生活中的聲學(xué)現(xiàn)象

李星 湖南省長(zhǎng)沙市南雅中學(xué)

物理和生活的聯(lián)系非常緊密，很多物理知識(shí)都可以在生活中找到對(duì)應(yīng)的物理現(xiàn)象。這些物理現(xiàn)象不僅展示了具體的物理過(guò)程，也包含了相關(guān)的物理原理。對(duì)于我們高中生而言，在日常的學(xué)習(xí)中，就可以從身邊的一些生活現(xiàn)象入手，對(duì)其展開(kāi)分析，明確其中的物理原理，對(duì)相關(guān)知識(shí)形成更加深刻的掌握。

1 聲學(xué)內(nèi)涵解析

聲學(xué)就是對(duì)聲音所展開(kāi)的研究，而從聲音來(lái)講，其是經(jīng)由物體震動(dòng)所產(chǎn)生的一種聲波，在空氣介質(zhì)中傳播，被人體聽(tīng)覺(jué)器官感知。產(chǎn)生震動(dòng)發(fā)出聲波的物體叫做聲源，聲音是以波動(dòng)的形式傳播，而且聲音可以通過(guò)任何物質(zhì)實(shí)現(xiàn)傳播，但是無(wú)法在真空中傳播。聲音是一種波，頻率范圍非常廣泛，而能夠被人體識(shí)別的聲波，頻率一般在20Hz-20kHz之間，超過(guò)這個(gè)范圍，人體基本上就無(wú)法識(shí)別了。聲音具有一些基本的性質(zhì)特點(diǎn)，一是響度，響度就是指聲音的大小，俗稱音量，其是由聲波的振幅決定。二是音調(diào)，也就是指聲音的高低，這和大小是不同的，音調(diào)由聲波的頻率決定。三是音色，音色又可以稱為音品，就是指聲音的整體品質(zhì)，這是由聲波的波形所決定的，而波形又受到振幅和頻率的影響，因此音色實(shí)際上受到振幅和頻率的雙重影響。四是樂(lè)音，所謂的樂(lè)音，就是指愉悅動(dòng)聽(tīng)的聲音，這和噪音是一個(gè)相對(duì)的概念。從物理學(xué)來(lái)講，樂(lè)音的產(chǎn)生，是因?yàn)槁曉丛谶M(jìn)行有規(guī)律的震動(dòng)。而噪音，則是因?yàn)槁曉礋o(wú)規(guī)則震動(dòng)所產(chǎn)生。從人體角度來(lái)講，干擾到生活、學(xué)習(xí)，引起人體反感的聲音，都可以稱為噪音。

2 生活中的一些常見(jiàn)聲學(xué)現(xiàn)象

2.1 回聲現(xiàn)象

回聲現(xiàn)象是一種非常常見(jiàn)的聲學(xué)現(xiàn)象，不論我們是在空曠的山谷，抑或是在吵鬧的KTV，用力吶喊的時(shí)候，都會(huì)有回音的現(xiàn)象出現(xiàn)?；匾衄F(xiàn)象是一種很普通的聲學(xué)現(xiàn)象，其中涉及到的物理原理就是反射。在聲波傳播的過(guò)程中，雖然在傳播路徑上一部分聲能會(huì)被吸收，但是只要聲音足夠大，聲能足夠充足，在聲音傳播中遭遇障礙物的時(shí)候，就可以實(shí)現(xiàn)聲波的反射，從而回傳至人體，這就形成了回音。不僅如此，形成回音還有距離上的限制，因?yàn)槿梭w對(duì)于不同聲音的辨別需要超過(guò)0.1秒，如果兩個(gè)聲音在0.1秒之內(nèi)傳到人體，那么人體就無(wú)法實(shí)現(xiàn)分辨。根據(jù)這個(gè)時(shí)間要求，可以計(jì)算出，反射物至少距離聲源17米的距離，才能在人體形成回音的效果。那么KTV房間肯定小于17米，為什么也會(huì)產(chǎn)生回音呢？這是因?yàn)镵TV使用話筒和音響，聲能足夠大，在房間墻面實(shí)現(xiàn)了多次反射，最終被人體接受，多次反射加起來(lái)的距離超過(guò)17米時(shí)，人體就能感知到回音的現(xiàn)象了?；芈暚F(xiàn)象還具有很大的實(shí)踐作用，比如雷達(dá)測(cè)距、海洋作業(yè)等，在測(cè)量物體距離時(shí)，就會(huì)用到回聲現(xiàn)象，通過(guò)聲波返回與發(fā)出的時(shí)間差，計(jì)算出物體到聲源的距離。

