第三章聲音第三章聲音

3-1 波的種類

3-2 聲音的產生與傳播 3-3 回聲

3-4 多變的聲音 3-5 聲音的應用

第三章聲音

3-1 波的種類

機械波 ( 力學波 ) : 以空氣、水、繩等物質來傳遞能 量

的現象稱為波動。可分為二種形式：

•橫波：介質和波的行進方向互相垂直。

•縱波：介質和波的行進方向互相平行。

波的測量

週期（ T ）：經過一次波所需的時間。（ Sec/ 次）。

頻率（ f ）：一秒鐘所經過的次數。（次 /sec ）。

f = 1 / T( 亦即 , 週期和頻率互為倒數 ) 。

振幅：平衡點到波峰（波谷）的最大距離。

波長（ λ ）：一次波所經過的距離；亦即波峰到波峰 的距離、波谷到波谷的距離。

平衡點

3-2 聲音的產生與傳播

聲音產生的條件：

聲音就是指物質的振動所產生的；這些振動可以通過任 何物質如：空氣、水、玻璃等；但這振動是無法通過真 空的。如何才能聽到聲音呢？除了物體的振動外上需要 有傳遞聲音的物質及良好耳朵。

【活動 3-1 】常見物體的振動

（ 1 ）以小槌輕敲鼓面，觀察鼓面上米粒產生的現象。

（ 2 ）手指撥動橡皮筋時，聽聽看橡皮筋是否發出聲 音？

（ 3 ）振動音叉接觸水面時，觀察水面產出的變化？

【【想想看】 1 、你如何使吉他發出聲音？

2 、 將你的手指放在喉嚨發生處，說說話，手指 是否感覺到振動？

【【動動腦】產生聲音需要物質的振動，如果物質不 振動就不會有聲音，是否物質振動一定可以聽到聲音

？我們聽不到聲音是否表示，物質一定沒有振動嗎？

十七世紀時，英國科學家波以耳做了一個實驗… ..

