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第10節(jié)波
平靜的水面，落下一顆石子，就看見(jiàn)一圈一圈的水面起伏，以石子落水處爲(wèi)圓心，慢慢向外蔓延。隨著時(shí)間流逝，起伏最終消失，水面恢復(fù)平靜。這種擾動(dòng)（石子、雨滴等引起的水面起伏）以一定速度向遠(yuǎn)處傳播（蔓延），稱(chēng)這種傳播著的擾動(dòng)爲(wèi)波。
通常將波的概念限制在自然世界中。在社會(huì)變化中，也有類(lèi)似的情況，稱(chēng)呼的概念換成浪潮，趨勢(shì)等等。比如謠言產(chǎn)生後，開(kāi)始傳播，四處都流傳著，範(fàn)圍越來(lái)越廣。這是虛假信息的傳播。從流行歌曲、網(wǎng)絡(luò)名詞到時(shí)尚，都符合波動(dòng)定義。文明的交流，通過(guò)商業(yè)貿(mào)易，也是波。
回到物理世界，石子造成的擾動(dòng)，是石子勢(shì)能轉(zhuǎn)換成水的動(dòng)能。而波在傳播中，抵達(dá)的水都開(kāi)始擾動(dòng)，意味著動(dòng)能也在傳播。隨著波越傳越遠(yuǎn)，接收動(dòng)能的水越來(lái)越多。按照能量守恆，那麼所有收到動(dòng)能的水的動(dòng)能總量不變，那麼每部分水的動(dòng)能越來(lái)越小。最後動(dòng)能全部轉(zhuǎn)爲(wèi)熱量，水面恢復(fù)平靜。換而言之，波傳播過(guò)程同時(shí)也是能量傳播過(guò)程。
對(duì)於物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化類(lèi)型的擾動(dòng)傳播，我們稱(chēng)爲(wèi)機(jī)械波。如果是人的思維模式變化類(lèi)型的傳播，可稱(chēng)爲(wèi)心靈風(fēng)暴波。如果是人有組織行爲(wèi)類(lèi)型的傳播，可稱(chēng)爲(wèi)社會(huì)運(yùn)動(dòng)波。機(jī)械波的出現(xiàn)，意味著：1.擾動(dòng)源存在，也就是有能量供應(yīng)源。2.存在接收擾動(dòng)的對(duì)象，稱(chēng)爲(wèi)介質(zhì)。這兩種存在，對(duì)其他類(lèi)型的波也是適用的。對(duì)於石子形成的波，擾動(dòng)源就是石子，介質(zhì)是水。宗教的傳播，擾動(dòng)源就是教義，介質(zhì)是人。
觀察：
1.藝術(shù)體操運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員舞動(dòng)著長(zhǎng)帶，長(zhǎng)帶在空中上下捲動(dòng)，卻不落地，正是波的傳播，使得帶子始終處?kù)稜顟B(tài)劇烈變化中，而無(wú)法落地。
2.世界各地經(jīng)常出現(xiàn)地震。報(bào)道中會(huì)給出震中位置，地震強(qiáng)度級(jí)別。震中就是擾動(dòng)源的位置，級(jí)別就是地震能量的強(qiáng)度。地震波在傳播中，能量隨之而來(lái)，改變建築物品的狀態(tài)。如果能量太大，建築等承受不住而損壞。損壞程度稱(chēng)爲(wèi)烈度。隨著傳播距離的增加，總能量逐漸損耗，加之能量分擔(dān)對(duì)象越來(lái)越多，危害逐漸減小。
3.宗教的傳播過(guò)程中，改變的是人的觀點(diǎn)、立場(chǎng)、思考方式等。和機(jī)械波不同的是不存在能量的衰減問(wèn)題。事實(shí)上，隨著宗教的傳播，信徒越來(lái)越多，宗教的勢(shì)力不斷增加。
