4-1 聲音是一種波動

4-1 聲音是一種波動 1 of 14 • 當物體振動時，同時伴隨聲音的產生。當振動體不再振動時，聲音也隨之停止。所以從生活的觀察中可以歸納出：聲音是由物體的振動所引起。

4-1 聲音是一種波動 2 of 14 • 聲音須經由介質來傳播。當玻璃罩內的空氣被抽走，我們就聽不到鈴聲了。 • 當物體振動時，造成了周圍介質的擾動，藉由介質的傳動過程，將振動的能量傳遞出去。

4-1 聲音是一種波動 3 of 14 • 聲波在不同介質中的傳播速率並不相同。一般說來： v固體 > v液體 > v氣體

4-1 聲音是一種波動 4 of 14 • 聲波在空氣中傳播時，與當時的風速、溫度及溼度都有關係。 • 在乾燥無風的空氣中，0oC時的聲速為 331 m/s。氣溫每升高1oC，聲速增加 0.6m/s。 v=331+0.6t 若空氣中聲速為340m/s，則人可聽到聲音的波長範圍為何?

4-1 聲音是一種波動 5 of 14 • 聲波在空氣中的傳播 1.當音叉兩股向外擴張時，外側空氣受到擠壓形成密部。 2.當音叉兩股向內收縮時，外側空氣較稀薄，形成疏部。 3.音叉連續來回振動時，外側空氣不斷地被擾動，形成疏密相間的連續週期波。

週期的倒數即是頻率： 4-1 聲音是一種波動 6 of 14 • 音叉來回振動一次，產生一個密部與疏部， • 構成一個全波形，因此聲波的頻率和振動體 • 的頻率相同。 • 頻率的定義：每秒內振動的次數，以f表示。頻率的單位為1/秒(s-1)，或稱「赫茲」(Hz)。 • 空氣分子做一次振動所需的時間稱為週期， • 以符號T表示(單位為秒)。

l R R l 4-1 聲音是一種波動 7 of 14 • 在一個週期的時間內，波前進的距離稱為 • 「波長」，以符號l(讀成爛繨)表示。 • 波動上的每一點偏離平衡位置的最大位移稱為振幅，習慣上以符號R表示。

因為 4-1 聲音是一種波動 8 of 14 而波動在一個週期(T)的時間內前進了一個波長(l) 重要公式，務必充分瞭解！ • 聲波的波速與介質的種類、狀態有關，和波長、頻率無關。 • 由於v=f‧l，且波速不受波長、頻率影響， • 所以波長與頻率有反比的關係。

4-1 聲音是一種波動 9 of 14 • 當聲波在空氣中傳播時，由於空氣分子的振動方向和聲波前進的方向平行，所以在空氣中傳播的聲波屬於縱波。 • 傳遞的聲波中，其疏密部分的空氣壓力不同，密部壓力大，疏部壓力小。因此聲波在其傳播的路徑上，造成空氣壓力的變化，但是變化的幅度很小。

4-1 聲音是一種波動 10 of 14 • 耳朵的構造如右圖所示，分成外耳、中耳和內耳三部分。 • 聲波使鼓膜做相同頻率的振動，此振動再經由中耳的鎚骨、砧骨、鐙骨的槓桿作用，傳至緊接鐙骨的卵圓窗。 • 鼓膜上所受的壓力傳至卵圓窗薄膜時，壓力訊號被放大約30倍。卵圓窗的薄膜振動傳入耳蝸內，刺激聽覺神經傳至大腦產生聽覺。

4-1 聲音是一種波動 11 of 14 • 人類耳朵所能聽到的頻率範圍約在20至 20000赫茲，稱為「可聞聲」。 • 當物體振動時，低於20赫茲的聲音稱為「次聲」；超過20000赫茲的聲波，人耳無法聽到，則稱為「超聲波」。 • 利用超聲波的高頻振動可作為洗淨和焊接小物件之用。除以上所言，你認為超聲波還有什麼用途?

4-1 聲音是一種波動 12 of 14 • 由於聲波的傳播是從聲源處往四周散開，所以聲音的強度隨傳播距離的增加而減弱。 • 就同長的傳播距離而言，以在空氣中傳播的聲音強度衰減最大，其次為液體，在固體中則最小。課本在這段說明中，舉了哪些例子? 想想看，還有其他例子嗎?

4-1 聲音是一種波動 13 of 14 數位資訊以0和1兩種位元所組成的二進位數來儲存或傳送。一電腦所輸出的電壓訊號為00001 0000100001...的二進位週期性數列，其中0和1 各表示一個位元，而輸出的電壓與時間的關係如下圖所示。若該電腦以9600位元/秒的速率將此訊息傳送至喇叭播放，則下列何者最接近喇叭所發出的聲音頻率？(Ａ)9600Hz(Ｂ)4900Hz(Ｃ)1920Hz(Ｄ)960Hz(Ｅ)480Hz。〔94.學測〕解：(C）

網路資源： 14 of 14 1.聲波原理：物理遊樂場 2.教學示範影片：物理遊樂場 3.物理動畫(波以耳實驗、聲速)：好好玩物理網 4.物理動畫(波動分類)：教學示範實驗教室 5.物理動畫(波動的特性)：教學示範實驗教室

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