振动与波

声波简介

声音是机械波，在气体和液体中通常为纵波；频率决定音调，振幅与响度相关。

振动的音叉使周围空气压缩和稀疏，压力变化向外传播。耳朵接收的是压力振动，而不是空气分子从声源飞到耳边。

波速、波长与强度

在同一介质和条件下，频率由声源决定，波长满足 $lambda=v/f$。无吸收球面波的能量分布在与 $r^2$ 成正比的面积上，所以强度近似按 $1/r^2$ 衰减。

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声音传播需要弹性介质；真空中没有传递振动的粒子，因此声音不能传播。在气体中，疏密变化沿波的方向传播，气温升高时声速也增大。均匀介质中的点声源近似产生球面波，能量分布面积变大，因此强度随距离增大而减弱。

应用模型时，应说明哪些量保持不变，并选择合适的参考系。数值旁标明单位有助于避免混淆不同物理量，或混淆测量值与预测值。计算后检查量纲、符号和极限情况，确认结果符合所用假设，例如小振幅、均匀介质或忽略阻力。若实际条件与假设不同，应解释偏差，而非机械套用公式。

可将特殊情况代入关系式作物理检查，例如平衡位置、最大位移、完整一个周期或不存在相对运动。这些情况常使某个量为零或达到极值，有助于发现符号错误以及周期与频率的混淆。比较实验时，每次只改变一个条件，才能明确结果变化的原因。