空氣中的各種聲音,不管它們具有何種形式,都是由於物體的振動所引起的:敲鼓時聽到了鼓聲,同時能摸到鼓面的振動;人能講話是由於喉嚨聲帶的振動;汽笛聲、噴氣飛機的轟鳴聲,是因為排氣時氣體振動而產生的。總之,物體的振動是產生聲音的根源,發出聲音的物體稱為聲源。聲源發出的聲音必須通過中間媒質才能傳播出去,人們最熟悉的傳聲媒質就是空氣,除了氣體外,液體和固體也都能傳播聲音。振動在媒質中傳播的速度叫聲速,在任壹種媒質中的聲速取決於該媒質的彈性和密度,因此,聲音在不同媒質中傳播的速度是不同的:在液體和固體中的傳播速度壹般要比在空氣中快得多,例如在水中聲速為
1450m/s
,而在銅中則為
5000m/s
。聲音在空氣中的傳播速度還隨空氣溫度的升高而增加。
向前推進著的空氣振動稱為聲波,有聲波傳播的空間叫聲場。當聲振動在空氣中傳播時空氣質點並不被帶走,它只是在原來位置附近來回振動,所以聲音的傳播是指振動的傳遞。如果物體振動的幅度隨時間的變化如正弦曲線那樣,那麽這種振動稱為簡諧振動,物體作簡諧振動時周圍的空氣質點也作簡揩振動。物體離開靜止位置的距離稱位移χ,最大的位移叫振幅α,簡諧振動位移與時間的關系表示為χ=αsin(2πft+φ),其中f為頻率,(2πft+φ
)
叫簡諧振動的位相角,它是決定物體運動狀態的重要物理量,振幅α的大小決定了聲音的強弱。
物體在每秒內振動的次數稱為頻率,單位為赫茲
(hz)。每秒鐘振動的次數愈多,其頻率愈高,人耳聽到的聲音就愈尖或者說音調愈高。人耳並不是對所有頻率的振動都能感受到的。壹般說來,人耳只能聽到頻率為20~20000hz
的聲音,通常把這壹頻率範圍的聲音叫音頻聲。低於
20hz
的聲音叫次聲,高於
20000hz
的聲音叫超聲。次聲和超聲人耳都不能聽到,但有壹些動物卻能聽到,例如老鼠能聽到次聲,蝙蝠能感受到超聲。
聲波中兩個相鄰的壓縮區或膨脹區之間的距離稱為波長λ,單位為米(m)
。波長是聲音在壹個周期的時間中所行進的距離。波長和頻率成反比,頻率愈高、波長愈短;頻率愈低,波長愈長。