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声音こわね

波動はどう現象げんしょう

声音こわね动产せいてきこえつうかい气体固体こたい液体えきたい)传播并能ひとある动物听觉器官きかん所感しょかん知的ちてきなみ现象。

利用りよう其振动的薄膜うすまく以产せい声音こわね
红:つぎごえなみ、蓝:听声、绿:ちょうこえ

声音こわねてき频率一般いっぱんかい赫兹表示ひょうじ,记为Hz,ゆび每秒まいびょう钟周せいふるえ动的次数じすう。而ぶんようらい表示ひょうじ声音こわね强度きょうどてき单位,记为dB。

声音こわねいち种波动,とう演奏えんそう乐器はく一扇门或者敲击桌面时,声音こわねてき动会引起かい质——そら分子ぶんしゆう节奏てき动,使つかいしゅう围的そら气产せい疏密变化,形成けいせい疏密しょう间的纵波,这就产生りょうごえ,这种现象かい一直延续到振动消失为止。 声音こわね总可以被分解ぶんかい不同ふどう频率不同ふどう强度きょうど正弦せいげんてき叠加。这种变换(ある分解ぶんかいてき过程,しょうでんたてかのう变换よし此,一般的声音总是包含一定的频率范围。ひとみみ以听到てき声音こわねてき频率范围ざい20いた2まん赫兹(Hz)间。こう于这个范围的动称为ちょうこえ,而低于这一范围的称为つぎごえなみ

文言もんごん文中ぶんちゅう,“こえとくゆび人声ひとごえ,而“おととくゆび其他声音こわね;而在现代汉语ちゅう,“こえあずかおと意思いしやめ混同こんどう为“声音こわね”,并简しょう为“こえあるおと”,而文言文げんぶんちゅうこえざい现代汉语ちゅうしょう为“人声ひとごえ”。にち语中则仍保留ほりゅう文言もんごん文中ぶんちゅうてき别。

こえがく

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こえがく一个跨领域的科学,研究けんきゅうてき声音こわね动产せいてきこえつうかいそらある固体こたい液体えきたい)传播并能ひとある动物听觉器官きかん所感しょかん知的ちてきなみ现象。

声音こわねてき频率一般いっぱんかい赫兹表示ひょうじ,记为Hz,ゆび每秒まいびょう锺周液体えきたい固体こたいてきつくえ械波,包括ほうかつ动、声音こわねちょう音波おんぱ音波おんぱとうこえがく中和ちゅうわ工程こうていゆう关的份称为こえがく工程こうていえいacoustical engineering[1]かず负责录音、声音こわね处理、こんおん及声おん复制てきおと响工ほど不同ふどう

こえがくてき应用几乎ざい现代社会しゃかいてきまい个层めんゆう关,其子领域包括ほうかつ航空こうくうごえがくえいaeroacoustics声音こわね信号しんごう处理けん筑声がく生物せいぶつごえがくえいbioacoustics电子ごえがくえいelectro-acoustics环境ごえがくえいenvironmental noiseおと乐声がく噪音ひかえせいえいnoise control心理しんりごえがく说话ちょう音波おんぱ水下みぞおちごえがくえいunderwater acoustics[2]

物理ぶつりがく

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とう物体ぶったい动时,どう时伴ずい声音こわねてき产生。とう动体さい动时,声音こわね也随停止ていし所以ゆえん生活せいかつてき观察ちゅう以归纳出:声音こわねよし物体ぶったいてき动所引起。

传播

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いん为声おんいち种机械波,拥有动传播的せい质,れい频率なみ反射はんしゃおりしゃ干涉かんしょう绕射ひとし

  • 声音こわねてき传播也与温度おんどゆう关,声音こわねざい热空气中てき传播速度そくどざいひやそら气中てき传播速度そくどかい
  • 声音こわねざい传播还与あい对运动ゆう关,音速おんそくしょう对于静止せいしかい质而げんてきいん此若かい质和观察しゃゆうしょう对运动,则声おん抵达てき时间则要こう虑相对运动。
  • おと频在不同ふどうあい对运动状态时也会あらため变,详见勒效应
  • 声音こわねざい经过不同ふどう音速おんそくてき两个かい质面时会产生反射はんしゃおりれい如人めん对群やまよび喊,就可以听いた自己じこてきかいごえ
  • 干涉かんしょうてきれいれい如放けむり时若しゅう遭有具有ぐゆう周期しゅうきせいてきけん筑结构存在そんざい,则听しゃかいざいけむりばく炸声きさき听到一个有特殊频率的回声,此和こう谱和こう分光ぶんこう原理げんりしょうどう
  • 绕射てきれいとうぼう门开启一个小缝时,房内ぼうない所有しょゆうてきかく落都听得见由门缝传播进来てき声音こわね

