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第一節　波動的觀察

第四章 聲音. 第一節　波動的觀察. 繩子可視為小質點組成，質點彼此有彈性。波傳至 ABC 區時， AB 的質點下降，而 BC 的質點被帶動上升。 若無能量損失，實線位置的波動將傳至虛線的新位置，且波形不變。波以這種方式，傳動下去。. 質點 ( 介質 ) 僅於平衡位置反覆振動，平均位移為零 。 所以沒有傳遞物質，只是將擾動的能量傳遞出去。. 需要依靠物質的擾動才能傳播的波動，稱為 力學波 ( 或 機械波 ) 。傳遞波動的物質稱為 介質.

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第一節　波動的觀察

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  1. 第四章 聲音 第一節　波動的觀察 繩子可視為小質點組成，質點彼此有彈性。波傳至ABC區時，AB的質點下降，而BC的質點被帶動上升。 若無能量損失，實線位置的波動將傳至虛線的新位置，且波形不變。波以這種方式，傳動下去。

  2. 質點(介質)僅於平衡位置反覆振動，平均位移為零。質點(介質)僅於平衡位置反覆振動，平均位移為零。 所以沒有傳遞物質，只是將擾動的能量傳遞出去。 需要依靠物質的擾動才能傳播的波動，稱為 力學波(或機械波)。傳遞波動的物質稱為介質 介質本身具有彈性，當被擾動後才能恢復原狀，同時牽動鄰近介質的振動，使擾動能持續傳遞下去。介質彈力的大小和介質的密度直接影響波動傳遞的快慢 。

  3. 波的分類 依據介質質點運動方向 橫波:介質質點的運動方向和波的行進方向垂直者

  4. 縱波:介質質點的運動方向和波的行進方向平行者縱波:介質質點的運動方向和波的行進方向平行者

  5. 週期波 繩上各點做完一次完整振動所需時間稱為週期， 以符號T表示 A、C、E各點稱為波峰 B、D各點稱為波谷 波長，以符號λ表示 上圖有幾個波? 偏離平衡位置的最大位移稱為振幅 A 週期的倒數稱為頻率，以f表示之，即「f＝1∕T」 單位為1∕秒，或赫茲（Hz），簡稱赫。 頻率表示繩上的質點在每秒內所做完整振動的次數 波速 v＝λ∕T＝λf」

  6. 一石投於水，形成水波，相鄰兩波間之距離為 2 公分，歷時 5 秒後此波的最外緣抵達岸邊，若石落水處與池岸相距 4 公尺，則水波的頻率為若干赫？ 波長值 λ= 2 cm 波速值 v= x / t =400/5=80 cm/s V=fλ f=40 Hz

  7. 實線位置的波形，經0.1s向左傳播到虛線位置，已知週期T秒，且1/35＜T＜1/25，則波速為若干？ 110 cm/s 波長λ=4㎝ 位移可能值x= ¾λ 1¾λ … n¾λ=4n+3 波速可能值 v= x / t =40n+30 週期可能值T＝ λ/v＝4/(40n+30) 1/35 ＜4/(40n+30)＜1/25………n=2

  8. 第二節　聲音是一種波動 聲音發生的條件 1.物體的振動 2.介質的傳遞 3.正常的聽覺系統

  9. vocal cords 物體的振動

  10. 成年人說話時的聲音頻率 • 男性一般約為128 赫， • 女性則約為512 赫。 • 聲樂中的女高音，其歌聲頻率約在2000 赫左右。 樂器 • 最低頻率約為32赫， • 最高頻率約為4000 赫。

  11. 介質的傳播 裝有鈴的容器當"空氣"被抽掉，鈴聲漸弱， 空氣抽光，就不會有聲音傳出。 固、液體也能傳播聲波，將耳朵貼在地面上，可以聽到遠處的聲音；水中游泳時，仍能聽到水面上傳下來的聲音。

