聲波

---

簡介

聲波指的是空氣中一種簡單的壓力變化，主要由空氣分子運動產生。空氣的振動將聲音從聲源傳遞出去，並具有特定的頻率和振幅。

波長也是聲音訊率的一個決定因素。除了分子運動外，還表示聲波的頻率以及聲波的振幅。

• 人耳可以聽到頻率在 20 到 20000 赫茲之間的聲波。為了傳播，聲音需要傳播介質才能將聲音從聲源傳遞到另一個介質。

什麼是聲波？

聲波指的是從聲源傳播的能量引起的特定擾動模式。

圖 1：聲波視覺化

聲音的能量以聲波的形式傳播。兩種常見的聲波型別是“橫波”和“縱波”（Nikolić & Said-Houari，2021）。

當聲波穿過複雜方向時，通常會產生“橫波”。如果振動平行傳播，則運動也以縱波的形式傳播。

聲波的特性

圖 2：聲波特性

聲波也分為兩類：機械波和電磁波。

“電磁聲波”同時具有電磁特性，有助於將聲波傳輸到另一個位置或介質，而機械波需要介質才能將聲能傳輸到另一個位置或介質（Latha 等人，2020）。

“電磁聲波”可以在任何介質都不可用的真空中傳播。此外，這種型別的波根本不需要任何傳輸介質來傳播和傳輸聲能。

聲波的特徵

聲波的特徵包括一種屬於高密度的壓縮型別。聲波的壓縮指的是聲波的波峰，而稀疏指的是波的低密度部分。雖然壓縮和稀疏看起來不像聲波，但它仍然是聲波的重要組成部分。為了測量聲波的波長，這兩個粒子非常重要（Kim 等人，2020）。

聲波的另一個特徵是頻率，它指的是表示每秒傳輸的聲波數量的數字。**赫茲 (Hz) 是測量聲波頻率的單位**。

聲波的介質

圖 3：聲音的波長

• 有兩種不同的介質，例如縱波指的是平行方向。在這些介質中，波透過彈簧玩具向該位置傳播。橫波是另一種波介質，其中振動相對於運動波轉動 90 度（Li 等人，2022）。
• 聲波的另一個重要部分是聲音的振幅，它指的是最大擾動的大小。它也是一種能量測量形式。較高的幅度水平表示較高的聲能。

聲波的應用

例如，在說話時，聲帶會產生波的振動，並藉助空氣分子的運動傳遞到目的地。此外，在演奏樂器時，聲音的來源是琴絃或樂器的表面。例如，無線電的頻率為 60 赫茲，指的是每秒透過特定介質轉換的 60 個聲波（Rivet 等人，2018）。聲波的頻率可以用公式“F = 1/T”來測量，其中 F 指的是頻率，t 指的是聲音傳播到另一個位置或介質所需的時間。

結論

聲波的速度是聲波的另一個重要部分，它指的是聲波透過特定介質所需時間的比率。用於測量聲速的公式為“C = d/t”，其中 d 指的是聲波傳播的距離，r 指的是傳播該距離的總時間。聲波是一種由物體產生、傳播並被另一個物體接收的機械波。振動物體主要產生聲波。

常見問題

Q1. 什麼是聲音反射？

聲音反射指的是聲音從阻力介質反射回來。粒子的相互作用主要由振動波產生，使聲音能夠傳播到另一種介質或將一個位置傳輸到其他位置。

Q2. 在哪些介質中聲速最高和最低？

在水中，聲波的速度約為 1481 m/s，而在空氣中，速度降至 343.2 m/s。在銅介質中，聲速最高，超過 4600 m/s。

Q3. 什麼是聲音的混響？

聲音的混響指的是反射面。例如，機械聲波無法透過真空傳播到另一個位置或介質，因為它非常依賴於其他粒子作為能量傳輸的手段。

Q4. 什麼是聲音的波長？

從一個壓縮到另一個壓縮或從一個稀疏到另一個稀疏的兩個部分之間的內部距離被認為是聲音的波長。從聲音的連續波峰保持的距離稱為波長。

參考文獻

期刊

Kim，J. Y.，Kang，Y. E.，Lee，S. I.，Kim，J. A.，Muthusamy，M. 和 Jeong，M. J.（2020）。聲波影響紫花苜蓿、甘藍和蘿蔔芽菜中總黃酮含量。《食品與農業科學雜誌》，100（1），431-440。檢索自：https://ejchem.journals.ekb.eg

Latha，C. J.，Sankriti，R.，David，A. 和 Srivel，R.（2020）。基於物聯網的超聲波水聲淨化工藝。《測試工程與管理》，Mattingley 出版公司，Inc. ISSN，0193-4120。檢索自：https://www.academia.edu

Li，F.，Cao，H.，Jia，Y.，Guo，Y. 和 Qiu，J.（2022）。強聲波與氣溶膠液滴的相互作用：數值模擬。《水》，14（10），1661。檢索自：https://www.mdpi.com

Nikolić，V. 和 Said-Houari，B.（2021）。無粘性介質中具有熱和分子弛豫的非線性聲波的漸近行為。《非線性分析：真實世界應用》，62，103384。檢索自：https://arxiv.org

Rivet，E.，Brandstötter，A.，Makris，K. G.，Lissek，H.，Rotter，S. 和 Fleury，R.（2018）。非厄米無序介質中的恆壓聲波。《自然物理學》，14（9），942-947。檢索自：https://opg.optica.org

網站

pasco（2022）。關於聲波。檢索自：https://www.pasco.com

sciencelearn（2022）。關於聲音——聲波的視覺化。檢索自：https://www.sciencelearn.org.nz [檢索日期：2022 年 6 月 17 日]