聲音的來(lái)歷

我們周圍是一個(gè)聲音的世界，無(wú)時(shí)無(wú)刻不存在各種聲音:人和動(dòng)物的聲音，各種車輛的聲音，飛機(jī)的聲音，還有風(fēng)聲、雨聲、流水聲等。

那么，聲音是怎么產(chǎn)生的呢?

它是物體的振動(dòng)產(chǎn)生的一種機(jī)械波，它能使我們的聽(tīng)覺(jué)器官發(fā)生反應(yīng)。不論是氣體、液體還是固體，只要振動(dòng)都能發(fā)出聲音。如北風(fēng)呼嘯，就是空氣振動(dòng)時(shí)發(fā)出來(lái)的聲音。振動(dòng)著的固體、液體、氣體都是聲源。

物體振動(dòng)產(chǎn)生的聲音有整體性。在日常生活中，人們可根據(jù)聲音判斷物體的好壞。如用手敲瓷碗，好瓷碗能發(fā)出清脆響亮的聲音，壞瓷碗?yún)s只能發(fā)出渾濁聲。聲音傳出了瓷碗內(nèi)部的信息，幫助人們找出看不見(jiàn)的裂紋。

產(chǎn)生這種情況的原因是:完好的瓷器各部分能一起振動(dòng)，有了裂紋，各部分就振不到一起了，這樣它們發(fā)出的聲音就不同了。

有了這個(gè)規(guī)律，用敲擊聽(tīng)聲的辦法探測(cè)物體內(nèi)部的情況得到了廣泛應(yīng)用。

工人師傅常常用錘子敲擊機(jī)器部件，來(lái)判斷機(jī)器有沒(méi)有損傷，或連接處有沒(méi)有松脫。農(nóng)民挑西瓜時(shí)，常常用手指彈幾下或用手拍一拍，聲音發(fā)悶的證明成熟了，生西瓜聲音清脆，爛西瓜會(huì)發(fā)出“噗噗”的聲音。醫(yī)生在給病人診斷時(shí)，也常把左手放在病人的胸、背部，用右手指叩擊左手中指，仔細(xì)聽(tīng)那響聲，診斷一些疾病。

由此可見(jiàn)，聲音是有區(qū)別的。首先是聲音的強(qiáng)弱不同，這叫做響度。響度和聲源的振幅有關(guān)。聲源的振幅越大，聲音越強(qiáng);聲源振幅越小，聲音越弱。在物理學(xué)中，把單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲波傳播方向單位面積的能量叫做聲強(qiáng)。

聲音的強(qiáng)弱用聲級(jí)表示，它的單位叫分貝。小電鐘的聲級(jí)是40分貝，普通談話的聲級(jí)是70分貝，氣錘噪聲是120分貝，噴氣式飛機(jī)噪聲是160分貝，火箭的噪聲是195分貝。

在空氣中，人類剛剛可以聽(tīng)到的最弱的聲音是零分貝，它的能量很小。這種聲音造成的壓力變化只有蚊子落到人手上時(shí)所感受的壓力變化的1‰。人耳絕對(duì)達(dá)不到這樣高的靈敏度。

聲音不但有強(qiáng)弱，而且有高低。聲音的高低程度叫做音調(diào)。音調(diào)的高低是由振動(dòng)頻率決定的:頻率大，音調(diào)高;頻率小，音調(diào)低。

人講話的音調(diào)也有高低。成年男子的聲帶長(zhǎng)而厚，基本振動(dòng)頻率低，只有100～300赫茲，最低的男低音頻率為64赫茲;女子的聲帶短而薄，基本振動(dòng)頻率比較高，一般在160～400赫茲，最高的女高音頻率為1300赫茲，所以女子說(shuō)話的音調(diào)都比男子高一些。兒童的聲帶比較短薄，童音音調(diào)比較高。

人類能聽(tīng)見(jiàn)的聲波范圍較窄，頻率過(guò)高和頻率過(guò)低的振動(dòng)都不能引起聽(tīng)覺(jué)。大多數(shù)人能聽(tīng)到的聲音頻率范圍在200～20000赫茲之間。頻率低于20赫茲的叫次聲，頻率高于20000赫茲的叫超聲。

地震、臺(tái)風(fēng)、火山爆發(fā)、龍卷風(fēng)等大自然的活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的次聲波。人類的活動(dòng)，如核爆炸、火箭起飛、奔馳的車輛的振動(dòng)等也會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)的次聲波。