4.在水面不同位置，投放兩個(gè)或多個(gè)石子，發(fā)現(xiàn)各自都形成波，相互之間影響可疊加或抵消，但都在傳播。不同的宗教或文化，在傳播中無(wú)法像機(jī)械波一樣相互疊加或抵消，因爲(wèi)正常人無(wú)法同時(shí)以相左的立場(chǎng)、觀點(diǎn)來(lái)思考世界。更多的時(shí)候是相互爭(zhēng)奪信衆(zhòng)，就如同銷(xiāo)售市場(chǎng)的爭(zhēng)奪一樣。當(dāng)然作爲(wèi)趨利避害的生物本能，採(cǎi)用老張的哲學(xué)也是有可能的。
5.人是社會(huì)性動(dòng)物，從衆(zhòng)心理是本能的自我保護(hù)意識(shí)。所以使得謠言、恐慌性心理容易擴(kuò)散，三人成虎正是這個(gè)意思。
波傳播中，擾動(dòng)使得傳播路徑上的物體狀態(tài)改變，但這種改變不是永久性的。當(dāng)能量耗散後，物體恢復(fù)原始位置。那麼物體狀態(tài)的變動(dòng)就是在原始位置附近振動(dòng)。振動(dòng)導(dǎo)致物體處?kù)赌硞€(gè)範(fàn)圍，當(dāng)範(fàn)圍和傳播路徑重合時(shí)，說(shuō)明物體的振動(dòng)是沿著傳播方向進(jìn)行來(lái)回進(jìn)行的，這種類(lèi)型稱(chēng)爲(wèi)縱波。如果振動(dòng)的方向和傳播方向垂直，則稱(chēng)爲(wèi)橫波。通常的波經(jīng)常是部分縱波和部分橫波的混合。
觀察水面上的落葉，當(dāng)有波傳播經(jīng)過(guò)時(shí)，落葉在水面上下起伏，並不移動(dòng)，說(shuō)明在水面的波是橫波。地震來(lái)臨時(shí)，如果感到人左右搖晃，說(shuō)明地震波是縱波，如果是上下起伏，說(shuō)明是橫波。
波傳播途中，能量使得路徑中的物體改變狀態(tài)，物體有慣性，改變狀態(tài)不可能是瞬間就完成，因此擾動(dòng)的傳播是有速度的。比如水波，我們觀察水紋的最高點(diǎn)，稱(chēng)爲(wèi)波峰（對(duì)應(yīng)水紋低於水面的最低點(diǎn)稱(chēng)爲(wèi)波谷）。在波傳播中，擾動(dòng)不斷地製作出波峰，新的波峰相比以前的雖然高度慢慢下降，但始終是附近小區(qū)域最高的位置。最新的波峰和原始位置之間的距離不斷加大，波的傳播速度就定義爲(wèi)這個(gè)距離除以時(shí)間。相鄰的兩個(gè)波峰之間的距離，就定義爲(wèi)波長(zhǎng)。一定時(shí)間內(nèi)，水面上落葉起伏的次數(shù)，稱(chēng)爲(wèi)頻率，單位是以德國(guó)人赫茲命名，英文Hz表示。落葉每起伏一次，意味著波向前傳播了一個(gè)波長(zhǎng)的距離。那麼可得出：速度=波長(zhǎng)*頻率。
在水面波傳播時(shí)，如果水面有障礙存在，比如巨大的石塊，則波抵達(dá)石塊後反身往回傳播，這個(gè)稱(chēng)爲(wèi)波的反射。如果石塊較小，發(fā)現(xiàn)石塊背後也產(chǎn)生波紋，稱(chēng)之爲(wèi)波的衍射，或稱(chēng)爲(wèi)繞射。這裡提到石頭尺寸的大和小，標(biāo)準(zhǔn)是按照什麼定？在描述波的屬性中，只有波長(zhǎng)是長(zhǎng)度的單位。因此大和小的標(biāo)準(zhǔn)就是波長(zhǎng)。比波長(zhǎng)大很多的就是巨大，比波長(zhǎng)小的就是小。
思考：
