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聲學的定義很簡單，就是研究聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和效應的科學。通俗一點，就是關于聲音的學問，就叫聲學。
1、聲學研究的頻率范圍
聲學研究的聲波是一個擾動的傳播，擾動就有快慢。聲學研究的擾動是怎么樣一個范圍呢?廣義的講，聲學研究的范圍是從10-4赫茲開始，也就是每秒鐘振動10-4次，反過來講，就是一個周期104秒，非常非常慢。10-4到20赫茲，這個范疇我們叫次聲，這是人的耳朵聽不到的聲，就是變化很慢的聲音。實際上人的耳朵對聲波的響應范圍很窄，是從20赫到2萬赫，在這個范圍以外，人的耳朵都聽不見了，所以在這個范圍以內(nèi)的聲波稱為可聽聲，2萬赫以上的聲叫超聲。
次聲頻段的聲波在大氣物理、地球物理中都有很多的用處，地震，還有臺風，像前幾天南中國海刮過的“尤它”，后來的“榴蓮”等等一系列臺風，都會產(chǎn)生次聲，在幾千公里以外，使用很靈敏的聲學傳感器就能接收到這種信號，然后可以處理，可以定位，臺風在什么地方，強度的大小，都可以知道。地震波監(jiān)測實際上就是次聲監(jiān)測，全國有很多的監(jiān)測站，監(jiān)測核爆炸產(chǎn)生的次聲波，沿著地球的表面?zhèn)鞑サ那闆r?，F(xiàn)在的國際核軍控，聲學的辦法也還是一種監(jiān)測手段。
到了可聽聲的頻段，大家就比較熟悉了。我們知道，走在馬路邊，感覺噪聲很吵;到處使用的話筒、喇叭，都是電聲的研究范圍;在一個房間里講話能不能聽得清楚，就是建筑聲學的研究范疇。當然語言、音樂，都是可聽聲的研究范圍。到了2萬赫以上，人的耳朵也聽不見了，在超聲頻段聲波可以干什么呢?
大家最熟悉的可能是每年我們做體檢，都要做B超，就是要用超聲波來檢測我們?nèi)梭w內(nèi)有沒有病變，有沒有什么缺陷;另外超聲還可以檢查材料，檢查工業(yè)上的一些東西;有一種大家很熟悉的動物把超聲來作為它的眼睛來用的，那就是蝙蝠，它發(fā)出超聲波，然后來探測它前面有沒有障礙，隨時拐彎，所以蝙蝠用的就是空氣里面的聲吶。
2、聲學研究的強度范圍
聲波的強度一般用聲壓表示。聲壓是指在平均壓力水平(在空氣中就是大氣壓)的基礎上隨時間變化的這部分壓力，聲壓的變化范圍我們從10??帕斯卡，一直研究到10?帕斯卡。對這樣的一個強度范圍，在表述和使用時很不方便，所以一般并不講多少多少帕斯卡，也不講壓力是多少公斤大氣壓，那么用什么表示聲壓的強度呢?是用分貝。
分貝的概念現(xiàn)在已經(jīng)用的很廣泛了，大馬路上都豎一個牌子說今天這個地方噪聲多少分貝，那么分貝的概念是什么?實際上分貝代表的是人的對聲音的主觀反映。在視覺上，由于背景的不同，往往一樣高的物體給人的感覺好像不一樣高;把人的感覺強弱與原有的背景相關的這種普遍性是一個叫韋伯的人總結出來的，所以叫做韋伯定理。
對聲學而言，也有同樣的情況。人的耳朵對聲音響度的感覺，與強度的對數(shù)成正比，而不是單純地與強度刺激本身成正比，這是什么意思呢?比如說我們的手的感覺，在手里什么都沒有的情況下，放一個粉筆頭上去，就能很容易地感覺到;但是如果先給他放上一塊磚頭，然后再輕輕地放一個粉筆頭在上面，可能就很難感覺到了，這是什么原因呢?就是因為背景原來有了一個磚頭在那里。這樣的一個關系寫成公式就是，感覺和變化量成正比，同時還和原來的基礎量成反比，這個關系兩邊求積分，得到的就是對數(shù)。
所以說聲音的強度不是用線性量來描述的，而是用這樣的一個變化量與基礎量的比值的以十為底的對數(shù)值描述，單位是貝爾，紀念發(fā)明家貝爾。再乘以10，就叫分貝，就是1/10貝爾。這是對能量的強度刺激而言的，對壓力而言，因為能量和壓力的平方成正比，所以聲壓級是以聲壓的對數(shù)乘以20。