像空氣這種能傳遞聲音的物質稱為介質，除了真空外，

所有的物質都可以來傳遞聲音。例如：固體（玻璃、桌 子…）、液體（水）等。

【活動 3-2 】傳遞聲音的介質

（ 1 ）固體也可以傳遞聲音

（ 2 ）水也可以傳遞聲音

【想想看】 1 、水上芭蕾選手的頭部潛入永池中時，

為何能隨音樂起舞？

2 、月球為何被稱為寂靜的星球？

影響聲速的因素：

介質的種類：固體＞液體＞氣體。

聲音在幾種不同物質的傳播速率如表。

介質的狀態：

1 、溫度愈高，速率愈快。

V=331+0.6t V ：聲速 (m/s) 、 t ：溫度 (°C) 2 、溼度愈高，速率愈快。

3 、風向：順風＞逆風。

3-3 回聲

聲音的反射：當聲音遇到障礙物，會折返原介質的現象，稱為 聲音的反射。反射回來的聲音稱為回聲；必須遵守反射定律。

反射定律：

1 、入射波、反射波在法線的 兩側。

2 、入射角 = 反射角。

原原聲和回聲的異同：

相相同點：頻率、聲速、波長。

不同點：振幅、方向。

回聲的應用：

測距離： S=tV/2 (t ：時間， V ：速率 ) ( 如圖 ) 傳聲筒：利用聲音的反射，可以使聲音傳的較遠。

回

^{噪音的消除：}有些地方要避免回聲的產生，例如音樂廳、

歌劇院，除了要在建築上花費一番功夫外 ( 如圖 ) ，通常在四周 牆壁也會加裝吸音板或布幔，以防止聲音的反射，減少回聲產生

。

【想想看】在空的房間裡輕聲說話，會感覺到特別 大聲；但是當房間裡 有很多物品時，就不會有如此感覺了，為什麼？

3-4 多變的聲音

聲音的三要素：響度、音調、音色（音品）。

響度：聲音的大小（強弱），與物體振動的幅度有關，

為了比較 不同聲音的強弱程度，科學上，我們採用分貝

（ dB ）做為表示聲音強度的單位，以人耳所能聽見的最 小聲音強度為 0 分貝，每增加 10 分貝，聲音強度就增加 10 倍。

聲音 ^{時鐘滴答聲 低聲交談 防盜器 爆竹 飛機起飛} 分貝 10 50 80 100 120

音調：聲音的高低，與發音體振動的快慢有關。物體振動時

，每秒鐘的振動次數，稱為此物體的振動頻率，單位為 1/

秒，稱為赫（ Hz ）。

不同頻率的聲音

200 Hz 1000 Hz 400 Hz 2000 Hz 800 Hz 4000 Hz

一般而言，男性的音調較女性的音調為低，表示男性聲帶 的振動頻率比女性聲帶的振動頻率低。一般成年人說話的 聲音頻率，男性約為 128 赫，女性則約為 512 赫。

人的耳朵所能聽到聲音的頻率範圍約在 20~20

000 Hz 。頻率低於 20 赫的聲波，稱為次聲波。特點是

頻率低、波長長、可傳播至遠處時，能量衰減較小。頻 率高於 20000 赫的聲波，稱為超聲波。有些動物可以聽 到的頻率範圍和人類不同，如附表。 .

【做做看】拿一把吉他，撥動弦線使吉他發出聲音。觀察弦線

的粗細、長短及鬆緊，與所發出聲音的音調高低有 何關係？ ( 如圖 ) 　