1.波的傳播速度由什麼決定呢？擾動(dòng)在改變傳播路徑上物體狀態(tài)時(shí)，如果狀態(tài)改變快，則波傳播的快。慣性大小是物體維持原狀態(tài)能力的量度，因此慣性越大則狀態(tài)改變?cè)铰Ｔ谟懻撨B續(xù)物體時(shí)，我們使用單位體積內(nèi)的物質(zhì)慣性來(lái)衡量，那麼這就是密度。因此波傳播路徑上物質(zhì)的密度越大，波速越小。不同的物質(zhì)彈性不同，彈性越大，物體維持完整性的能力越大，則物體受相鄰部位的形變影響越大。比如泥土，基本沒(méi)有彈性，某處受力後泥沙飛濺，其他部分的泥土沒(méi)有動(dòng)靜。比如鐵棒，彈性很強(qiáng)，某處受力後，鐵棒整體翻滾。因此彈性係數(shù)越大，波速越大。
2.波的頻率是由什麼決定的？波的起源是擾動(dòng)源，介質(zhì)目的是傳遞擾動(dòng)，可以對(duì)傳播速度、能量傳遞效率起作用。所以影響頻率的因素只能是擾動(dòng)源。擾動(dòng)源的擾動(dòng)頻率決定了波的頻率。
3.不同物質(zhì)的密度彈性不同，波速不同。在波傳播路徑上存在不同物質(zhì)分佈，我們可以在不同位置測(cè)量波到達(dá)的時(shí)間，來(lái)反向推理不同物質(zhì)的分佈情況。在地質(zhì)勘查中，通常是人工製造一場(chǎng)
地震，使用大量炸藥引爆來(lái)產(chǎn)生。在選好的不同位置上來(lái)接收地震波。人工地震產(chǎn)生後，波四處傳播，一部分波直接抵達(dá)測(cè)量點(diǎn)，另外一部分向地球內(nèi)部傳播，碰到不同類(lèi)型的巖石後又重新、四處傳播。測(cè)量這些從地球內(nèi)部傳播出來(lái)的波，依據(jù)測(cè)量點(diǎn)地震波的抵達(dá)時(shí)間以及強(qiáng)度，可以推理出內(nèi)部的巖石成份和構(gòu)造。石油天然氣勘查就是使用這種原理進(jìn)行。
4.當(dāng)已知擾動(dòng)源位置、強(qiáng)度後，在不同位置測(cè)量地震波，可以有效推理出地球構(gòu)造。克羅地亞的莫霍洛維奇於1909年採(cǎi)用地震波探測(cè)到地殼和地幔之間的界面。1914年德國(guó)的古登堡發(fā)現(xiàn)地幔和地核之間的分界面。當(dāng)?shù)厍騼?nèi)部構(gòu)成比較清晰後，不同位置的測(cè)量點(diǎn)測(cè)量到地震波抵達(dá)，就可以推理出擾動(dòng)源的位置和擾動(dòng)強(qiáng)度。冷戰(zhàn)時(shí)期，原子武器研發(fā)競(jìng)爭(zhēng)很激烈，採(cǎi)用這樣的方法，即便不派遣間諜，也可以獲知核爆炸的位置和威力。
5.深海中沒(méi)有光線，視力無(wú)效。鯨魚(yú)就通過(guò)製造機(jī)械波來(lái)通信。即便在淺海，光線傳播距離很有限，海豚等哺乳類(lèi)動(dòng)物採(cǎi)用機(jī)械波來(lái)通信。在河流中，江豚類(lèi)也同樣如此。現(xiàn)代大量船舶行駛，螺旋槳製造很大的機(jī)械波干擾，導(dǎo)致這些動(dòng)物通信失敗或錯(cuò)誤。
6.正常情況下，波傳播中，物質(zhì)不改變自身位置。如果能量非常大，則位置甚至物質(zhì)本身都會(huì)發(fā)生改變。這時(shí)波不僅是擾動(dòng)傳播，而且是破壞性傳播。人類(lèi)利用這點(diǎn)製造了武器。大自然的武器就是大地震，地震波中的縱波作用時(shí)，人和房屋左右抖動(dòng)，房屋通常是上下結(jié)構(gòu)承受力強(qiáng)，而側(cè)向承受力弱。這種情況下房屋很容易倒塌。當(dāng)?shù)卣鸩ǖ诌_(dá)時(shí)，如果煙囪的高度剛好是地震縱波波長(zhǎng)的一半，則很容易半腰折斷，爲(wèi)什麼？
