聲音為什麼在空氣中傳播最慢?
回答這個問題,我們首先要了解一下,聲音從物理的意義上來說,到底是什麼呢?聲音是物體振動而產生的一種聲波,然後經由一定的介質(這裡的介質是指空氣、液體、固體)傳播,最終被人所聽到。
如果產生聲音的波源不變,波的頻率就不會變,所以聲音的傳播速度與介質有關。聲音在不同的介質中,所傳播的速度也不同。實際上,介質的反抗平衡力的大小決定著聲音的傳播速度,並且成正比,反抗平衡力越大,聲音的傳播速度越快;反之,則相反。那麼什麼又是介質的反抗平衡力呢?我們都知道所有的物質都是由分子或原子組成的。當物質的某個分子或者原子,不想平衡而與平衡位置偏離時,那麼其四周的分子或者原子就會不允許它偏離,進而一起擠壓它再次回到平衡位置。液體的抗平衡能力比空氣的大,而固體的又比液體大。因此,我們說聲音在空氣中傳播最慢,而在固體中傳播最快。
聲音的傳播速度還與介質的密度緊密相關,並且成正比。介質的密度大,聲音的傳播速度便快,反之,則相反。那什麼樣的介質是密度大的介質呢?組成物質的原子或者分子排列越緊密,其密度越大,越堅韌。因此,固體、液體、空氣中,密度大小的排列方式應該是這樣的:固體>液體>空氣。因此,聲音在空氣中傳播最慢,而在固體中傳播最快。
聲音的傳播速度還與溫度有關,並且成正比。溫度越高,聲音的傳播速度越快,反之,則相反。因此,如果聲音在傳播的過程中,遇到了上升的熱氣流,那麼聲音的傳播速度便會立即加快。反之,如果是遇到的冷空氣,那麼聲音的傳播速度也會慢下來。
聲音的傳播速度還與障礙物有關。比如深深的峽谷,那麼聲音在傳播的過程中,就會受到峽谷的阻礙,使得聲音發生折射,其實也就是回聲。
我們講了聲音的傳播速度與介質的反抗平衡力、密度、溫度、障礙物等有關。那麼聲音在真空中能傳播嗎?答案是否定的。聲音是組成物質的分子或者原子與其周圍的分子或者原子所產生的相互振動。真空什麼都沒有,不存在物質,那麼當然也是不能傳播聲音的。
生活中有的聲音我們能聽到,有的反而聽不到?那麼這究竟是怎麼一回事呢?回答這個問題,我們要明白一個概念,那就是聲音的頻率,即聲音在一秒鐘所振動的次數。單位是赫茲(Hz)。我們人的耳朵,所能接收的是20Hz~20000Hz的聲音。所以,比20Hz低,或者比20000Hz高,我們人耳都聽不到。通常,我們把低於20Hz的聲音叫作次聲。把高於20000Hz的聲音叫作超聲波。
20Hz~20000Hz是我們所能接收的範圍。不同的動物是不相同的,貓能夠聽見60000Hz以上的超聲波,狗則能夠聽見高達50000赫茲的超聲波;而夜裡生活的蝙蝠則更高,能夠聽見頻率高達120000赫茲的超聲波。
作者:王懿
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