为什么声音会有最大值?如果超过能量极限,声音会变成什么?
【|为什么声音会有最大值?如果超过能量极限,声音会变成什么?】
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相信很多人都听过“狮吼功”这门武林绝学 , 它运用发声吐气的方法让敌人瞬间失去战斗力 , 仅靠声音就能够让对方不战而败 。
今天我们讲述的主题便跟这门功夫有关 , 它就是“声音” 。
声音的形成与传播物体振动时会产生声波 , 它们通过介质(气态、液态、固态)向外界传播 , 在被人和动物的“听觉器官”感知之后 , 就形成了“声音” 。
在大部分人的认知之中 , 声波的传播过程就像是“一个波浪” , 类似于这样 。
但事实上并不是 , 声波的传播其实是以纵波的形式进行
它是一个处于“正常压强”中 , 上下波动的“压力波” 。
压力波的振幅越高 , 波长就会越短 , 音高则会变高 , 我们常会用“赫兹”来计量振幅的频率 , 我们耳朵的构造 , 所能听到的频率在20赫兹到20000赫兹之间 , 不过每个人的听觉底线并不相同 。
有的人可以听到低于20赫兹的声音和高于20000赫兹的声音 , 但是超过20000赫兹的声音 , 对我们的身体并不健康 。
当你听到超过20000赫兹的声音时 , 就会感觉各种不同的噪音灌入你的耳朵之中 , 这会引起头晕、耳鸣等等一系列不适的反应 。
因此按照常理来讲 , 声音变大只有可能听不见 , 不可能会有“最大值” , 因为能量越大 , 振动越强 , 波长变短 , 声音就会越大 。
那么“最大的声音是194分贝”这种说法的根据是什么呢?
分贝在解答之前 , 我们首先要知道“分贝”的概念 , 分贝是用来测量声音的单位 , 它是以美国发明家亚历山大·格雷厄姆·贝尔 , 的名字而命名的 , 电话就是这名发明家的作品 。
在最开始的时候声音的单位是“贝尔” , 而不是现在的“分贝” , 但是贝尔的单位实在太过于粗略 , 单位太大了 , 不方便人们描述声音的响度 , 于是才定义了新的单位“分贝(db)” , 它全称为“decibel” , 它在拉丁文中的含义为“十分之一贝尔” 。
在拥有了它之后 , 人们可以更好地来形容声音的大小 , 并且将它们分为了以下几种程度 。
在这里要提一点:对于分贝单位的大小来讲 , 每增加10分贝 , 音量就会比之原来增加一倍 , 所以显示的数字虽小 , 但是它们却是完全不同的音量 , 因此不要小看194分贝 , 它所包含的能量非常大 。
为什么声音会有最大值在上述之中讲到 , 声音的传播需要“介质” , 因为声波的产生必须要借助“介质分子之间的碰撞” 。
而声音的大小则是介质的压强大小在基础状态中上下振荡的幅度 , 也就是“空气的挤压与拉伸” 。
当声压达到低压区的最理想状态“真空”时 , “真空”中并没有粒子 , 无法振荡 , 没办法产生声音 。
此时声波纵波的振荡达到了最低点 , 那么与之相对的最高点 , 也无法在变高 , 如果再高就不符合声波“平衡位置附近振动”的形成基础了 。
因此声音是有最大值的 , 并且是可以通过计算来得出 , 当振荡处于最低点达到真空时 , 此时的振幅等于标准大气压强(101325帕斯卡) 。
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