7.登山時(shí)，遇到很寬廣的山峰側(cè)壁，可以大吼聽(tīng)迴音（雪山嚴(yán)禁，可能引起雪崩。漢尼拔遠(yuǎn)征，在阿爾卑斯山損失大量步兵和戰(zhàn)象）。建築的牆壁和迴廊也有類(lèi)似效果。在特定的建築裡，可以聽(tīng)到遠(yuǎn)處人的說(shuō)話，俗稱(chēng)迴音壁（中國(guó)古代寺廟大量存在。奧匈帝國(guó)女王特雷西亞的宮殿裡，存在這樣的竊聽(tīng)結(jié)構(gòu)）。足球比賽時(shí)，節(jié)目錄制組也有類(lèi)似的接收遠(yuǎn)處聲音的裝置，很像衛(wèi)星天線的鍋蓋。
空氣密度很低，分子稀疏，間距很大。但也可以傳播機(jī)械波。通常我們稱(chēng)空氣中的機(jī)械波爲(wèi)聲波，以我們的機(jī)械波接收器耳朵爲(wèi)基準(zhǔn)。但固體、液體中的也都可以稱(chēng)爲(wèi)聲波。可以通過(guò)一些設(shè)備，接收液體和固體中的機(jī)械波，並轉(zhuǎn)入空氣中，讓我們的接收器可以工作。
波傳播路徑中，物體的振動(dòng)逐漸減弱。減弱有兩種方式：1.自然減弱，比如水錶面波的傳播，隨著距離增加，波的起伏變低。因爲(wèi)能量越來(lái)越分散。2.損耗，在傳播中，很多物質(zhì)彈性較差，傳遞擾動(dòng)的能力很低，能量多數(shù)都轉(zhuǎn)換爲(wèi)熱量。
多個(gè)擾動(dòng)源產(chǎn)生的波，在傳播途中相遇，則每個(gè)波都發(fā)揮各自的擾動(dòng)能力。如果擾動(dòng)剛好同方向，則擾動(dòng)總和累加，導(dǎo)致此處物體振動(dòng)大幅度增加。如果擾動(dòng)剛好反方向，則擾動(dòng)總和抵消，此處物體振動(dòng)幅度減小。這種現(xiàn)象稱(chēng)爲(wèi)波的干涉。
思考：
1.二次世界大戰(zhàn)中，大西洋中的潛水艇作用巨大。水面艦船探測(cè)潛水艇就需要使用聲納。聲納就是大喇叭，在水裡面發(fā)射聲音。聲波碰到潛水艇就反射回去，接收裝置檢測(cè)回波，判斷是否存在大型移動(dòng)對(duì)象。潛水艇通常是被動(dòng)接受聲音，一般是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲或螺旋槳噪聲，根據(jù)聲音的特徵來(lái)判斷是否爲(wèi)攻擊目標(biāo)。上世紀(jì)八十年代初發(fā)生東芝事件，就是潛水艇螺旋槳噪聲引發(fā)的。
2.石子丟入水中，表面形成波是和在水中傳播的聲波不同，擾動(dòng)源發(fā)起後，水被排開(kāi)，由於水不可壓縮，所以水被擠的高出水面，形成波峰。對(duì)於某個(gè)水柱，當(dāng)水柱升高時(shí)，水柱變窄，水柱下降時(shí)，水柱變寬。當(dāng)水錶面浪的高度上升時(shí)，勢(shì)能增加，則下降後的動(dòng)能也增加，對(duì)前進(jìn)方向水的衝擊力增加，也就意味著表面波的速度增加。也就是說(shuō)表面波的速度由水波紋的高度決定。當(dāng)水的深度遠(yuǎn)大於波長(zhǎng)時(shí)，水面升高變成波峰，體積增加，所增加的水是由波谷部分補(bǔ)充過(guò)來(lái)的。此時(shí)水不僅是上下運(yùn)動(dòng)，還存在傳播方向上的前後運(yùn)動(dòng)。此時(shí)水面某點(diǎn)的整體運(yùn)動(dòng)就在傳播方向上做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)此點(diǎn)在圓周的頂點(diǎn)時(shí)，水面處?kù)恫ǚ鍫顟B(tài)，當(dāng)此點(diǎn)在圓周底點(diǎn)時(shí)，水面處?kù)恫ü葼顟B(tài)。