音波おんぱてきせい质及特性とくせい

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かく种频りつてき正弦せいげん;下面かめんてきなみてき频率上面うわつらてきだかざい这里,水平すいへい方向ほうこう表示ひょうじ时间。

音波おんぱつね简化为正弦せいげん平面へいめんてき合成ごうせいかく平面へいめん以用以下いかてきせい质来描述:

ひとみみ感知かんちいたてき声音こわね,其频りつ范围为20 Hzへるついたり20,000 Hzへるつざい标准じょうしたてきそら气中,上述じょうじゅつ音波おんぱ对应てきなみ长从17 mいたり17 mm间。ゆう时音そく及其方向ほうこうかいよう速度そくどむかいりょうらい表示ひょうじ波数はすう方向ほうこう则会ようなみ表示ひょうじ

とう发音たいえつたんえつ细、えつ紧、えつうす时,おと调越だか、频率えつだいなみ长越たん;发音たいえつ长、えつあらえつまつこしあつし时,おと调越てい、频率えつしょうなみ长越长。

横波よこなみ也称为剪应りょくなみじょりょう上述じょうじゅつせい质外,还有へんせい,这个れつざい音波おんぱてきせい质中。

音速おんそく

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美国びくにかい军的F/A-18はちしき战斗おさむ击机速度そくど突破とっぱおんさわいんそら气周围压りょくてきくだていいん此水份凝结形成けいせいみずふけ汽锥そくひろしろうとく-かく劳尔てん[3][4]

音速おんそくまたしょうこえそく一般いっぱんらい说,音速おんそく 通常つうじょうかい质的不可ふか压缩りつあずか密度みつどゆう关,利用りよう连续かい质力がく经典力学りきがく导出下面かめんてき公式こうしき[5]

 

其中 これ不可ふか压缩りつ これ密度みつどよし此音そくずいちょかい质的不可ふか压缩りつ增加ぞうか而变かいずいちょかい质的密度みつど增加ぞうか而变慢。

对于一般的状态方程式,ざい经典力学りきがく适用范围ない音速おんそく 表示ひょうじなり[5]

 

此处へん微分びぶん针对绝热变化。

对于远离えき工作こうさくてんてき理想りそう气体,则有

 

しきちゅう

  • k绝热指数しすう气体てい压比热与ていよう热之そう原子げんし气体(包括ほうかつそら气)K=1.4
  • R气体常数じょうすうそら气为0.287kJ/(kg·K)
  • T为绝对温(K)

关于音速おんそくわか温度おんどざい20摄氏左右さゆう,还有一个非常实用的经验公式:c=331+0.6T(其中T为摄温度おんど)。[6][7]

音速おんそく跟介质的弹性りょう密度みつどゆう关,弹性りょう单位たい积物质的抗力こうりょくがた变量值,弹性りょうえつだいもの质间同形どうけい程度ていど处的相互そうご作用さようりょく就越だい而使加速度かそくど变大,声音こわね就传播的こしかいただしわか弹性りょうしょうどうこれ材料ざいりょう密度みつどこしだい则会使同形どうけい程度ていど处之间的加速度かそくどくだてい,导致声音こわね传播てき速度そくどくだていいん此声おん传播てき速度そくど两者みなしょう关。数学すうがく形式けいしき详见音速おんそく页面。摄氏0てきそら气中,声音こわねてき传播速度そくど331めーとる/びょうざい水中すいちゅうてき传播速度そくど1473めーとる/びょうざい铁中てき传播速度そくど5188めーとる/びょう

接收せっしゅう

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ひとみみ

声音こわねいち词在生理学せいりがく心理しんりがくうえてきてい义是ゆびだい脑所接收せっしゅういたてき声音こわね和物あえもの理学りがくてきてい义略ゆう异,心理しんりごえがく中有ちゅうう许多心理しんりがく和声わせいがくゆう关的研究けんきゅう过有时声おんただゆび频率ざいひと类或其他动物听觉范围えいhearing range内的ないてき[8]

にんなん器官きかんしょ接收せっしゅうてき声音こわね频率ゆう其范围限せいひと类的みみ朵一般只能听到约在20Hzいたり20,000 Hzへるつ(20kHzきろへるつ)范围ないてき声音こわね[9],其上げんかいずいねん增加ぞうか而降ひく[10]。其他もの动物てき听觉频率范围也有やゆうしょ不同ふどうぞういぬ以听いたちょう过40kHzきろへるつてき声音こわねただし无法听到40 Hzへるつ以下いかてき声音こわね不同ふどうぶつ种动物的ぶってき听觉频率范围如下:

  • 蝙蝠かわほり:1000~120000Hzへるつ
  • 海豚いるか:150~100000Hzへるつ
  • ねこ:60~65000Hzへるつ
  • いぬ:40~50000Hzへるつ[11]
  • ひと:20~20000Hzへるつ

