【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎自學教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當于如今的初高中水平，其最大特點就是可用于“自學”。當然由于本書是大半個世紀前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎學生直接拿來自學。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎教育但卻很不扎實的學酥重新自修以查漏補缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學叢書』其實還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學基礎自學內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學的一條龍數(shù)理化自學教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因為6677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時遇到的奇特專業(yè)術語和計算模式的來由。另外就是6677版的版權風險極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認為6677版不失為一套不錯的自學教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時間，將『數(shù)理化自學叢書6677版』上傳成文字版。

第十六章聲學

§16-1聲音的發(fā)生和傳播

【01】聲音在人類生活中具有特殊重要的意義：例如，我們的語言就是由不同的聲音組成的，依靠它，我們才能夠交流思想，相互了解。

【02】聲學所要討論的是聽覺器官所感覺到的現(xiàn)象，它涉及的范圍很廣泛。在物理學中，我們只研究聲音怎樣發(fā)生，怎樣傳播以及它具有什么特性等問題。至于聽覺器官的構(gòu)造及其效用，以及為什么我們能夠有聲音的感覺等問題，那是生理學和心理學上的問題，不在我們討論范圍之內(nèi)。

【03】物體在振動時發(fā)生聲音。例如胡琴、琵琶等依靠弦的振動發(fā)聲，笛、簫等依靠空氣柱的振動發(fā)聲，鑼、鼓等依靠板或皮的振動發(fā)聲。仔細考察日常生活中聽到的各種聲音，都可以找出相當?shù)奈矬w在振動。這種振動的物體，我們就叫它聲源。

【04】不但固體能夠振動發(fā)聲，氣體和液體也能夠振動發(fā)聲，例如，上面講的笛、簫等樂器依靠空氣柱的振動發(fā)聲，是氣體聲源的例子。

【05】由于聲源振動而發(fā)生的聲音，假如沒有物質(zhì)（叫做媒質(zhì)）幫助它傳播，我們也沒有辦法聽到。所以在我們的聽覺器官耳朵和聲源之間，還必須有傳遞聲音的媒質(zhì)，這種媒質(zhì)通常就是空氣。關于這一點，可以用下面的實驗來證明：如圖16·1所示，在一只玻璃罩里面放一只鐘。當罩內(nèi)空氣沒有抽出時，鐘的滴答聲聽得很清楚；當空氣逐漸被抽出時，滴答聲就逐漸減弱；當空氣抽到十分稀薄時，滴答聲就微弱到幾乎聽不見了。如果再放入空氣，滴答聲又重新聽見了。

【06】媒質(zhì)究竟是怎樣傳播聲音的呢？圖16·2表示鈴聲在空氣中傳播的情形。鈴打動發(fā)聲時，它把振動傳遞給緊挨著它的空氣分子，使這些空氣分子也發(fā)生振動，這些空氣分子又把振動傳遞給緊挨著它們而距離鈴更遠的分子……于是由近及遠地使空氣分子依次振動起來，這樣就形成了從聲源向外傳播的聲波。聲波是縱波，空氣分子的振動方向與波的傳播方向相同。

【07】不但空氣能夠傳播聲音，別種氣體以及固體和液體也都能傳播聲音。例如在桌子上放一只表，耳朵貼在桌子上聽比在空氣中聽來得清楚。把耳朵貼在鐵軌上聽火車開動的聲音，也比較在空氣中聽清楚得多，小孩用兩個竹筒，中間聯(lián)一根線，作為打電話游戲，也是這個道理。

【08】在不同的媒質(zhì)中，聲音的傳播速度是不同的。同一媒質(zhì)因為溫度不同，聲音的傳播速度也不同。表16·1和表16·2列出在0°C時各種媒質(zhì)中的聲速和在不同溫度下干燥空氣中的聲速。

【09】由此可見，水中的聲速很大，大約是空氣中聲速的四倍半。金屬中的聲速比水中的更大。

【10】一般來講，溫度每升高攝氏1°，空氣中的聲速約增加0.6米/秒。

習題16-1

1、舉幾個物體振動發(fā)聲的例子。

2、觀察者在看到閃光后10秒鐘才聽到雷聲。求打雷處和觀察者之間的距離。假定空氣的溫度是20°C? ?！?440米】

3、一個人在屋頂上敲釘，每秒敲4下。一個觀察者恰巧在看到他把錘舉到最高時，聽見敲釘?shù)穆曇?，問觀察者和此人相距約若干米？設這時的溫度為20°C? ?！?3米】