1.1 振動(dòng)與聲
聲音是人們非常熟悉的一種物理現(xiàn)象。在我們周圍,每時(shí)每刻都能聽到各種不同的聲音:滔滔不
絕的談話聲,孩子們的歡笑聲,機(jī)器的隆隆聲,汽車?yán)鹊募饨新暤鹊取H绻麤]有聲音,人類將無法
交談,無法欣賞動(dòng)聽的音樂,人們失去了歡樂,包圍人們的世界毫無生氣,一片死寂。因此,很難想
象人們將如何生活和工作。但是有的聲音也給人帶來煩惱,過強(qiáng)的聲音還能損傷人耳的聽力或引起身
體的不適,這又是我們不需要的并努力去降低的聲音。聲音對(duì)人類是多么重要呀!我們需要知道:聲
音究竟是什么?聲音是怎樣產(chǎn)生的?又怎樣被我們聽到呢?
當(dāng)我們聽到鑼鼓聲的時(shí)候,就會(huì)看到有人在敲鑼打鼓。用手掌輕輕按在敲響的鑼面上,就會(huì)覺到
手掌由于鑼面的迅速振動(dòng)而發(fā)麻。在槌響的鼓皮上扔一個(gè)小紙團(tuán),小紙團(tuán)就會(huì)隨著鼓皮的振動(dòng)瑟瑟跳
動(dòng),鼓的余音徐徐降低,紙團(tuán)跳動(dòng)越來越小,聲音沒了,紙團(tuán)也停止了跳動(dòng)。可見,物體振動(dòng)可以發(fā)
聲。工廠中,物體振動(dòng)發(fā)聲的例子更為常見,鐵錘敲鋼板,鋼板振動(dòng)發(fā)聲;紡織機(jī)由于飛速運(yùn)動(dòng)的梭
子不斷與打板撞擊而發(fā)聲。不僅成形的固體器件因振動(dòng)而發(fā)聲,液體和氣體的振動(dòng)亦能發(fā)聲。化工廠
中的管道閥門噪聲就是液體振動(dòng)發(fā)聲的現(xiàn)象,高壓容器排氣放空時(shí)的排氣噪聲就是高速氣流與周圍靜
止空氣互相作用而引起空氣振動(dòng)的結(jié)果。總之,聲音是由物體的機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的。振動(dòng)的物體(固
體、氣體或液體)稱為聲源。
聲音總是通過一段距離從聲源傳入人耳,在聲源與人耳之間,物體振動(dòng)的能量靠什么傳遞的呢?
或者說聲音靠什么傳播的呢?科學(xué)實(shí)踐告訴我們,聲音是由空氣來傳播的。一個(gè)敲響的鼓面,上下不
斷振動(dòng)使得鼓面上面一層的空氣分子也隨著上下振動(dòng)。由于空氣分子之間有一定的彈性,以及分子的
慣性,振動(dòng)著的分子又帶動(dòng)了與其相鄰的其它分子。依此類推,鼓面的振動(dòng)就可以使遠(yuǎn)處的空氣分子
發(fā)生振動(dòng),這個(gè)振動(dòng)的能量通過空氣分子傳到我們的耳中,則聽到了鼓聲。
聲音也能在固體和液體中傳播。如在工廠里有的工人用木棒或起子的一端放在運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)器的某個(gè)部
件上,另一端貼在耳朵上,機(jī)器的聲音就通過木棒傳到人耳中。工人采用這種辦法,來判別機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)
是否正常。水中的魚聽到人們?cè)诎哆叺哪_步聲響而迅速逃走,說明固體和液體也是傳聲的媒介。
聲音在氣體、液體或固體介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置附近往返振動(dòng),并不隨同聲
波流動(dòng)。這就象石子投入水中激起的水波一樣,當(dāng)圓形的水波一圈圈擴(kuò)散傳播開去的時(shí)候,水的質(zhì)點(diǎn)
并未與水波一起前進(jìn),只是在原地上下運(yùn)動(dòng)。一般把振動(dòng)傳播的現(xiàn)象稱為波動(dòng),聲音是一種波動(dòng),通
常稱為聲波。