高中物理手册_声波

　声　波

壹　教学目标与节数

节　名	教　学　目　标	节　数
3-1 声波的传播	1. 说明声音必须靠介质才能传播。 2. 在空气中﹐声波以纵波的形式传播。	1
3-2 声音的共鸣	● 说明共鸣的原理及应用。（配合实验 3：气柱的共鸣）	1
◎3-3 　基音与谐音	1. 以固定的弦振动﹐说明基音和谐音的关系。 2. 以开管和闭管空气柱的振动说明基音和谐音的关系。	2

贰　内容说明及补充教材

学生预备知识

3-1声音的传播

声波可在任何物质中传递﹐表 3-1 列举了在各种介质中声波的波速。

表 3-1　声波在各种介质中的波速

因为介质的位移和波的传递方向平行﹐纵波是很难以图形来表示的。课文中图 3-5 只是表示这个形式的波之一种方法﹐在图形中较深的部分是代表此处的气体被压缩；因此﹐压力和密度比平衡时要来得大。像这样的一段气体压缩区称之为密部﹐而另一段颜较淡的部分为疏部。

我们可以将声波想为一个位移波或压力波﹐对照课本补充资料的图(C)﹑(D)﹐可以看出压力波和位移波相位差为 90°。当压力变化最大值处﹐位移为零﹐而位移最大处﹐压力变化量为 0。

声波既是一种波﹐故波所具有的特性：反射﹑折射﹑绕射﹑干涉﹐在声音传播过程中﹐也都会有这些现象发生。

一﹑反　射

声音的反射现象在建筑学中扮演很重要的角。在音响室﹐如果墙壁﹑天花板与地板的表面都坚硬而光滑﹐则入射声波遭反射的多﹐被吸收的少﹐声波在室内历经数次反射才会消失。说话及唱歌时﹐前音和后音混在一起﹐反而听不清晰﹐这种现象称为交混回响（rever

费德勒

beration）。反之﹐若墙壁质软且凹凸不平﹐入射墙面的声波被吸收的多﹐反射的少﹐则在室内产生的声音感觉干涩﹐如同在空旷的室外对话的感觉一样。一座礼堂或音乐厅的室内设计（回音既不能太强﹐又不能太弱）。必须在交混回响与吸收之间取得适当的平衡点。

二﹑绕　射

声波的波长较光波长﹐声波波长约 1.7 厘米～ 17 米﹐故绕射现象非常明显﹐绕过障碍物传抵后方的现象随处可见﹐“隔墙有耳”就是描述声音具绕射现象的成语。

三﹑干　涉

声波的干涉可以区分成空间的干涉及时间上的干涉两类。

1. 空间的干涉

图 3-1(A) 中﹐两声源 A﹑B 相距 d﹐若两声波发出同频率﹑同相位的单频声波。观察者位于 C 点﹐由于两声波在 C 点产生建设性干涉﹐故在 C 位置可听到音量的极大值。图 3-1

(B)中﹐两声源与观察者 D 之间的波程差为半个波长﹐产生破坏性干涉﹐故位于 D 的观察者听到声音的极小值。若关掉其中一个声源的声音﹐则位于 D 的观察者所听到的声音反而变大声。

图 3-1　同频率﹑同相位的两声波﹐产生(A)建设性干涉与(B)破坏性干涉。

2. 时间上的干涉

若两个频率相差少许的声波迭加时﹐固定在某一位置上的观察者﹐会听见两波合成时的振幅时大时小﹐随时间而改变﹐这种现象称为拍。

若两声波的波函数分别为

y1（t）＝A cos（复配食品添加剂通则2 f1t）

y2（t）＝A cos（2 f2t）

合成波的波函数 y＝y1＋y2

y（t）＝y1＋y2＝A cos（2 f1t）＋A cos（2 f2t）

＝2A〔cos2 （）t〕〔cos2 （）t〕

＝A（t）〔cos2 （）空中交友t〕

其中 A（t）＝2A〔cos2 （）t〕

所以可视 y（t）为频率的波﹐但其振幅 A 随时间而改变﹐如图 3-2。

图 3-2　拍音

此振幅在下列情况时﹐出现极大值

cos2 （）t＝±1

也就是说﹐在一周期内﹐有两处振幅会达到最大值﹐因此每秒所产生的拍数 fb 为此函数频率的 2 倍﹐即

fb＝｜f1－f2｜

本文发布于:2024-09-22 11:17:25，感谢您对本站的认可！

标签：声波声音现象干涉说明波长频率反射

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