2.2 立體聲現(xiàn)象

立體聲在日常生活中也經(jīng)常遇到，尤其是各種耳機(jī)所具備的立體聲功能，更是讓很多高中生喜歡不已。立體聲也是一種聲學(xué)現(xiàn)象，具體來(lái)說(shuō)，其就是指一種具有立體感的聲音。從聲音的產(chǎn)生來(lái)說(shuō)，聲源共振產(chǎn)生的聲音，其本身就是立體聲的，但是將這些聲音經(jīng)過(guò)人工記錄和放大處理之后，從一個(gè)揚(yáng)聲器中播放出來(lái)，其就不再是立體聲了，變成了單聲，也就是日常所見(jiàn)的左聲道、右聲道。立體聲基于物理聲學(xué)理念，盡可能對(duì)聲音實(shí)現(xiàn)了立體化的還原。就當(dāng)前立體聲的組成來(lái)看，其分為了直達(dá)聲、反射聲與混響聲三個(gè)部分。直達(dá)聲就是從揚(yáng)聲器直接發(fā)出，傳遞到人體耳朵的聲音。反射聲則是在經(jīng)過(guò)耳機(jī)或音響內(nèi)部初次反射之后達(dá)到人體耳朵的聲音，反射聲要比直達(dá)聲晚十幾到幾十毫秒。而混響聲則是聲音經(jīng)過(guò)室內(nèi)個(gè)邊界不規(guī)則物體表面多次反射之后，形成的漫無(wú)方向的反射聲，最終形成立體環(huán)繞的感覺(jué)。所以立體聲并非是還原了聲音的立體化本質(zhì)，而是通過(guò)后期辦法創(chuàng)造出立體化的感覺(jué)。

2.3 共鳴現(xiàn)象

共鳴現(xiàn)象在日常生活中也是一個(gè)比較常見(jiàn)的現(xiàn)行，比如在撥動(dòng)一個(gè)琴弦的時(shí)候，周?chē)那傧乙矔?huì)隨之產(chǎn)生微弱的震動(dòng)，這就是一種共鳴現(xiàn)象。如果將琴弦換成音叉，敲擊一個(gè)音叉使其產(chǎn)生震動(dòng)，然后靠近另一個(gè)一樣的音叉，后者也會(huì)跟著震動(dòng)并發(fā)出“嗡嗡”聲。共鳴之所以會(huì)產(chǎn)生，就是因?yàn)閮蓚€(gè)物體的固有頻率是一樣的，從而一個(gè)物體發(fā)生震動(dòng)，引起另一個(gè)物體隨之震動(dòng)，從而形成共鳴。

3 結(jié)束語(yǔ)

在日常生活中，有很多常見(jiàn)的聲學(xué)現(xiàn)象，這些現(xiàn)象中都包含了豐富的物理知識(shí)。對(duì)于我們高中生而言，就應(yīng)該對(duì)生活中的一些聲學(xué)現(xiàn)象形成深入了解，全面掌握其中的知識(shí)，這樣才能不斷提高自身的物理水平。

[1]辛沅璞.高中物理中的幾個(gè)聲學(xué)實(shí)驗(yàn)分析[J].農(nóng)家參謀, 2017(14).

[2]唐辰悅. 生活物理現(xiàn)象的學(xué)習(xí)與應(yīng)用探析[J]. 科學(xué)大眾:科學(xué)教育,2017(10):25-25.

[3]呂厚均,姚安,張偉平,等.北京天壇聲學(xué)現(xiàn)象三種機(jī)理解釋比較研究[J].文物,2017(4):88-96.

[4]林建恒,高大治,衣雪娟,等.“招鶴回鳴”:布拉格共振聲學(xué)景觀[J].聲學(xué)技術(shù), 2016, 35(2):87-90.