八年級物理上冊2.1《我們怎樣聽見聲音》拓展資料：聲學及其特點素材(新版)粵教滬版

1、聲學及其特點聲學是研究媒質(zhì)中聲波的產(chǎn)生、傳播、接收、性質(zhì)及其與其他物質(zhì)相互作用的科學。聲學是經(jīng)典物理學中歷史最悠久而當前仍在前沿的一個分支學科。 因而它既古老而又頗 具年輕活力。聲學是物理學中很早就得到發(fā)展的學科。 聲音是自然界中非常普遍、 直觀的現(xiàn)象， 它很 早就被人們所認識， 無論是中國還是古代希臘， 對聲音、 特別是在音律方面都有相當?shù)难芯俊?我國在 34003400多年以前的商代對樂器的制造和樂律學就已有豐富的知識， 以后在聲音的產(chǎn)生、 傳播、樂器制造、 樂律學以及建筑和生產(chǎn)技術中聲學效應的應用等方面， 都有許多豐富的經(jīng) 驗總結(jié)和卓越的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。國外對聲的研究亦開始得很早， 早在公元

2、前 500500 年，畢達哥拉 斯就研究了音階與和聲問題，而對聲學的系統(tǒng)研究則始于 1717 世紀初伽利略對單擺周期和物 體振動的研究。 1717 世紀牛頓力學形成，把聲學現(xiàn)象和機械運動統(tǒng)一起來，促進了聲學的發(fā) 展。聲學的基本理論早在 1919 世紀中葉就已相當完善，當時許多優(yōu)秀的數(shù)學家、物理學家都 對它作出過卓越的貢獻。 18771877 年英國物理學家瑞利( LordLord JohnJohnWilliamWilliam RayleighRayleigh ， 1842184219191919 )發(fā)表巨著聲學原理 集其大成，使聲學成為物理學中一門嚴謹?shù)南鄬Κ毩⒌?分支學科，并由此拉開了現(xiàn)代聲

3、學的序幕。聲學又是當前物理學中最活躍的學科之一。 聲學日益密切地同聲多種領域的現(xiàn)代科學技 術緊密聯(lián)系， 形成眾多的相對獨立的分支學科， 從最早形成的建筑聲學、 電聲學直到目前仍 在“定型”的“分子量子聲學”、“等離子體聲學”和“地聲學”等等，目前已超過2020個，并且還有新的分支在不斷產(chǎn)生。 其中不僅涉及包括生命科學在內(nèi)的幾乎所有主要的基礎 自然科學，還在相當程度上涉及若干人文科學。 這種廣泛性在物理學的其它學科中，甚至在整個自然科學中也是不多見的。在發(fā)展初期，聲學原是為聽覺服務的。理論上，聲學研究聲的產(chǎn)生、傳播和接收；應用 上，聲學研究如何獲得悅耳的音響效果， 如何避免妨礙健康和影響工作的噪

4、聲， 如何提高樂 器和電聲儀器的音質(zhì)等等。 隨著科學技術的發(fā)展， 人們發(fā)現(xiàn)聲波的很多特性和作用， 有的對 聽覺有影響，有的雖然對聽覺并無影響， 但對科學研究和生產(chǎn)技術卻很重要，例如，利用聲 的傳播特性來研究媒質(zhì)的微觀結(jié)構， 利用聲的作用來促進化學反應等等。 因此， 在近代聲學 中，一方面為聽覺服務的研究和應用得到了進一步的發(fā)展， 另一方面也開展了許多有關物理、 化學、 工程技術方面的研究和應用。 聲的概2念不再局限在聽覺范圍以內(nèi)， 聲振動和聲波有更 廣泛的含義，幾乎就是機械振動和機械波的同義詞了。自然界從宏觀世界到微觀世界， 從簡單的機械運動到復雜的生命運動， 從工程技術到醫(yī) 學、生物學，從衣

5、食住行到語言、音樂、藝術，都是現(xiàn)代聲學研究和應用的領域。聲學的分支可以歸納為如下幾個方面：從頻率上看，最早被人認識的自然是人耳能聽到的“可聽聲”，即頻率在20Hz20Hz20000Hz20000Hz 的聲波，它們涉及語言、音樂、房間音質(zhì)、噪聲等，分別對應于語言聲學、音樂聲 學、房間聲學以及噪聲控制；另外還涉及人的聽覺和生物發(fā)聲，對應有生理聲學、心理聲學和生物聲學；還有人耳聽不到的聲音，一是頻率高于可聽聲上限的，即頻率超過20000Hz20000Hz的聲音，有“超聲學”，頻率超過 500MHz500MHz 的超聲稱為“特超聲”，其對應的波長約為10108m m 量級，已可與分子大小相比擬，因而對

6、應的“特超聲學”也稱為“微波聲學”或“分子聲 學”。超聲的頻率還可以高 101014HzHz。二是頻率低于可聽聲下限的，即是頻率低于20Hz20Hz 的聲音，對應有“次聲學”， 隨著次聲頻率的繼續(xù)下降， 次聲波將從一般聲波變?yōu)椤奥曋亓Σā保?這時必須考慮重力場的作用； 頻率繼續(xù)下降以至變?yōu)椤皟?nèi)重力波”， 這時的波將完全由重力 支配。次聲的頻率還可以低至 104HZ。需要說明的是，從聲波的特性和作用來看， 所謂 20Hz20Hz 和 20000Hz20000Hz 并不是明確的分界線。例如頻率較高的可聽聲波，已具有超聲波的某些特性和作 用，因此在超聲技術的研究領域內(nèi)，也常包括高頻可聽聲波的特性和作用的研究。從振幅上看， 有振幅足夠小的一般聲學， 也可稱為“線性 （化）聲學”， 有大振幅的“非 線性聲學”。從傳聲的媒質(zhì)上看， 有以空氣為媒質(zhì)的“空氣聲學”； 還有“大氣聲學”， 它與空氣聲 學不同的是，它主要研究大范圍內(nèi)開闊大氣中的聲現(xiàn)象；有以海水和地殼為媒質(zhì)的“水聲 學”和“地聲學”；在物質(zhì)第四態(tài)的等離子體中， 同樣存在聲現(xiàn)象，為此， 一門尚未成型的 新分支“等離子體聲學”正應運而生。從聲與其它運動形式的關系來看