此時(shí)波速取決於波長(zhǎng)或圓周運(yùn)動(dòng)的速度，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，圓周運(yùn)動(dòng)越慢，波速越快。當(dāng)水較深時(shí)，表面波對(duì)深水完全沒(méi)有影響。在水下拍攝的記錄影視中可以看到，海面巨浪滔天，水下波瀾不驚。
3.而聲音在空氣或水中傳播時(shí)，都是縱波，沒(méi)有橫波。橫波僅在固體中存在，固體的結(jié)構(gòu)緊密，橫向的振動(dòng)因材料的連續(xù)性得以持續(xù)。縱波在流體中傳播時(shí)，流體的壓強(qiáng)在某個(gè)值附近變動(dòng)，相當(dāng)於這些流體在壓縮和膨脹狀態(tài)之間來(lái)回變動(dòng)。這種狀態(tài)只能在壓縮或膨脹的方向上延續(xù)，所以流體中橫波無(wú)法存在。同樣頻率的聲波，在空氣、水、固體中速度不同，因爲(wèi)這些物質(zhì)壓縮彈性不同。同時(shí)因流體的特點(diǎn)，壓強(qiáng)、溫度不同，波速也不同。當(dāng)中流體中聲明波速時(shí)，都必須說(shuō)明對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)和溫度。海平面0℃時(shí)，空氣音速是331m/s。水中的音速大約是空氣中的4.3倍。鋼鐵中的音速大約是空氣中的15倍。
4.現(xiàn)代城市的污染很多，房屋修建和裝修時(shí)就要考慮噪聲污染的消除。1.吸收：噪聲源在室內(nèi)，無(wú)法直接消除噪聲源時(shí)，室內(nèi)牆壁的塗料就可以選用聲波轉(zhuǎn)換熱量效率高的材料，起到吸音效果，這樣噪聲中室內(nèi)很快就衰減下去。如果是音樂(lè)廳，需要回音效果時(shí)，部分牆壁的塗料就要必須是聲音反射率高，不能吸收聲音。2.隔離：噪聲源在室外時(shí)，採(cǎi)用雙層玻璃窗戶(hù)，聲音經(jīng)過(guò)透過(guò)雙層玻璃的能量很少，隔音效果好。當(dāng)然一層玻璃效果也很明顯，只要窗戶(hù)的密閉性好。3.降低源強(qiáng)度：直接對(duì)噪聲源進(jìn)行處理，降低噪聲源（擾動(dòng)源）的能量強(qiáng)度
，降低其功率，典型的應(yīng)用就是摩托車(chē)消音排氣管、消聲武器。發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓熱氣直接進(jìn)入大氣，在氣管的出口，能量瞬間釋放，功率很大，造成很大的噪聲。摩托車(chē)消音管是較原發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管粗的氣管，發(fā)動(dòng)機(jī)高壓熱氣進(jìn)入後，空間突然變大，此刻產(chǎn)生的聲音約束在消音管內(nèi)，被消音管內(nèi)其他結(jié)構(gòu)吸收降低。進(jìn)入消音管的高壓熱氣此時(shí)壓力降低，溫度降低，離開(kāi)消音管進(jìn)入大氣時(shí)，能量已經(jīng)比較低，產(chǎn)生的噪聲就小多了。手槍可以加裝消音、器，消音原理類(lèi)似，就是讓槍膛高壓氣體相對(duì)緩慢的速度膨脹，降低槍聲。由於子彈的速度非常快，實(shí)際消音、器並不能完全消除聲音，除非是非常小口徑的子彈。其最大作用是降低開(kāi)槍者的耳朵負(fù)擔(dān)，在消除槍口火焰方面也非常有效。（按照能量的角度描述，就是體積突然膨脹，導(dǎo)致勢(shì)能增加，能量守恆，所以動(dòng)能降低=分子運(yùn)動(dòng)速度降低=溫度降低。這種方法同時(shí)也是製造超低溫的方法。讓低溫氣體突然膨脹，導(dǎo)致溫度進(jìn)一步降低，反覆進(jìn)行這一過(guò)程。）
