清晨,鬧鐘聲將我們從睡夢中拉回現(xiàn)實,由此便開始了我們的一天。早餐車的叫賣聲,門口超市的促銷聲,鄰居小狗的叫聲,都是通過耳朵才能聽見。如果沒有了這些聲音,整個世界都會沒有光彩,黯淡了許多。
對于不同的生物體,他們能夠接收的聲音頻率并不是一樣的,我們?nèi)祟惸芙邮?0-20000Hz,狗能夠接受50-8000Hz,貓能接受60-35000Hz,超過這個范圍的聲音,都不能被我們聽見。聲音到底是什么?赫茲與分貝如何區(qū)分?為什么聲音最大只有194分貝?
什么是聲音
聲音是一種波,這種波是由物體的振動帶來的。當然,他并不能憑空就被我們聽見,它需要一個中介的幫助,這個中介是空氣、固體或液體。
而在不同的介質(zhì)中,它的傳播速度也不盡相同,一般來說,在固體中的速度大于液體大于氣體,所以在這三者之中,聲音在氣體的傳播速度是最慢的。
有趣的是聲音的傳播速度與溫度也有關(guān)系,在空氣中,由于溫度的不同,傳播速度也不同,在0℃的空氣下,傳播速度是331m/s ,在15℃的空氣下,傳播速度是340m/s,在25℃的空氣下的傳播速度是346m/s,可以看出,溫度越高,聲音的傳播速度越快。
我們聽見的大多數(shù)聲音,都是通過空氣的傳播進入到我們的耳朵。但是在真空的狀態(tài)下,聲音是無法傳播的。
人能夠感受到的音量大小就是用分貝來表示,這也稱為聲音的響度。
而赫茲是用來表示聲音的高低,這是由聲音的頻率所決定,頻率越高的聲音音調(diào)越高。
所以,分貝是聲音響度的單位,而赫茲是音調(diào)的單位,兩者雖與聲音相關(guān),但代表著不同方面。
雖然因為先天或后天的各種原因,每個人能夠接受的聲音大小有細微不同,但總的來說,人能夠接受的最舒適的聲音在50分貝以下,在這個分貝下,我們可以舒適的生活,對于我們的耳朵也不會造成影響。
在60-70分貝時發(fā)出的聲音,可能會損害我們的神經(jīng),你可以想象,有一個人在我們耳邊大聲喊叫。而90分貝以上的聲音,就會損害我們的聽力。
當我們在演唱會現(xiàn)場時,并不會因為過大聲音而感到不適,但當我們回到家后可能因此出現(xiàn)耳鳴、耳朵刺痛等現(xiàn)象。這是因為演唱會時音樂的分貝已經(jīng)超過100,會對我們的耳朵造成損害。
所以生活在一個適宜的分貝之下,才能夠保護我們的聽力。
最大只有194分貝的原因
首先我們得明確的是,由于我們生活在陸地上,所以聲音是通過空氣作為媒介而進行傳播的,如果是在水中,水的密度高于空氣且聲音的傳播速度更快,因此在水中分貝數(shù)會比空氣中更高。
在現(xiàn)實生活不論是什么物體,它最大都只能發(fā)出194分貝的聲音,這是為什么呢?
之前我們講到,聲音是一種聲波,而波是振動的傳播,它分為橫波和縱波,縱波的傳播方向是與質(zhì)點(有質(zhì)量但不存在體積或形狀的點)的振動方向相平行的。
當聲波想要被我們的耳朵聽見時,必須要依靠空氣中的粒子,粒子發(fā)生振動而且會以縱波的形式被我們聽見。
當聲音的分貝變高時,粒子就會開始劇烈的振動,內(nèi)部的能量就會迸發(fā)出來,它所釋放的能量會超出大氣壓下的范圍,這時候便不再是我們所生活的空氣,而是會進入真空的狀態(tài),真空狀態(tài)下就沒有粒子存在,那它也就不能釋放能量。
我們都知道,真空的狀態(tài)下,聲音是無法傳播的,所以聲音就會有上限。這里的194分貝,就是在標準大氣壓的情況下得來的。
目前最大的聲音
傳說世界著名的男高音歌唱家恩里科.卡魯索,曾利用自己的高音唱碎過玻璃杯,但是這也僅是傳說。如果想要憑借聲音唱碎玻璃杯,至少需要130分貝。
而現(xiàn)如今,最大的聲音是由克拉克托火山爆發(fā)時發(fā)出的。
1883年,在蘇門答臘島和爪哇島之間的巽他海峽上的克拉克托火山爆發(fā)了。
當火山爆發(fā)時,在2800英里(4600公里)以外的毛里求斯都有人聽見了聲音,該地居民稱,他們以為是遠處的槍聲。
由于火山位于無人的海島,所以不能夠?qū)ζ溥M行精確的測量。但在距離火山200公里的地方,接收到的聲音高達172分貝,如此高的分貝,不僅有可能會導(dǎo)致我們的耳朵失去聽力能力,甚至有可能因為過高的分貝而被震死。
它產(chǎn)生了強大的壓力波,這個壓力波甚至可以繞著地球轉(zhuǎn)好幾圈。
火山爆發(fā)后,附近彌漫著濃濃的黑煙,經(jīng)過好幾天才慢慢散去。因為這場火山引發(fā)了海嘯,致使成千上萬人去世。
超過會發(fā)生什么
前面我們提到,聲音依靠空氣中的粒子,粒子發(fā)生振動以縱波的形式被我們聽見。當聲音的分貝變高,粒子開始劇烈的振動,內(nèi)部的能量迸發(fā)出來,它所釋放的能量會超出大氣壓下能夠承受的范圍,這時候聲音就不再會是在我們所生活的空氣中,而是會進入真空的狀態(tài)。
當聲音越來越大的時候,在真空狀態(tài)之下能量會擠壓空氣,空氣的密度就會變得越來越大,當空氣的密度到達一定的限度且不能夠承受的時候,就會形成沖擊波。
這個沖擊波高溫高速,能夠?qū)⒁磺形镔|(zhì)直接毀壞,只留下一些粉末,威力十分強大。
雖然我們聽說過許多明星因為的高音震碎玻璃杯的情況,但實際上,要想將我們平時使用玻璃震碎那其實是很難的,而過高的分貝也會讓他自己的耳朵感到不適,所以對于玻璃杯的材質(zhì)還有待考證。
聲音的上限是194分貝,如果超出上限,聲音就會在不斷擠壓空氣的狀態(tài)下,爆發(fā)出沖擊波,導(dǎo)致嚴重的傷害。