动物重要じゅうよう感官かんかんちゅうてき听觉そく接收せっしゅう声音こわね。对动ぶつ而言,声音こわねゆう侦测危险、导航捕食ほしょく及沟どおりとう作用さよう地球ちきゅうてきだい气、みず及许おお自然しぜんかい现象(ぞうあめ、风、うみなみ地震じしん产生其独特どくとくてき声音こわねぞうかえる哺乳ほにゅう动物也都发展产生声音こわねてき器官きかんひと类的语言也是よし声音こわねらい传递,文化ぶんか重要じゅうようてきいち环,にん类也发展产生、录制、传送及播放声音こわねてきわざ术。

いん为人类耳朵听觉范围えいhearing rangeてき频率上限じょうげんかいずいねん龄而下降かこう,也就表示ひょうじねん轻人以听到てきだか频率声音こわねねん龄较だいてきじん一定いってい听得いたよし此有些设备故意こい发出ただゆうねん轻人以听到てきだか频率,制止せいしねん轻人集会しゅうかい,而不かいかげ响其他年たねん龄的じんしょうおんうつわ[12]

こえ

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声音こわねてき衡量
とくせい
符号ふごう
 こえ p, SPL,LPA
 粒子りゅうし速度そくど v, SVL
 粒子りゅうしうつり δでるた
 こえきょう I, SIL
 こえこうりつ P, SWL, LWA
 こえのう W
 こえのう密度みつど w
 暴露ばくろごえ E, SEL
 こえ阻抗 Z
 こえ AF
 传输损耗 TL

特定とくていかい质下てきこえ压是ゆびゆびこえつう过某种媒质时,ゆかり动所产生てき压强あらため变量,一般会考虑在不同时间或空间下,こえ压的ひとしかた(RMS)为其平均へいきん值。れい如空气中ごえ压均かた为1Pa(94dbSPLてき声音こわね表示ひょうじ其实际的压强かいざい(1atm-2Pa)及(1atm+2Pa)间变そくざい101323.6Pa及101326.4 Pa间变わか以压强的ごうてき观点らい上述じょうじゅつごえ造成ぞうせいてき压强变化很小,ただしわか频率ざいこええいAudio frequencyうち,此音却是ふるえみみよく聋,可能かのうかい造成ぞうせい听力损害てき程度ていど

よし于人みみ以感测的声音こわね振幅しんぷく范围较广,こえ压一般会表示为对数尺度,以ぶん表示ひょうじてきこえ压级SPLらい表示ひょうじこえ压级SPL以用L表示ひょうじてい义如

 

其中

p为声压的ひとしかた
 参考さんこうごえ压,一般用的参考声压是以ANSI S1.1-1994为准,ざいそら气中为20 µPa,ざい水中すいちゅう为1 µPa。わかぼつゆう指定していてき参考さんこうごえ压,ただゆう一个以分贝值表示的数值不能代表声压级。

いん为人みみてき响应りつかいずい频率而变こえ压一般会再对频率进行加权,使つかいごえ压的すう值更接近せっきんじんみみしょ接收せっしゅういたてき压力。くに际电こう员会てい义了几种权的かまちAえいA-weighting试著接近せっきんじんみみ对噪おんてきかん受值,A权的おん压一般会标示为dBでしべるA,C-权一般会用来量测最大值。

应用

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ちょうこえ

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ちょうこえ超越ちょうえつ人体じんたい听到てき频率,そくだい于20000赫兹ちょうこえ广泛应用于こう军事とうくだり业。ざいこう业上,常用じょうようちょうこえらいきよしあらい精密せいみつれいけん原理げんり利用りようちょうこえざいきよしあらいえきちゅう产生ふるえ荡波,使つかいきよしあらいえき产生まどか间的しょう气泡,从而冲洗れいけんてきまい个角落。军事じょうせんていようこえらい发现敌军てき舰船あずかせんていざい疗上,利用りようちょうこえ进行あらいきばちょうこえきも结石とう应用。

つぎごえなみ

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ゆかり火山かざんばく龙卷风かみなりたいとう许多灾害せい事件じけん发生ぜん都会とかい产生こえにん们就利用りよう这种まえ兆来预报灾害事件的发生。ざい军事じょう可用かよう利用りようかく试验火箭かせん运行とう产生てきつぎごえなみ获得しょう关的すうすえ

ゆう关次ごえなみ人体じんたいてき伤害,ゆう许多不同ふどうてき说法,ゆう媒体ばいたい认为ごえなみ以造成人せいじん员的伤亡[13]也有やゆう学者がくしゃ认为ざい实验ちゅうのう证明こえざい170dBでしべる以下いかてきつぎごえなみ对听觉、平衡へいこう器官きかんはい脏或しゃ其它ない脏有にんなにやぶ[14][15]ざい185~190dBでしべる左右さゆう人的じんてきみみまくかい破裂はれつ,这个ごえ压相とう于半个标なぞらえだい气压。

