，聲音就不能存在。最常見的傳播聲波的介質是空氣，當部分空氣受振源的壓迫時，被壓迫的空氣分子產生位移，並引起附近空氣分子也發生位移，如果所受的壓迫是週期性的，並且其頻率在聲波範圍內的話，空氣中就產生了聲波。聲波通常依靠空氣來傳播，其他氣體、液體、固體也能傳播聲波。而聲波傳播的速度與介質的性質和溫度有關。以溫度為例，溫度上升，空氣分子的運動會增快，聲音的傳播速度也隨著加快；溫度降低，則聲音的速度就會減慢。另外，聲音傳播的速度會因不同的介質而異，一般來說，透過固體介質，聲音傳播的速度最快。當你在樓下，你的朋友在樓上時，你大喊朋友的名字，他在樓上可以聽見你的聲音，同樣的，你的朋友在樓上喊你的名字時，你也能聽見。有時候，你和朋友玩捉迷藏，你躲在牆角，他看不見你，可是他喊你，你一樣聽得見。這些都說明了聲音的傳播方向是四面八方的，即聲音能傳到高處，也能傳到低處，還能傳到前後左右各個方向，甚至可以繞個彎兒傳出去呢！當你在山谷中大喊後，會發現好像有個人在重覆你的話，這就是我們常說的回音，這是由於聲音的反射造成的。任何一種能反射聲音的障礙物，例如一棟很高的建築物、一面很高的牆、一座山等，對聲音而言，都像鏡子一樣，能反射聲音。「聲音的凹面鏡」具有像「反射望遠鏡」一般的作用，它能把音波集中在某一個焦點上，也能將一個點上的聲音反射出去。馬克斯威爾通話器就是利用這個原理發明的。以前的劇場，都有個「提詞箱」，這是每個劇場都有的設備，它們的形狀都一樣，這種「提詞箱」也是利用物理學的原理而發明的。它的天花板部分就是「音的凹面鏡」，它可以防止提詞的聲音傳到觀眾席上，只把提詞的聲音傳給演員。像揚聲器、聲納器，也是利用聲音反射的原理發明的。要和距離較遠的人講話時，我們通常會把手圈起來靠在嘴巴前面傳話，其實你的手所做的，就是一個揚聲器。它可以把聲音反射，聚集到某一個特定的方向，可以保持聲音的能量不散，使聲音傳得更遠。而聲納器是利用聲波或超音波來探測水裡物體狀況的裝置，它發出的聲波碰到物體會形成反射音，傳回原船上，由此可測出物體的距離及深度，例如，魚群的位置、海底地形、敵方潛艇的方向等，都可以用它來偵測。聲音的世界是奇妙有趣的，仔細聽一聽，想一想，或許你會發現得更多！ ------------------------------- 你敲一下桌子，聽到的聲波頻率為1次/秒。人類聽不到超音波可能是人體構造的限制，但頻率低的應該聽得到吧！為什麼人類聽不到頻率小於20次/秒的聲波呢？ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 116.118.169.120

推

TellthEtRee

06/16 18:43, , 1^F

06/16 18:43, 1^F

→

hilorrk

06/16 20:56, , 2^F

06/16 20:56, 2^F

→

hilorrk

06/16 20:56, , 3^F

06/16 20:56, 3^F