【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第十六章声学

§16-1声音的发生和传播

【01】声音在人类生活中具有特殊重要的意义：例如，我们的语言就是由不同的声音组成的，依靠它，我们才能够交流思想，相互了解。

【02】声学所要讨论的是听觉器官所感觉到的现象，它涉及的范围很广泛。在物理学中，我们只研究声音怎样发生，怎样传播以及它具有什么特性等问题。至于听觉器官的构造及其效用，以及为什么我们能够有声音的感觉等问题，那是生理学和心理学上的问题，不在我们讨论范围之内。

【03】物体在振动时发生声音。例如胡琴、琵琶等依靠弦的振动发声，笛、箫等依靠空气柱的振动发声，锣、鼓等依靠板或皮的振动发声。仔细考察日常生活中听到的各种声音，都可以找出相当的物体在振动。这种振动的物体，我们就叫它声源。

【04】不但固体能够振动发声，气体和液体也能够振动发声，例如，上面讲的笛、箫等乐器依靠空气柱的振动发声，是气体声源的例子。

【05】由于声源振动而发生的声音，假如没有物质（叫做媒质）帮助它传播，我们也没有办法听到。所以在我们的听觉器官耳朵和声源之间，还必须有传递声音的媒质，这种媒质通常就是空气。关于这一点，可以用下面的实验来证明：如图16·1所示，在一只玻璃罩里面放一只钟。当罩内空气没有抽出时，钟的滴答声听得很清楚；当空气逐渐被抽出时，滴答声就逐渐减弱；当空气抽到十分稀薄时，滴答声就微弱到几乎听不见了。如果再放入空气，滴答声又重新听见了。

【06】媒质究竟是怎样传播声音的呢？图16·2表示铃声在空气中传播的情形。铃打动发声时，它把振动传递给紧挨着它的空气分子，使这些空气分子也发生振动，这些空气分子又把振动传递给紧挨着它们而距离铃更远的分子……于是由近及远地使空气分子依次振动起来，这样就形成了从声源向外传播的声波。声波是纵波，空气分子的振动方向与波的传播方向相同。

【07】不但空气能够传播声音，别种气体以及固体和液体也都能传播声音。例如在桌子上放一只表，耳朵贴在桌子上听比在空气中听来得清楚。把耳朵贴在铁轨上听火车开动的声音，也比较在空气中听清楚得多，小孩用两个竹筒，中间联一根线，作为打电话游戏，也是这个道理。

【08】在不同的媒质中，声音的传播速度是不同的。同一媒质因为温度不同，声音的传播速度也不同。表16·1和表16·2列出在0°C时各种媒质中的声速和在不同温度下干燥空气中的声速。

【09】由此可见，水中的声速很大，大约是空气中声速的四倍半。金属中的声速比水中的更大。

【10】一般来讲，温度每升高摄氏1°，空气中的声速约增加0.6米/秒。

习题16-1

1、举几个物体振动发声的例子。

2、观察者在看到闪光后10秒钟才听到雷声。求打雷处和观察者之间的距离。假定空气的温度是20°C  。【3440米】

3、一个人在屋顶上敲钉，每秒敲4下。一个观察者恰巧在看到他把锤举到最高时，听见敲钉的声音，问观察者和此人相距约若干米？设这时的温度为20°C  。【43米】