共鳴（共振）：一發音體產生振動時，引起另一 發音體也產生振動。產生共振的條件為，發音體 的頻率要相等。

將兩頻率相同的音叉共鳴箱 口相對放置於桌上，當以小 槌敲擊音叉 A ，使它發出聲音

，在用手掌握住音叉 A ，而 B 音叉也會隨之產生振動而發出 聲音，這種現象稱為共鳴。

音音色（音品）：每一種聲音的特色，稱為音色（音品）。與聲 波的波形有關。

圓形波

三角波 鋸齒波

四方波 正弦波

各種樂器的聲音

常聽的聲音

狗 豬 羊

狼 牛 007

銅鑼 薩克斯風 小提琴

大提琴 鋼琴 泛音

聽電話時，只要聽到回 話聲，就知道誰接聽你 的電話；是因為每個人 的音色不同。

實驗 3-1 （音叉的共鳴）

A 、 B 是兩個頻率相同的音叉

，敲擊音叉 A 時，原來靜止的 音叉 B 是否會產生振動而發 出聲音？

A 、 C 是兩個頻率相同的音叉

，敲擊音叉 A 時，原來靜止的 音叉 C 是否會產生振動而發

3-5 聲音的應用

測距離：

醫療上：

常見海軍或漁民們使用 聲納所發出的超聲波來 探測海洋深度或魚群所 在。

日常生活中，利用超聲波可 以檢查人體內患病的部位和 範圍，也可以看到母體內的 胎兒。

清潔器材：可以清洗浸在溶劑中的精密機械或工具。

蝙蝠以超聲波來辨別或判斷環境及方位。

3-6 噪音防制

噪音：聽起來令人不悅的聲音

。噪音的來源：

除了工廠、營建工地、交通工具所發出的聲音 外，

我們也是在不知不覺的噪音製造者，例如：汽機車的 防盜器的叫聲、隔音不良的娛樂場所、民俗活動、學 校等過大的擴音器。

人類對噪音的反應（如圖）。

容易產生噪音的 場所或活動。

噪音防制

除了靠政府的法令規範與管制稽查外，

所有民眾也要負起責任，從自己做起，改善不 良的生活習慣、居家及於娛樂場所加裝隔音設 備等，都是減少噪音的方法。「不製造噪音，

不姑息噪音，共同為低噪音的生活品質盡心力

，把寧靜還給現代人。」

【想想看】 1 、自己要如何避免製造噪音？

2 、日常生活中，應用了哪些降低噪音的

本章摘要（一）

聲音是由物體的振動產生。

聲音要靠物質才能傳播，空氣是傳播的一 種介質。

其他固體、液體、氣體也可以傳播聲音。

不同的傳聲介質，傳遞聲音的速率不同。

聲音傳播至較硬的表面時，會發生反射，反射回來 的聲音稱為回聲。

聲音的大小稱為響度，與物體的振動幅度有關。

科學上，我們採用分貝 (dB) 做為表示聲音強度的 單位。

物體振動時，每秒鐘振動次數，稱為此物體的振 動頻率，單位為 1/ 秒，稱為赫。

聲音的高低稱為音調，與發音體振動頻率有關。

振動頻率愈大，所發出聲音的音調愈高。

人耳所能聽到的聲音頻率範圍在 20~20000 赫間

。

某物體振動時，使另一個物體靜止耳產生振動 的現象，稱為共鳴。

我們可以藉著各種聲因所表現的不同音色，來判

本章摘要（二）

【小試身手】

選擇題：

解答

( )1 、我們能分辨小喇叭與鋼琴的聲音，是因為小喇叭

的聲音與鋼琴的聲音 (1) 音調不同 (2) 聲音大小不同 (3) 音色不同 (4) 傳聲介質不同。

( )2 、人耳聽不到下列哪一種聲音？ (1) 在水面聽水底發

出的聲音 (2) 振動頻率為 10 赫的聲音 (3) 振動頻率為 10000 赫的聲音 (4) 你向山谷吼叫的回聲。

( )3 、彈吉他時，用哪種方法較高的音調？ (1) 彈得快一

點 (2) 彈得慢一點 (3) 彈得用力一點 (4) 用手指按著弦線。

( )4 、柔軟的表面可以減低聲音的干擾是因為 (1) 它們能吸收

聲音 (2) 它們能被壓縮 (3) 他們容易展開 (4) 他們會反射聲音。

( )5 、聲音在何種物體中傳播速率最快 (1) 固體 (2) 液體 (3) 氣體 (4) 真空。

填充題

1 、太空人在月球上不能直接交談，是因為聲音不能 在 中傳播。

2 、聲音遇到障礙物產生反射，反射回來的聲音稱 為 。

3 、漁船常利用 來探測魚群的存在。

4 、我們可分辨各種樂器的聲音是因為它們的 不

同。

5 、兩個音叉能互相產生共鳴，首要的條件是兩個音

問答題

解答 1 、有一個聲波，其頻率為 200 赫，波長為 1.5 公尺

，

試求其傳播的速率為何？ 公尺 / 秒。

2 、若聲音在空氣中傳播的速率為 340 公尺 / 秒，今 向

一高牆大喊一聲， 6 秒後聽到回聲，則此人 距高

牆多少公尺？

3 、日常生活中應用到共鳴的現象有哪些？

4 、超聲波的應用有哪些？

本章結束

動物 頻率範圍 人

貓

狗

海豚

100000Hz

蝙蝠

各種動物可能聽到的頻率

回上頁

波以耳實驗 ( 示意圖 )

聲音在真空中無法傳播。

波以耳利用圖中的裝置，證實了 聲音無法在真空傳播的論點。在 十七世紀中期，科學家們就根據 這個實驗而確信空氣是一種介質

。

回上頁

利用聲納來探測海洋深度或 魚群所在，如圖所示，聲音在海水 中的傳播速率約為每秒 1500 公尺，

若在海面某處傳送聲音至海底後反 射回來，總共花了 4 秒鐘，則此處 海洋深度約為 (1500 × 4)/2=3000( 公 尺 ) 。

傳聲筒是利用聲音的反射，將 聲音集中在同一方向，可以使 聲音傳的較遠。

國家音樂廳，因為 有良好的建築設計 及有效的防止聲音 的反射，才能使表 演者的聲音表現達 到完美的境界。

物質 ^{傳播速率（公}_{尺 / 秒）} 物質 傳播速率

（公尺 / 秒）

氣

體

空氣 ^{331 （ 0}

℃ ）

液 體

水 1482 （ 20 ℃ ）

空氣 ^{343 （ 20}

℃ ） 酒精 1162 （ 20 ℃ ）

二氧化碳 ^{259 （ 20}

℃ ） 氯仿 1004 （ 20 ℃ ）

氧氣 ^{316 （ 20}

℃ ） 固

體

木材 3352 （ 20 ℃ ）

氦氣 ^{965 （ 20}

℃ ） 鐵 5032 （ 20 ℃ ）

不同物質的傳播速率

回上頁

撥動弦線因弦的振動而發 出聲音，撥動不同弦線會 產生不同音調的聲音；弦 愈細、愈短、愈緊會使聲 音變高。

選擇題解答

回上頁

1 2 3 4 5

3 2 4 1 1

人類對噪音的反應

填充題解答

回上頁

1 真空 2 回聲 3 聲納 4 音色 5 頻率

計算題解答

2 、 S=tV/2 (t ：時間， V ：速率 ) (340 × 6)/2=1020( 公尺 )

1 、 V=λ/T=λf 。

1.5 × 200 = 300 ( 公尺 / 秒 )

3 、絃樂器的共鳴箱、樂師的調音器。

4 、醫生利用來檢查胎兒或身體內的腫瘤，用以擊碎

腎結石、腦瘀血，清洗浸在溶液中的眼鏡、珠寶

我還要學習

真的結束了