5.二次世界大戰(zhàn)末期，德國(guó)潛水艇有了新的裝備，使得這些潛水艇從沒(méi)有被盟軍探測(cè)到。這種裝備是橡膠板，裝配在潛水艇外殼上，板上有按照特定間隔排列的小孔陣列。聲音（聲納發(fā)射產(chǎn)生）抵達(dá)潛水艇表面後，這些陣列使得反射聲音相互之間抵消，極大地降低了反射聲音，使得探測(cè)器無(wú)法得到迴音，避免被發(fā)現(xiàn)。室內(nèi)裝修材料板，也可以採(cǎi)用這種方式降低聲音在室內(nèi)的來(lái)回反射，消除噪聲。觀察電影院的牆壁，是否存在這樣佈滿(mǎn)小孔的板材？
6.以上介紹的是聲音消除的被動(dòng)方法。聲音還可以主動(dòng)抵消。使用麥克風(fēng)接收聲音，轉(zhuǎn)換爲(wèi)電信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行處理，再轉(zhuǎn)換爲(wèi)聲音，此時(shí)的聲音和原始聲音剛剛好完全錯(cuò)位，振動(dòng)相互基本抵消。這樣就實(shí)現(xiàn)主動(dòng)對(duì)消。應(yīng)用於嬰兒看護(hù)。在嬰兒頭部放置一副很大的耳機(jī)，離嬰兒耳朵有一定距離，裡面放出處理後的聲音，和外界噪聲對(duì)消。
7.當(dāng)多個(gè)擾動(dòng)源存在時(shí)，如果擾動(dòng)源的頻率相同，則產(chǎn)生的波頻率相同，這些波在干涉時(shí)，很可能在某處出現(xiàn)多數(shù)波累加的情況，造成某點(diǎn)擾動(dòng)能量非常大。軍隊(duì)過(guò)橋時(shí)，如果按照口令有節(jié)奏地齊步行走，很容易產(chǎn)生累加效果，當(dāng)累加點(diǎn)位於橋的薄弱點(diǎn)時(shí)，可能會(huì)對(duì)橋產(chǎn)生破壞。所以過(guò)橋時(shí)都要便步走，令各個(gè)擾動(dòng)源的頻率不同。
8.人耳可以聽(tīng)到各種聲音，但無(wú)法聽(tīng)到全部聲音。（20-20K）Hz是人耳可以聽(tīng)到的頻率範(fàn)圍。低於20Hz的聲音，稱(chēng)爲(wèi)次聲波。高於20KHz的稱(chēng)爲(wèi)超聲波。那些使用主動(dòng)聲納的生物，比如海豚和蝙蝠，其耳朵可以聽(tīng)到100KHz的聲音。另外人的耳膜和外耳道是垂直的，這也說(shuō)明聲音是縱波。假設(shè)是橫波的話，無(wú)法耳膜產(chǎn)生振動(dòng)！
9.超過(guò)20KHz的聲音，對(duì)人耳無(wú)影響。效果對(duì)人而言就是安靜。因此廣泛使用。眼鏡店裡面有洗眼鏡的機(jī)器，將眼鏡置於水中，使用超聲波清洗。這種高頻率的液體震盪，可有效清理表面附著的各種雜物。牙齒清潔，也可使用超聲波。體外碎石（膽結(jié)石），同樣使用超聲波。但最普及的則是B超，超聲波進(jìn)入人體，因不同組織的彈性不同，反射回的超聲波在不同位置壓強(qiáng)不同，反向演算後就可以得到人體彈性分佈圖，就是人體內(nèi)部器官分佈情況。超聲的波長(zhǎng)短，機(jī)械波衰減是以波長(zhǎng)爲(wèi)單位比例進(jìn)行衰減的，所以衰減快。擴(kuò)散也是按照波長(zhǎng)的比例進(jìn)行，所以方向性好，容易形成聲音束。蝙蝠和海豚，都使用超聲波作爲(wèi)雷達(dá)探測(cè)信號(hào)，定位準(zhǔn)確。大功率的超聲波還是武器，可以擊暈獵物。
