正文 揭開聲音的奧秘(1 / 2)

聲音看不見,摸不著,是個十分奇妙的東西,曾引起古人對它的種種有趣的猜測。其實聲音並不是什麼神秘莫測的微妙物質,它隻不過是振動物體發出的一種聲波。我們耳道末端的鼓膜,在聲波的作用下會產生振動,於是我們就聽到聲音了。

聲音是通過空氣、液體和固體等介質進行傳播的,聲音的傳播速度跟介質的性質有密切的關係。聲音傳播過程中,介質分子依次在自己的平衡位置附近振動,介質分子具有一種反抗偏離平衡位置的本領。水分子的反抗本領比空氣分子的大,所以,聲音在水中的傳播速度比在空氣中大。鐵原子的反抗本領比水分子還要大,所以,聲音在鋼鐵中傳播速度更大。

實驗表明,人僅能聽到頻率在20~20000赫以內的聲波。這個範圍內的聲波叫可聞聲波。低於20赫的叫次聲波,高於20000赫的叫超聲波。次聲波和超聲波是人聽不見的。

另外,聲音具有掩蔽現象、聚焦現象與衍射現象,聲音還會發生多普勒效應與雙耳效應等等。

聲音看不見,摸不著,是個十分奇妙的東西。正如俄國詩人涅克拉索夫所描述的那樣:

誰都沒有看到過它,

聽呢,——每個人都聽到過。

沒有形體,可是它活著,

沒有舌頭——卻會喊叫……

聲音即然如此微妙,自然引起古人對它的種種神秘的猜測。例如,古希臘學者恩培多克勒就提出過一種看法,他認為聲音是一種“微妙物質”,這種物質潛藏在各種物體之中,因此平日不易發現它。可是當物體受到衝擊或打擊時,它就像受到驚嚇一樣跑了出來。它一旦跑進人的耳朵裏,就會被聽到,而成為我們平日所說的“聲音”。恩培多克勒的這種說法,聽起來似乎有些道理,然而事實卻不是這樣。有人曾對著一端開口的竹筒大聲喊叫,然後把竹筒密封好。按照恩培多克勒的說法,這樣做的結果,這個人發出來的聲音“物質”就都被保存下來了。可是,當他打開密封的竹筒時,卻什麼也聽不到。可見,恩培多克勒的說法是站不住腳的。

後來,隨著人們觀察的不斷深入和科學實驗的開展,聲音的奧秘才逐漸被揭開。為了說明聲音究竟是什麼,讓我們仔細觀察和分析一下發生在我們身邊的一些聲音現象。

用力敲一下鼓麵,它就會發出咚咚的聲響。這時如果我們用手去撫摸一下鼓麵,就會感覺它在上下起伏振動。等到鼓麵不振動了,鼓聲也就消失了。用琴弓摩擦一下琴弦,它就會發出悠揚的琴聲。當我們拿一紙條跟琴弦接觸時,就會發現紙條來回振動起來。等紙條不再振動了,琴聲也就中止了。由此可見,聲音是由物體振動產生的。

拿一根振動著的竹片不間歇地敲打水麵,水麵就會出現一圈圈的波紋,不斷擴大向外傳播出去,這就是我們通常所說的水波。同樣道理,當發聲物體振動時,在它周圍也會形成一層層不斷向外擴展的波紋,這就是聲波。如果傳播中的聲波進入人的耳朵裏,它還會引起人耳內鼓膜的振動,於是人們就聽到了聲音。

原來,聲音並不是什麼神秘莫測的微妙物質,它隻不過是振動物體發出的一種波紋——聲波。

各種聲音有什麼不同呢?首先是聲音的強弱不同,這叫聲強。

找一根廢鋼鋸條,把它夾緊在抽屜縫裏,伸出來的部分要長一些。用手指撥動鋸條,讓鋸條彎得厲害些,一鬆手,聽!發出了較強的聲響。如果你隻是輕輕地撥動一下,鋸條來回振動得不很大,聲音就小多了。

仔細觀察一下那根鋸條的運動情況。當你沒有撥動鋸條時,鋸條的位置叫平衡位置,當你撥動鋸條,例如把鋸條先向下彎,彎到一定的位置,然後拿開手,鋸條就開始返回平衡位置,過了平衡位置繼續向上彎,一直到某一位置,鋸條又返回平衡位置,到了平衡位置,就完成了一次振動。

在物理學裏,把振動物體離開平衡位置的最大距離叫做振幅。用力撥動它,它的振幅就大;輕輕撥動它,它的振幅就小。

鋸條琴的實驗告訴我們,聲強和聲源的振幅有關係。聲源振幅越大,聲音越強;聲源振幅越小,聲音越弱。