聲波傳播

文/晶晶 |2026.03.09
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圖/123RF

文/晶晶

你曾過聽樓下社區廣播的聲音,但聽得並不清楚嗎?明明聲音也不小,為什麼聽不清楚呢?

讓我們先概略理解一下「波動」的概念:波動傳遞的是能量與動量,而介質不隨波前進,只在原處振動。那麼到底波動分那些類?我們先要知道波動依照是否有介質來分類:例如機械波需要介質才能傳播的,包括聲波、繩波、水波。又如電磁波就不需要介質傳播,包含光與無線電波等。

現在我們依介質依振動方向來分類,當介質方向與波前進方向垂直時,屬於橫波(高低波);當介質方向與波前進方向平行時,屬於縱波(疏密波),而聲波就是一種縱波。

產生傳播 改變聲音

好了,有些基本概念後,再來談談卡拉OK唱歌時,有的人聲音大、有的聲音小;有的聲音高、有的聲音低;有的好聽、有的不好聽。你知道為什麼嗎?這跟聲音的產生與傳播有關。

聲音的產生有一定的條件,是由發聲體快速振動壓縮空氣,造成鄰近空氣作疏密相間的運動,剛也提到聲波傳播需要介質、屬於縱波,因此空氣振動方向與聲波傳播方向平行,不過介質分子只在原地附近做來回週期性振動,其中空氣密度大的部位稱為密部,空氣密度小的部位稱為疏部。

至於聲波屬於需要介質的力學波,因此聲波在固態、液態以及氣態都能傳播,只是在固態介值中傳播最快、液態次之,氣態最慢。現在我們能明辨日常生活中交談的聲波介質是空氣!

聲音傳遞 有 3 要素

其中,聲波傳播有3要素,包含音量、音調與音色:所謂的「音量響度」,是指單位面積單位時間內接收到的聲波能量,並且可以用分貝作為音量的單位,其中人耳可聽見的最小聲音定義為零分貝,若聲音強度每增10倍則聲音強度級數增加10。

所謂「音調頻率」指的是聲音的高低,也就是聲音的頻率。人類的耳朵能聽到的頻率範圍為20赫茲到2萬赫茲,頻率大於2萬赫茲的聲波為超聲波,頻率小於20赫茲的聲波為聲下波,所以不論是超聲波或是聲下波,我們人類都是聽不見的喲。

另外,「音色音頻」就是聲音的特色與聲波的波形。有關不同的發音體有它獨特的發音特性,藉由各種聲音所表現的不同音色,可判斷是哪一種發音體所發出的聲音,這就是所謂聲音的辨識度。我們也可利用APP來進行聲紋分析,也就是聲音波形的分析,有機會還可以試試看好聽跟難聽聲音之間波形的差異囉!

有這些基本概念後,相信當我們聽到聲音變化,自會有概略的理解囉。

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