10.低於20Hz的聲音，波長(zhǎng)很長(zhǎng)，衰減很慢，很容易衍射，所以沒(méi)有什麼可以阻擋次聲波。次聲波的振動(dòng)對(duì)人體內(nèi)臟有強(qiáng)烈的破壞作用，因此可製造次聲波武器，但難以控制方向。
11.人的發(fā)音依靠聲帶。發(fā)出的波長(zhǎng)和聲帶的長(zhǎng)度相關(guān)。人的發(fā)音是多種頻率聲音的混合，其中含量最高的可以稱(chēng)爲(wèi)基音。其他頻率的含量比例不同，聽(tīng)起來(lái)的效果不同。男子聲帶長(zhǎng)，所以基音波長(zhǎng)較長(zhǎng)，頻率低，女子聲帶短，基音頻率高。我們說(shuō)某人唱歌音色好，就是聲音中不同頻率含量的比例適合我們欣賞的口味。說(shuō)某人音域?qū)拸V，就是聲帶經(jīng)過(guò)控制，可以發(fā)出不同基音的聲音，而且基音的頻率相差較大。唱歌時(shí)，聲音可以在腹腔、胸腔、口腔、顱腔進(jìn)行迴音，增加聲音的延續(xù)和音量，改善音色。技巧的好壞，或者是天賦的好壞，就體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)迴音的難易程度上。唱歌就像說(shuō)話一樣輕鬆，天賦好。需要提氣叉腰，天賦差。現(xiàn)代歌曲伴奏多，去掉這些伴奏，聽(tīng)歌手清唱，就知道唱的真正效果。
12.脊椎動(dòng)物感受聲音的器官和人類(lèi)似，並且有外耳廓對(duì)聲音進(jìn)行收集，增強(qiáng)聽(tīng)覺(jué)效果。耳廓的因生存環(huán)境的變化而變化，可能變大（蝙蝠）、變小（北極熊）甚至消失（鯨魚(yú)）。昆蟲(chóng)身體的膜也起收集空氣振動(dòng)的效果，用來(lái)感知異性、獵物或捕獵者。被動(dòng)接收聲波的動(dòng)物，都是爲(wèi)了確定振動(dòng)源。當(dāng)振動(dòng)源位於特定環(huán)境時(shí)，觸角、身體的毛髮?zhuān)伎梢跃_定位振動(dòng)來(lái)源，這些都可認(rèn)爲(wèi)是耳朵。比如蜘蛛網(wǎng)上的振動(dòng)源通常就是獵物，蜘蛛使用腿部即可感受。通常人是視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)共同使用一樣，動(dòng)物的耳朵也僅是探知外界工具的一部分。不同動(dòng)物的探測(cè)側(cè)重點(diǎn)不同。
13.當(dāng)波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)固定位置的觀察者而言，波的頻率發(fā)生變化。比如波源頻率是10Hz，波速100米/秒。1秒內(nèi)有10波峰經(jīng)過(guò)觀察者，當(dāng)觀察者以100米/秒的速度靠近波源時(shí)，1秒內(nèi)就觀察到20個(gè)波峰！對(duì)觀察者而言頻率增加了一倍。以50米/秒的速度遠(yuǎn)離波源，則1秒內(nèi)觀察到5個(gè)波峰，頻率爲(wèi)實(shí)際的一半。最早是由奧地利人多普勒發(fā)現(xiàn)的，稱(chēng)爲(wèi)多普勒效應(yīng)。現(xiàn)在高速路上檢測(cè)超速，就是使用多普勒雷達(dá)進(jìn)行。醫(yī)療上使用多普勒效應(yīng)來(lái)判斷血液流動(dòng)的速度，疊加在B超上，就成爲(wèi)彩超。
（本章完）