​声音是怎么传播的(声音是怎么传播的课后反思)

声音是怎么传播的(声音是怎么传播的课后反思)

事实上，迄今为止，关于声音的传播机制，还是不很清楚的。教科书上说了，声音是靠介质传播的，在真空中无法传播，这是事实。

但是，此类说法隐含着“真空是虚无”，是不符合事实的。因为，就物理逻辑而言，既然真空是存在的，就一定是物质的，有质量有能量有密度，即：真空不可能是虚无的。

真空就是空间，是一种场介质。不过，由于真空介质的场量子频率很高而波长太短，承载不住大尺度声子，好比一粒芝麻托不住一个西瓜，不适合传播“f=20~2×10⁴赫兹”声频。

场量子的频率有多高呢？普朗克卫星轨道附近的超真空环境之背景微波的场量子或光子参数：波长λ=7.35厘米，频率高达“f=4×10⁹赫兹”，是声频的20万倍。

有一点必须明确，声音归根结底是通过光子传播的，因为声源的动能只能经由光子来传播。

声音传播机制：声源震荡→推压光子→光子推压光子→光子推压声子→声子推压听神经。

理由是：声子之间隔着巨大的“真空带”，而声能又只能通过光子来传递，不可能出现隔空打牛的超距作用，下面以空气介质为例说明。

估算空气分子只间的间隙(真空带)尺度

已知，标准状态下的空气密度ρ=1.29kg/m³，设空气分子主要是氮气(N₂)，

氮气分子质量：m=28u=4.65×10⁻²⁶千克。

氮气分子半径：r≈0.1纳米V

氮气分子体积：V=4.2r³=4.2×10⁻³⁰米³，

22.4升氮气分子数：N=6.02×10²³。

1立米分子数：n=(1000/22.4)N=2.69×10²⁵。

氮分子实有体积：V₁=nVi=0.2分米³

真空场占有体积：V₂=1-V₁=999.8分米³

真空场是氮气分子的体积比：V₂/V₁=4999倍。

可见，空气中的分子之间的真空场是非常广阔的。声能在空气介质中的传播，不可能是空气分子之间的裸接触，而是以光子为传播子的。

现在我们来计算以下，电动机噪音激发空气中真空场的电磁波与声波的波长与频率。

设电动机转速ω=3000转/分钟=50转/秒，转子半径r=0.1米。线速度v=2πrω=31.4米/秒。

场效应方程λ=2hc/m₀v²=ξ/v²，ξ=4.37×10⁵，计算电动机噪音激发的电磁波波长与频率。

λ=ξ/v²=4.37×10⁵/31.4²=443米。

f=3.44×10⁶赫兹，是最高音频的17.2倍。

波速取决于介质类型。空气的音速，取决于空气分子(声子)的震荡速度，与声源功率无关。空气传声的音量与声源功率有关。

由于场量子体积占比，远远大于声子的体积占比，因此，震源可同时激发机械波与电磁波两种波型：

机械波：声源→光子→声子→光子→声子→

电磁波：声源→光子→光子→光子→光子→

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

弹奏音乐的高脚杯

一个科学实验带你了解声音怎么传播的

在骨传导耳机的实验里

我们知道了声音是一种振动产生的波

振动真的能产生声音么？

小开心给爸爸提要求了

能不能做个振动产生声音的实验

这样小开心才能相信这是真的

喜爱音乐的开心爸爸

用了家里常见的物品

展示了振动产生声音

一起来看一下吧

—会唱歌的高脚杯—

碗 1个

清水 1份

高脚杯 2个

第一步

将清水倒入高脚杯

第二步

手指沾上清水然后来回摩擦杯口

你会看到什么？

听见什么？

第三步

如果杯中水量不同

我们摩擦的发出的声音也会变的不同

第四步

如果不装水的杯子呢？

是不是还能发出声音呢？

手要沾水

摩擦的时候最好按住高脚杯防止杯子倒下

用沾了水的手摩擦杯子

杯子因摩擦产生振动

会发出声音

如果在旁边放另外一个杯子

摩擦杯子产生的声音

通过振动传递到旁边的水杯上

旁边的水杯也会跟着振动让牙签掉落水中

这就是共振的力量

如果共振的频率正好和玻璃杯破碎的频率一样

甚至可以振碎玻璃杯

在杯子里加上不同的水

发出的声音是不一样的

如果你对声音很敏感

甚至可以用装了不同水的杯子演奏音乐