用分貝的概念來表述聲音強度的時候，我們所研究強度的范圍，大概是從0分貝到180分貝。這里，0分貝到20分貝之間，實際上是人的聽閾，每人不一樣。一個比較健康的聽力很好的人，可能能夠聽到0分貝的聲音，聽力稍微差一點的可能到了20分貝這時候才剛剛有感覺，所以低于20分貝是非常非常安靜的情況。
比如到了鄉(xiāng)村連蟲叫都沒有的地方，也許能夠找到這么一方“靜”土，但是一般情況下，現(xiàn)在到處都是很吵，所以很難再有這么安靜的地方，大概也只有在實驗室還可以找到這樣的一個區(qū)域。在這個以上，20-30分貝，是比較理想的休息的場所，比如說很安靜的臥室、病房里，非常非常安靜，這時候你能夠聽到放在耳朵旁邊的手表噠噠的很響，蚊子叫也覺得很煩。
到了40分貝，在一個不靠近馬路邊的比較安靜的居民區(qū)里的書房或者是圖書館里，可以非常安心地看書、學習和思考的地方。一般的面對面的交談，離的比較近，聲級大概也就是50-60分貝。
在一個商業(yè)的辦公室里面，若有打字機、計算機等等，一般在60分貝左右，不超過70分貝，大家覺得就能夠忍受。
超過70分貝，到了80分貝，就是道路上平均的噪聲情況，大型車輛通過的時候，就到了八九十分貝了，就會感覺很吵了。
100分貝就到了施工工地了，現(xiàn)在每天大家聽到灌水泥漿的聲音，在那附近差不多就是100多分貝;還有時在馬路上會看到工人在使用風鉆，旁邊的噪聲就到100多分貝了，走過旁邊，會覺得非常難聽，非常吵。
更高的聲音，也不太常見，比如在噴氣飛機起飛的時候，在100米以外，聽到的差不多就是120分貝的聲音。再高，比如說到噴氣發(fā)動機25米的地方，就可能達到140分貝，這時候人的感覺已經(jīng)不再是吵了，耳朵已經(jīng)疼了。
在朝上說，人的胸腔都要振動起來了，對人就有危險了。所以聲學研究的范圍是從差不多0分貝到200分貝，這可以說是極限，一般的到180分貝已經(jīng)很難實現(xiàn)了，會產(chǎn)生嚴重的非線性效應，現(xiàn)在在實驗室條件下可以實現(xiàn)180分貝的聲強度。
1、聲學研究的頻率范圍
聲學研究的聲波是一個擾動的傳播，擾動就有快慢。聲學研究的擾動是怎么樣一個范圍呢?廣義的講，聲學研究的范圍是從10-4赫茲開始，也就是每秒鐘振動10-4次，反過來講，就是一個周期104秒，非常非常慢。10-4到20赫茲，這個范疇我們叫次聲，這是人的耳朵聽不到的聲，就是變化很慢的聲音。實際上人的耳朵對聲波的響應范圍很窄，是從20赫到2萬赫，在這個范圍以外，人的耳朵都聽不見了，所以在這個范圍以內(nèi)的聲波稱為可聽聲，2萬赫以上的聲叫超聲。
次聲頻段的聲波在大氣物理、地球物理中都有很多的用處，地震，還有臺風，像前幾天南中國海刮過的“尤它”，后來的“榴蓮”等等一系列臺風，都會產(chǎn)生次聲，在幾千公里以外，使用很靈敏的聲學傳感器就能接收到這種信號，然后可以處理，可以定位，臺風在什么地方，強度的大小，都可以知道。地震波監(jiān)測實際上就是次聲監(jiān)測，全國有很多的監(jiān)測站，監(jiān)測核爆炸產(chǎn)生的次聲波，沿著地球的表面?zhèn)鞑サ那闆r?，F(xiàn)在的國際核軍控，聲學的辦法也還是一種監(jiān)測手段。
到了可聽聲的頻段，大家就比較熟悉了。我們知道，走在馬路邊，感覺噪聲很吵;到處使用的話筒、喇叭，都是電聲的研究范圍;在一個房間里講話能不能聽得清楚，就是建筑聲學的研究范疇。當然語言、音樂，都是可聽聲的研究范圍。到了2萬赫以上，人的耳朵也聽不見了，在超聲頻段聲波可以干什么呢?