  12. 不同介質中的聲速（20℃） 聲波波速 固體>液體>氣體 空氣中的聲速與的風速、溫度及溼度有關。 乾燥無風的空氣中， 0℃時的聲速為331m/s。每升高1℃，聲速增加0.6m/s。 v＝331＋0.6t

  13. 當溫度升高，下列敘述何者正確？ (A)空氣分子快速的振動，等於加大了聲音頻率 (B)空氣分子速度變大，碰撞頻率增加，而使聲音傳播速率變快 (C)空氣分子運動能量變大，碰撞時所走路徑較長，等於波長加大 B 遠處發生爆炸時，為什麼先感覺到地面振動， 才聽到爆炸聲?

  14. 聲音在空氣中之速度為330公尺/秒。今落石下井，3秒後聽到濺水聲，則井深約為多少？ (A)330 (B)110 (C)80 (D)64 (E)44　公尺。 E

  15. 聲波在空氣中的傳播 振動的音叉，使周圍的空氣分子形成疏密相間的連續波形。所以在空氣中傳播的聲波屬於縱波。

  16. 正常的聽覺系統 耳朵的構造

  17. 耳膜傳至卵圓窗的聲波振動，經淋巴液傳遞，由管口往中心傳播，使耳蝸內的薄膜產生振動耳膜傳至卵圓窗的聲波振動，經淋巴液傳遞，由管口往中心傳播，使耳蝸內的薄膜產生振動 管內基底膜上的纖毛細胞隨之彎曲擺動。細胞受刺激產生輕微電流，經聽覺神經傳導至大腦的聽覺中樞，產生聽覺。 耳蝸是管狀物，內部充滿淋巴液，管口處緊貼著卵圓窗，耳蝸內有兩層薄膜--前庭膜和基底膜，將耳蝸沿長度方向分成三條平行的管道，兩薄膜夾成的中間部分，稱為耳蝸管。管內基底膜上有一微突的部分，稱為科蒂氏器，其內排列二萬多根的纖毛感覺細胞

  18. 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（audible sound） 超過20000赫茲的聲波，人耳無法聽到，稱為超聲波(ultrasound) 動物可以聽到超聲波，例狗可聽到50,000赫茲的超聲波，貓可聽到70,000赫茲的超聲波。 蝙蝠、海豚、鯨魚等，甚至還可發出超聲波，用以導航、捕捉獵物、或與同伴通訊。

  19. 高頻率的超聲波，因為波長短，傳播時不易散開，沿著直線方向前進的特性較佳，且體積小的物體也可將它反射，用途頗廣。例如測距或倒車雷達高頻率的超聲波，因為波長短，傳播時不易散開，沿著直線方向前進的特性較佳，且體積小的物體也可將它反射，用途頗廣。例如測距或倒車雷達

  20. 超聲波打碎身體中的腎結石

  21. H 聲納SOund Navigation And Ranging測海底深度。實線為發射波，虛線為反射波。

  22. 超聲波熔接機: 利用高頻振動，產生相對 摩擦振動能量，對非鐵金屬，異種金屬合金等，以高頻振動，使熔接面分子牢固接合 因沒有熔化，故無高溫退火等問題產生。而同種或異種合金分子的互相攙雜，產生穩定恆久的契合，並可在極短時間內完成 。

  23. 超聲波洗淨器

  24. 音波是縱波 ,推動介質時會使液體中壓力變化而產生無數微小真空泡,稱為"空穴效應". 汽泡受壓爆破時,會產生強大的衝激能,可將固著在死角內的污垢打散,增強洗淨的洗淨效果 超音波頻率高 波長短,穿透力強, 對有隱蔽細縫或複雜結構可達到驚人的洗淨效果.

  25. 聲下波(infrasound) 頻率低於20赫茲之振動 地震或火山爆發引起的聲波，大抵為聲下波

  26. 大象也能發出聲下波 安靜的長頸鹿?

  27. The End

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