噪音污染

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ずい社会しゃかいてき进步,噪声污染やめ经成为社かい突显问题。すえ调查,噪音ごとじょうますいちふん贝,こう发病りつ增加ぞうか3%[16]かげ响人てきかみ经系统,使つかいじんきゅう躁、えきいかまたかいかげ睡眠すいみんれいじん难以いれねむ,过大てき噪音以令じんざいねむちゅう醒来,从而扰乱睡眠すいみん周期しゅうき造成ぞうせい睡眠すいみん不足ふそくあるかんじいたつかれ倦。40~50dBでしべるてき声音こわねかい睡眠すいみん,60~70dBでしべるかい扰学习,120dBでしべるあるさらだかかい导致みみつう,听力丧失。

かいおん

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声音こわねいち种波动,ぐういた障碍しょうがいぶつ时,ゆう些不かい物体ぶったい吸收きゅうしゅうゆう些则かい反射はんしゃかいらいしゃかいらいてき声音こわねしょうかいおん


あい关条

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参考さんこう资料

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  1. ^ ANSI S1.1-1994. American National Standard: Acoustic Terminology. Sec 3.03.
  2. ^ Acoustical Society of America. PACS 2010 Regular Edition—Acoustics Appendix. [22 May 2013]. (原始げんし内容ないようそん档于2013ねん5がつ14にち). 
  3. ^ APOD: 19 August 2007 – A Sonic Boom. [2014-07-08]. (原始げんし内容ないようそん档于2010-11-23). 
  4. ^ そん副本ふくほん. [2007-10-29]. (原始げんし内容ないようそん档于2007-10-29). 
  5. ^ 5.0 5.1 The Speed of Sound. Mathpages.com. [2014-07-07]. (原始げんし内容ないようそん档于2013-01-16). 
  6. ^ せんすう文化ぶんか; 张正颂; [国民こくみん营事业招こう]. 物理ぶつり講義こうぎ. せんすう文化ぶんか. 14 March 2014: 146– [2014-07-07]. ISBN 978-986-315-819-6. (原始げんし内容ないようそん档于2014-07-16). 
  7. ^ David A. Bies; Colin H. Hansen. Engineering Noise Control Theory and Practice, Fourth Edition. CRC Press. 26 June 2009: 18– [2014-07-07]. ISBN 978-0-203-87240-6. (原始げんし内容ないようそん档于2014-07-23). 
  8. ^ The American Heritage Dictionary of the English Language, Fourth Edition. Houghton Mifflin Company. 2000 [May 20, 2010]. (原始げんし内容ないようそん档于2008-06-25). 
  9. ^ Music, Physics and Engineering - HARRY F AUTOR OLSON - Google Books. Books.google.com. [2014-07-07]. 
  10. ^ 噪音あずか震動しんどう. 814.mnd.gov.tw. 2010-11-20 [2014-07-07]. (原始げんし内容ないようそん档于2014-07-15). 
  11. ^ いぬてき聽力ちょうりょく及頻りつ. Pet-love.com.tw. [2014-07-07]. (原始げんし内容ないようそん档于2020-11-30). 
  12. ^ FAQs | Mosquito teen deterrent. Compoundsecurity.co.uk. 2008-02-21 [2009-06-21]. (原始げんし内容ないようそん档于2010-10-24). 
  13. ^ こえ殺人さつじん於無がた無聲むせいてき恐怖きょうふ武器ぶき. Scitech.people.com.cn. [2014-07-07]. (原始げんし内容ないようそん档于2020-04-02). 
  14. ^ Jürgen Altmann: Acoustic Weapons - A Prospective Assessment. Science & Global Security, Volume 9, S. 165-234, 2001
  15. ^ 陈耀あきらかのうりん,陈景もと,骆文せい,刘秀红,杨瑞华,龚书あきらつぎごえ对大ねずみだい脑皮层超ほろ结构单胺氧化酶的かげ响. JOURNAL OF ENVIRONMENT AND HEALTH. Volume 21 (3), 2004.そん副本ふくほん (PDF). [2014-07-07]. (原始げんし内容ないよう (PDF)そん档于2015-06-17). 
  16. ^ とめ一个什么样的中国给未来:中国ちゅうごく环境警世けいせい. Books.google.com.tw. [2014-07-07]. (原始げんし内容ないようそん档于2020-06-08). 

延伸えんしん阅读

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[]

 钦定古今ここん图书集成しゅうせい·经济汇编·乐律てん·声音こわね》,出自しゅつじ陈梦かみなり古今ここん图书集成しゅうせい