鸟儿的叫声,风吹过树叶的声音,孩子的吵闹声,汽车的轰鸣声,声音紧紧把我们包围。声音有一个最基本的特质:它以波的形式传播。每个声波都有它的来源及旅程。
物体(声源、发声体)产生的振动使附近的空气粒子产生同样的振动,这些粒子把振动又传递到其他粒子,这样连续传递直到最初的能量渐渐耗尽。压力向邻近空气传播的过程产生我们所说的声波。风声是空气振动发声,鼓靠鼓面振动发声。
首先,声波是一种波动,声源发出声音后要经过一定的介质才能向外传播,即声波是依靠介质的质点振动传递声能的。当介质发生变化(包括介质材料的变化,密度及温度的变化等)时,声音的传播也会随之发生变化,例如声速改变,传播方向改变等。声波的传播需要介质,一切固体、液体、气体都可以作为介质。一般情况下,声音在固体中传得最快,气体中最慢(软木除外)。声波在大气和液体介质中是纵波,在固体介质中既有纵波也有横波。声波在真空中无法传播,这是因为真空中缺乏产生传播振动的物质。比如月球表面是没有空气存在的,即使两位宇航员就处于正对面,他们也无法听到对方的声音。
通常情况下,人耳能听到的声波频率为20赫兹~20千赫,被称为可听声。频率低于20赫兹的声波称为次声波或超低声;频率20千赫~1吉赫的声波称为超声波;频率大于1吉赫的声波称为特超声或微波超声。每个物体都有独特的声波频率和波长,这使声波成为人们认识世界万物的重要信息来源之一。
“姑苏城外寒山寺,夜半钟声到客船。” 古刹的钟声为何能从遥远的山上传到客船上呢?这是因为声波在空气中传播时很容易受到风和温度的影响。
在1个标准大气压下,气温为15℃时,声波的速度(声速)约为340米/秒。顺风时声波速度更快,传播距离也更远,逆风时则相反。
在众多的介质变化中,空气温度的变化将会使声速发生改变,这种变化具体表现为:声音在高温空气中传播得更快(温度高,作为传播介质的气体分子越活跃,声波传播越快),其速度与热力学温度的平方根成正比。声波在空气中的速度随温度的变化而变化,温度每上升/下降5℃,声音速度也将提高/降低3米/秒。声速的改变,将使声波向温度低的一侧弯曲。
由于寺内温度较高,江面气温较低,且当天夜里可能是顺风,所以钟声能传到船上。俗话说“隔墙有耳”,则是因为声波的衍射。