次聲波的頻率低，波長(zhǎng)大，在傳播過(guò)程中很難被障礙物阻擋，在傳播過(guò)程中衰減很小，因此，次聲波可以傳播得很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)。

很強(qiáng)的次聲波對(duì)人和動(dòng)物是有害的。人、動(dòng)物的各個(gè)器官都有自己的固有頻率。例如，人體內(nèi)臟的固有頻率在10赫茲以下，是人耳聽(tīng)不見(jiàn)的次聲。次聲波如果與人的某個(gè)器官的固有頻率相同，會(huì)引起共振。因此，次聲波對(duì)人的心臟、聽(tīng)覺(jué)、視力、語(yǔ)言會(huì)產(chǎn)生影響，強(qiáng)大的次聲波會(huì)導(dǎo)致人的死亡。

大象之間的話語(yǔ)，有一些人類是聽(tīng)不到的因?yàn)檫@些話語(yǔ)的頻率范圍在20Hz以下，屬于次聲波

動(dòng)物的聽(tīng)覺(jué)范圍與眾不同，人耳聽(tīng)不到的次聲波，某些動(dòng)物卻可以聽(tīng)到。如老鼠就能聽(tīng)到16赫茲以下的次聲波。因此，大地震或海嘯發(fā)生前產(chǎn)生的次聲波，老鼠和狗等動(dòng)物都能聽(tīng)見(jiàn)，產(chǎn)生煩躁不安等異常情緒，或成群結(jié)隊(duì)地逃跑。

超聲波在自然界廣泛存在。它的頻率高，波長(zhǎng)小，不容易發(fā)生衍射，但容易發(fā)生反射。有的動(dòng)物，如溪豚、蝙蝠、蟋蟀等，都能發(fā)出超聲波。

蝙蝠，視力不好，卻能在黑暗中繞過(guò)小障礙物，自由地飛行。但如果把蝙蝠的雙耳塞住，它飛行時(shí)就到處碰壁。用測(cè)量超聲波的電子儀器發(fā)現(xiàn)，蝙蝠有完善的發(fā)射和接收超聲波的器官。它是靠發(fā)出超聲波后被障礙物反射回的回聲來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、確定飛行方向的。

人們模仿蝙蝠等動(dòng)物的特性制成了聲納(水聲測(cè)位儀)，這種裝置能發(fā)出短促的超聲波，再接受被潛艇、魚(yú)群或海底反射回來(lái)的超聲波，根據(jù)反射波滯后的時(shí)間和波速，就可以確定潛艇、魚(yú)群的位置或海底深度。

現(xiàn)在，超聲波診斷儀已廣泛用在檢查人體內(nèi)的腫瘤、結(jié)石和其他病變上。這種儀器利用電子設(shè)備產(chǎn)生超聲振動(dòng)。以肝臟為例，正常人肝臟的密度較為均勻，超聲波進(jìn)入后，不會(huì)從中途發(fā)生反射，一直進(jìn)到肝臟和其他臟器的交界處時(shí)才發(fā)生反射，反射回來(lái)的超聲波仍由探頭接收，并在顯示儀上顯示出來(lái)。

如果肝臟發(fā)生病變，肝組織的均勻性就被破壞。超聲波在前進(jìn)道路上碰到病變組織，會(huì)有一部分被反射回來(lái)，顯示儀上的圖像就有變化。根據(jù)變化情況，就可以判斷肝臟是否正常以及病變的位置、大小和性質(zhì)。

為什么有些聲音使人心情舒暢，有些聲音使人煩躁不安?原來(lái)，不同的聲源發(fā)出的聲音具有不同的品質(zhì)，這種品質(zhì)叫音品或音色。

據(jù)分析，除了音叉，絕大多數(shù)聲源發(fā)出的聲音都不是單獨(dú)一種頻率的純音，而是以一種頻率為基礎(chǔ)，伴隨其他頻率的復(fù)合音。在復(fù)合音中，聲音最強(qiáng)、頻率最低的音叫基音;那些伴隨基音的，頻率是基音頻率整數(shù)倍的叫泛音。

基音決定聲音的音調(diào)，泛音影響聲音的音色。泛音的振幅總是小于基音，泛音也叫諧音。人們利用音色知識(shí)，根據(jù)某種聲音的構(gòu)成，把適當(dāng)頻率的振動(dòng)產(chǎn)生的聲音混在一起，可以進(jìn)行聲音模仿。如電子琴等樂(lè)器，就是利用音調(diào)、聲強(qiáng)和音品三要素制作而成的。