4-1 聲音是一種波動

• 當物體振動時，同時伴隨聲音的產生。當 振動體不再振動時，聲音也隨之停止。所以 從生活的觀察中可以歸納出：聲音是由物體 的振動所引起。

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• 聲音須經由介質來傳播。當玻璃罩內的空氣被抽走，我們就聽不到鈴聲了。

• 當物體振動時，造成了周圍 介質的擾動，藉由介質的傳 動過程，將振動的能量傳遞 出去。

4-1 聲音是一種波動

• 聲波在不同介質中的傳播速率並不相同。 一般說來： v 固體 > v 液體 > v 氣體

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介 質 聲速 (m/s)

介 質 聲速 (m/s)

空氣 343 橡木 3850

淡水 1485 玻璃 5170

海水 1520 銅 3810

水銀 1450 鋼 5200

鉛 1190 鋁 5100

4-1 聲音是一種波動

• 聲波在空氣中傳播時，與當時的風速、溫度 及溼度都有關係。

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• 在乾燥無風的空氣中， 0oC 時的聲速為 331

m/s 。氣溫每升高 1oC ，聲速增加 0.6m/s 。

v=331 + 0.6 t

若空氣中聲速為 340m/s ，則人可聽到聲音的波長範圍為何 ?

4-1 聲音是一種波動

• 聲波在空氣中的傳播5 of 14

1. 當音叉兩股向外擴張時，外側 空氣受到擠壓形成密部。2. 當音叉兩股向內收縮時，外側 空氣較稀薄，形成疏部。3. 音叉連續來回振動時，外側空氣不斷地被擾動， 形成疏密相間的連續週期波。

4-1 聲音是一種波動

• 頻率的定義：每秒內振動的次數，以 f 表示。

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•音叉來回振動一次，產生一個密部與疏部， 構成一個全波形，因此聲波的頻率和振動體 的頻率相同。

頻率的單位為 1/秒 (s-1) ，或稱「赫茲」 (Hz) 。

•空氣分子做一次振動所需的時間稱為週期， 以符號 T表示 (單位為秒 )。

•週期的倒數即是頻率：T

1f

4-1 聲音是一種波動

• 波動上的每一點偏離平衡位置的最大位移 稱為振幅，習慣上以符號 R 表示。

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•在一個週期的時間內，波前進的距離稱為 「波長」，以符號讀讀爛繨 表示。

R

R

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• 聲波的波速與介質的種類、狀態有關，和波長、 頻率無關。

• 因為(t)時間(L)距離

v速率

而波動在一個週期 (T) 的時間內前進了一個波長 ()

fT

v

重要公式，務必充分瞭解！

•由於 v=f‧ ，且波速不受波長、頻率影響， 所以波長與頻率有反比的關係。

4-1 聲音是一種波動

• 當聲波在空氣中傳播時，由於空氣分子的 振動方向和聲波前進的方向平行，所以在 空氣中傳播的聲波屬於縱波。

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• 傳遞的聲波中，其疏密部分的空氣壓力不同 ，密部壓力大，疏部壓力小。因此聲波在其 傳播的路徑上，造成空氣壓力的變化，但是 變化的幅度很小。

4-1 聲音是一種波動

• 耳朵的構造如右圖所示，分成 外耳、中耳和內耳三部分。

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• 聲波使鼓膜做相同頻率的振動 ，此振動再經由中耳的鎚骨、 砧骨、鐙骨的槓桿作用，傳至 緊接鐙骨的卵圓窗。

• 鼓膜上所受的壓力傳至卵圓窗薄膜時，壓力訊號 被放大約 30倍。卵圓窗的薄膜振動傳入耳蝸內， 刺激聽覺神經傳至大腦產生聽覺。

4-1 聲音是一種波動

• 人類耳朵所能聽到的頻率範圍約在 20至 20000 赫茲，稱為「可聞聲」。

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• 當物體振動時，低於 20 赫茲的聲音稱為 「次聲 」；超過 20000 赫茲的聲波，人耳 無法聽到，則稱為「超聲波」。

• 利用超聲波的高頻振動可作為洗淨和焊接 小物件之用。除以上所言，你認為超聲波還有什麼用途 ?

4-1 聲音是一種波動

• 由於聲波的傳播是從聲源處往四周散開， 所以聲音的強度隨傳播距離的增加而減弱。

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• 就同長的傳播距離而言，以在空氣中傳播的 聲音強度衰減最大，其次為液體，在固體中 則最小。

課本在這段說明中，舉了哪些例子 ? 想想看，還有其他例子嗎 ?

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數位資訊以　0 　和　1 　兩種位元所組成的二進位數來儲存或傳送。一電腦所輸出的電壓訊號為 000010000100001...的二進位週期性數列，其中　0 　和　1各表示一個位元，而輸出的電壓與時間的關係如下圖所示。若該電腦以　9600 　位元 / 秒的速率將此訊息傳送至喇叭播放，則下列何者最接近喇叭所發出的聲音頻率？　(Ａ )9600Hz 　(Ｂ )4900Hz　(Ｃ )1920Hz 　(Ｄ )960Hz 　(Ｅ )480Hz 。〔 94. 學測〕

解： (C ）

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