大家最熟悉的可能是每年我們做體檢，都要做B超，就是要用超聲波來檢測我們?nèi)梭w內(nèi)有沒有病變，有沒有什么缺陷;另外超聲還可以檢查材料，檢查工業(yè)上的一些東西;有一種大家很熟悉的動物把超聲來作為它的眼睛來用的，那就是蝙蝠，它發(fā)出超聲波，然后來探測它前面有沒有障礙，隨時拐彎，所以蝙蝠用的就是空氣里面的聲吶。
2、聲學研究的強度范圍
聲波的強度一般用聲壓表示。聲壓是指在平均壓力水平(在空氣中就是大氣壓)的基礎上隨時間變化的這部分壓力，聲壓的變化范圍我們從10??帕斯卡，一直研究到10?帕斯卡。對這樣的一個強度范圍，在表述和使用時很不方便，所以一般并不講多少多少帕斯卡，也不講壓力是多少公斤大氣壓，那么用什么表示聲壓的強度呢?是用分貝。
分貝的概念現(xiàn)在已經(jīng)用的很廣泛了，大馬路上都豎一個牌子說今天這個地方噪聲多少分貝，那么分貝的概念是什么?實際上分貝代表的是人的對聲音的主觀反映。在視覺上，由于背景的不同，往往一樣高的物體給人的感覺好像不一樣高;把人的感覺強弱與原有的背景相關的這種普遍性是一個叫韋伯的人總結出來的，所以叫做韋伯定理。
對聲學而言，也有同樣的情況。人的耳朵對聲音響度的感覺，與強度的對數(shù)成正比，而不是單純地與強度刺激本身成正比，這是什么意思呢?比如說我們的手的感覺，在手里什么都沒有的情況下，放一個粉筆頭上去，就能很容易地感覺到;但是如果先給他放上一塊磚頭，然后再輕輕地放一個粉筆頭在上面，可能就很難感覺到了，這是什么原因呢?就是因為背景原來有了一個磚頭在那里。這樣的一個關系寫成公式就是，感覺和變化量成正比，同時還和原來的基礎量成反比，這個關系兩邊求積分，得到的就是對數(shù)。
所以說聲音的強度不是用線性量來描述的，而是用這樣的一個變化量與基礎量的比值的以十為底的對數(shù)值描述，單位是貝爾，紀念發(fā)明家貝爾。再乘以10，就叫分貝，就是1/10貝爾。這是對能量的強度刺激而言的，對壓力而言，因為能量和壓力的平方成正比，所以聲壓級是以聲壓的對數(shù)乘以20。
用分貝的概念來表述聲音強度的時候，我們所研究強度的范圍，大概是從0分貝到180分貝。這里，0分貝到20分貝之間，實際上是人的聽閾，每人不一樣。一個比較健康的聽力很好的人，可能能夠聽到0分貝的聲音，聽力稍微差一點的可能到了20分貝這時候才剛剛有感覺，所以低于20分貝是非常非常安靜的情況。
比如到了鄉(xiāng)村連蟲叫都沒有的地方，也許能夠找到這么一方“靜”土，但是一般情況下，現(xiàn)在到處都是很吵，所以很難再有這么安靜的地方，大概也只有在實驗室還可以找到這樣的一個區(qū)域。在這個以上，20-30分貝，是比較理想的休息的場所，比如說很安靜的臥室、病房里，非常非常安靜，這時候你能夠聽到放在耳朵旁邊的手表噠噠的很響，蚊子叫也覺得很煩。
到了40分貝，在一個不靠近馬路邊的比較安靜的居民區(qū)里的書房或者是圖書館里，可以非常安心地看書、學習和思考的地方。一般的面對面的交談，離的比較近，聲級大概也就是50-60分貝。
在一個商業(yè)的辦公室里面，若有打字機、計算機等等，一般在60分貝左右，不超過70分貝，大家覺得就能夠忍受。
超過70分貝，到了80分貝，就是道路上平均的噪聲情況，大型車輛通過的時候，就到了八九十分貝了，就會感覺很吵了。
100分貝就到了施工工地了，現(xiàn)在每天大家聽到灌水泥漿的聲音，在那附近差不多就是100多分貝;還有時在馬路上會看到工人在使用風鉆，旁邊的噪聲就到100多分貝了，走過旁邊，會覺得非常難聽，非常吵。
更高的聲音，也不太常見，比如在噴氣飛機起飛的時候，在100米以外，聽到的差不多就是120分貝的聲音。再高，比如說到噴氣發(fā)動機25米的地方，就可能達到140分貝，這時候人的感覺已經(jīng)不再是吵了，耳朵已經(jīng)疼了。
在朝上說，人的胸腔都要振動起來了，對人就有危險了。所以聲學研究的范圍是從差不多0分貝到200分貝，這可以說是極限，一般的到180分貝已經(jīng)很難實現(xiàn)了，會產(chǎn)生嚴重的非線性效應，現(xiàn)在在實驗室條件下可以實現(xiàn)180分貝的聲強度。
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