声音和电磁波

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电磁波:

电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,
其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类,
从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。
人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780纳米之间,称为可见光。只要是本身温度大于
绝对零度的物体,都可以发射电磁辐射,而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。

 

(Electromagnetic wave),又称电磁辐射、电子烟雾,是能量的一种。

 

电磁波(又称电磁辐射)是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,
其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面,有效地传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类,
从低频率到高频率,包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。
人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780纳米之间,称为可见光。只要是本身温度大于绝对
零度的物体,都可以发射电磁辐射,而世界上目前并未发现低于或等于绝对零度的物体。因此,
人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此,只有处于可见光频域以内的电磁波,
才是可以被人们看到的。电磁波不需要依靠介质传播,各种电磁波在真空中速率固定,速度为光速。

 

 

 

 

声音:

声音是通过物体振动产生的声波。是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官
所感知的波动现象。

 

  • 声音的原理
 
声音是一种波动,当演奏乐器、拍打一扇门或者敲击桌面时,声音的振动会引起介质——空气分子有节奏的振动,
使周围的空气产生疏密变化,形成疏密相间的纵波,这就产生了声波,这种现象会一直延续到振动消失为止。
 
声音总可以被分解为不同频率不同强度正弦波的叠加。这种变换(或分解)的过程,称为傅里叶变换。因此,
一般的声音总是包含一定的频率范围。人耳可以听到的声音的频率范围在20到2万赫兹(Hz)之间。高于这个
范围的波动称为超声波,而低于这一范围的称为次声波。

  • 声音的传播[编辑]
 
因为声音是一种机械波,拥有波动传播的性质,例如频率,波长,反射,折射,干涉,衍射,散射等
 音速跟介质的弹性模量和密度有关,弹性模量是单位体积物质的抗力和形变量之比值,弹性模量越大,
 物质间不同形变程度处的相互作用力就越大而使加速度变大,声音就传播的越快。但若弹性模量相同之材料,
 密度越大则会使不同形变程度处之间的加速度降低,导致声音传播的速度降低,因此声音传波的速度和两者皆相关。
 数学形式详见音速页面。摄氏0度的空气中,声音的传播速度是331米/秒;在水中的传播速度是1473米/秒;在铁中的传播速度是5188米/秒。
 
 声音的传播也与温度有关,声音在热空气中的传播速度比在冷空气中的传播速度快。
 声音在传播还与相对运动有关,音速是相对于静止介质而言的,因此若介质和观察者有相对运动,则声音抵达的时间则要考虑相对运动。
 音频在不同之相对运动状态时也会改变,详见都普勒效应,
 声音在经过不同音速的两介质接口时会产生反射和折射,例如人面对群山呼喊,就可以听得到自己的回声。
 折射的例子就是晚上的声音传播的要比白天远,是因为晚上时声音在传播的过程中,因为高处的温度较地面高,高处音速较地面音速快,
 从而把向上的声波能量重新折射回地面;白天地面温度高音速快,能量不折射回地面。
 干涉的例子是例如放烟火时若周遭有具有周期性的建筑结构存在,则听者会在烟火爆炸声后听到一个有特殊频率的回声,此和光谱和光栅分光原理相同。
 衍射的例子是当房门开启一个小缝时,房内所有的角落都听得见由门缝传播进来的声音。

  • 声音的接收

任何器官所接收的声音频率都有其范围限制。人类的耳朵一般只能听到约在20Hz至20,000 Hz(20kHz)范围内的声音[1],其上限会随年龄增加而降低。
其他物种动物的听觉频率范围也有所不同,像狗可以听到超过20kHz的声音,但无法听到40 Hz以下的声音。不同物种动物的听觉频率范围如下:
 蝙蝠:1000~120000Hz
 海豚:2000~100000Hz
 猫:60~65000Hz
 狗:40~50000Hz
 人:20~20000Hz
 
动物重要感官中的听觉即是接收声音。对动物而言,声音有侦测危险、导航、捕食及沟通等作用。地球的大气、水及许多自然界现象
(像火、下雨、风、海浪、地震)都产生其独特的声音。像蛙、鸟及哺乳动物也都发展出产生声音的器官。人类的语言也是借由声音来传递,
是文化重要的一环,人类也发展出产生、录制、传送及播放声音的技术。心理声学就是有关人类声音接收的科学研究。


  • 声音的应用
 
超声波
 
主条目:超声波
 
超声波为超越人体可听到的频率,即大于20000赫兹。超声波被广泛应用于工业、军事、医疗等行业。在工业上,常用超声波来清洗精密零件,
原理是利用超声波在清洗液中产生震荡波,使清洗液产生瞬间的小气泡,从而冲洗零件的每个角落。军事上,潜艇用声呐来发现敌军的舰船与潜艇。
在医疗上,可以利用超声波进行洗牙和超声波碎胆结石等等应用。
 
次声波
 
主条目:次声波
 
由火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等许多灾害性事件发生前都会产生出次声波,人们就可以利用这种前兆来预报灾害事件的发生。在军事上,
可用利用核试验、火箭运行等产生的次声波获得相关的数据。高能量的次声波对动物内脏具有破坏作用,军事上有人在研究开发次声武器
(有人将其列入二十世纪十大科技骗局之一),由于次声波只对动物内脏具有杀伤力,所以相比核武器,对环境的破坏作用小的多,是十分清洁的武器。

声音的危害
 
次声波
 
次声波会干扰人的神经系统正常功能,危害人体健康。一定强度的次声波,能使人头晕、恶心、呕吐、丧失平衡感甚至精神沮丧。
有人认为,晕车、晕船就是车、船在运行时产生的次声波引起的。在大风天气,高层建筑里的人往往感到头晕、恶心,这也是因为大风
使高楼摇晃产生次声波的缘故。[来源请求]
 
噪声污染
 
随着社会的进步,噪声污染已经成为社会突显问题。据调查,噪音每上升一分贝,高血压发病率就增加3%。影响人的神经系统,使人急躁、易怒;
亦会影响睡眠,令人难以入睡,过大的噪音可以令人在睡中醒来,从而扰乱睡眠周期,造成睡眠不足或感到疲倦。40~50分贝的声音会干扰睡眠,
60~70分贝会干扰学习,120分贝(甚至更高)会导致耳痛,听力丧失。
 
回音
 
声音是一种波动,遇到障碍物时,有些会被物体吸收,有些则会反射回来,射回来的声音称为回音。

 

 

 

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