走进科学
声波是如何工作的？
声波是一种振动，它能移动我们，伤害我们，甚至可能治愈我们。
我们的整个生活都被声波包围。它们时刻以超过700英里/小时的速度撞击我们，有时伤害我们，有时则安抚我们。它们具有传递思想、唤起美好回忆、引发争吵、娱乐观众、吓坏我们或帮助我们坠入爱河的力量。它们可以引发一系列情感，甚至造成身体伤害。虽然这听起来像科幻小说，但声波是非常真实的，已经成为我们日常生活的一部分。那么，声波是什么，它们是如何工作的？
如果你不从事音频行业，你可能不会太关心声音的原理。当然，大多数人关心的是声音如何让他们感受，而不是声音如何真正影响他们。然而，了解声音的原理确实有很多实际应用，而且你不必是物理学家或工程师就可以探索这个引人入胜的主题。以下是关于声音科学的入门知识，帮助你入门。
波浪中的能量
当能量通过水或空气等物质时，它会形成波浪。波有两种：纵波和横波。横波，如美国宇航局所说，可能是大多数人在想象波时想到的那种波——像健身绳的上下波纹。纵波也称为压缩波，声波就属于这种波。它们没有垂直运动，而是沿着干扰的方向移动。
声波是如何工作的
声波是一种能量，当物体振动时会释放出来。这些声波通过空气或其他介质从声源传播，当它们与我们的耳膜接触时，我们的大脑将压力波转换为我们可以理解的单词、音乐或信号。这些脉冲帮助你在环境中找到事物的位置。
我们也可以以更物理的方式体验声波，而不仅仅是生理的方式。如果声波到达麦克风，无论是USB直播麦克风还是录音室级别的人声麦克风，它们都会将声波转换为电子脉冲，然后通过振动扬声器再次转换为声音。无论我们是在家里还是在音乐会上，我们都能感受到胸腔深处的低音。歌剧歌手甚至可以用声波击碎玻璃。将声波传递到沙子等介质中时，我们甚至可以看到沙子留下的声波足迹。
不同频率的正弦波，更深的波谷意味着更高的音调
这种形状是连绵起伏的山峰和山谷，是正弦波(又称正弦波)的特征。如果波移动得更快，山峰和山谷会更靠近。如果波移动得慢，它们会分散开来。把它们想象成海洋中的波浪并不是一个糟糕的类比。正是这种运动使得声波能够做很多其他事情。
频率至关重要
当我们谈论声波时，频率是一个非常重要的概念。频率是指声波在一秒钟内振荡的次数，用赫兹(Hz)表示。频率越高，声音的音调越高；频率越低，音调越低。人类的听觉范围通常在20Hz到20,000Hz之间，尽管这个范围随着年龄的增长可能会缩小。
同样重要的是振幅，它是声波的高度。振幅越高，声音越大；振幅越低，声音越小。振幅通常用分贝(dB)表示，分贝是一个用于衡量声音强度的对数单位。值得注意的是，人类耳朵对声音压力的感知也是对数的，这意味着每增加10分贝，声音强度变为原来的10倍。
利用声波的技术
声波在许多领域中具有广泛的应用。例如，超声波技术利用高频声波来检测身体内器官的形状和位置，帮助医生诊断病症或监测胎儿的发育。声纳(声波雷达)是另一种利用声波的技术，它通过发射声波并接收反射声波来测量物体的距离和方向。声纳广泛应用于潜艇导航和海底地形测绘。
音乐和噪音控制也是声波技术的重要应用领域。音乐家和音响工程师利用声波的特性来创作音乐和控制声音的传播。在建筑设计中，声学工程师会考虑建筑物内部和外部的声波传播，以降低噪音并提高舒适度。
结论
声波是一种能量，在物体振动时释放。它们通过空气或其他介质传播，当接触到我们的耳膜时，我们的大脑将其转换为我们可以理解的声音。了解声波的基本原理以及如何利用它们可以帮助我们在许多领域取得进步，包括医学、建筑、音乐和更多。从声波的科学到其在现代技术中的应用，声波确实是一个引人入胜且实用的主题。
本文译自 Popular Science，由 BALI 编辑发布。