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第58章 潺潺的溪水声会“逃跑”

春天来了,不少小朋友会跟随父母出去郊游,野外山清水秀的景色是多么诱人呀!忽然,耳边传来潺潺的溪水声,放眼望去只看到一片树丛,这声音是怎么来的呢?绕过这片树丛的掩映,你会看到一条小溪在山间流淌。原来溪水流淌的声音是通过空气“逃跑”了,传入了你的耳朵。

但空气是怎样把声音传播到各处去呢?

声音的传播可以与水面上波浪的传播相比,如果把石块投入水中,水面上立即出现一圈一图的圆形波纹,从石块投入的地方为中心,越来越远地向外扩散着。初看好像是水随着波浪向外运动着,但是从浮在水面上的木片或树叶看来,并不是那么回事。树叶在原位置的上下振动着,并不随着波浪移动到别的地方去。当波浪升起来的时候,树叶就上升到浪头上,当浪头过去的时候,树叶又在原位置降落,就这样时起时伏,并不随着波形的前进而去。这样,我们想象到水也是和树叶一样,在原位置的上下振动着,并不是随着波浪向外运动的。当水向上升起时,就形成像山峰似的浪头,这浪头叫做波峰,在水下降时形成的凹谷叫做波谷。波峰和邻近的波峰间的距离是一定的,并且等于二个邻近的波谷和波谷间的距离,这距离叫做波长。

声波的传播在某些方面可以跟水面上波浪的传播相比拟,不过在声波的传播中振动的不是水而是空气,引起空气振动的物体不是石头而是发声的物体,例如流淌的小溪。人们的耳朵听到的声音,是由传播介质的分子运动进行传播的。当声源振动时,会把邻近的空气分子推到一起,并且压缩这些分子,使得这些分子变得稠密;而当声源向反方向振动时,又会使邻近的空气分子变得稀疏起来,因此,这时而稠密、时而稀疏的波动传播开来,就成为声波。

声波的传播速度取决于构成介质的分子的结构状况。由于介质分子的情况不一样,因此,声音在不同的介质中的传播速度也就不一样。

在空气中,由于分子彼此相隔很远,几乎互不干扰,它们之间的被压缩或被稀疏是通过间接周期的运动而完成,但分子之间彼此分开。因此,声音在空气中传播的速度就比较慢。在20℃和标准大气压下,声音每秒钟可传播344米。在液体中,分子是互相接触的。因此,压缩与稀疏的周期变化传播较快。这就使声波在液体中传播的速度要高于在空气中的传播速度。声波在水中的传播速度大约是每秒钟1450米。在固体中,分子都是比较稳固地保持在各自的位置上,它们保持得越稳固,被挤压到一起时弹回的速度就越快。因此,声音在固体中传播则比在液体中传播还要快。声音在固体中传播,尤其是在刚性固体中传播的速度最快。例如,声波在钢铁中每秒钟传播约5000米。

科学小链接

回声

声波在传播过程中,碰到大的反射面(如建筑物的墙壁等)时在界面将发生反射,人们把能够与原声区分开的反射声波叫做回声。人耳能辨别出回声的条件是反射声具有足够大的声强,并且与原声的时差须大于0.1秒。当反射面的尺寸远大于入射声波长时,听到的回声最清楚。

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