以下為小叮噹科學遊樂區網站的文章： 馬克斯威爾通話器 如果把眼睛閉起來，仔細傾聽，你會發現各式各樣的聲音包圍著你：車聲、 人聲、錄音機傳來的歌聲、工地裡機器的聲音等；夜深人靜時，還有風聲、 蟲蛙鳴叫聲、小販的叫賣聲。這個世界可以說是一個聲音的世界，如果這個 世界沒有聲音，我們彼此無法溝通交談，不能迅速地處理問題，走在路上聽 不到背後車子喇叭的警示，這樣的生活有多危險和不方便啊！ 聲音是如何產生的？我們為什麼能聽到聲音？其實，聲音是由物體振動而產 生的，物體振動使兩側的空氣分子輪流受到壓縮和疏放，空氣分子便來回運 動，同時碰撞到外圈的其他分子，使他們也振動起來：由於空氣分子疏密相 間，便形成一種看不見的聲波，它會像水圈一樣，一波一波的擴散，傳進耳 朵，我們就這樣聽到了聲音。 人耳所感覺的聲音，決定於音調、響度和音品，合稱聲音三要素： 一、音調： 音調是指聲音的高低，音調的高低決定於物體振動的頻率，頻率愈高，音調 愈高，頻率愈低，音調愈低。頻率指的是物體振動的次數。一般來說，女生 的聲帶短而薄，振動頻率較高，（每秒在 252~520次之間），所以講起話來 音調較尖細；男生的聲帶長而厚，振動頻率較低（每秒在90~152次之間）， 所以講起話來音調比較低沈。另外，人類耳朵可聽到聲音的頻率大約在 20~20000次/秒，如果超過20000次/秒，就叫做超音波，人類耳朵是聽不到的 。但在深夜人靜時，我們偶爾會聽到貓狗一起狂叫且聲音怪異，那就是它聽 到了超音波，而流露出來的痛苦反應。例如：狗能聽到頻率34000次/秒的高 音；貓能聽到頻率50000次/秒的高音；海豚和蝙蝠，則能發出和接收到頻率 100000次/秒以上的超音波。 二、響度： 聲音的大小（強弱）以響度表示，它與聽者的聽覺有關。聲音的強度是指單 位面積時間內所通過的聲音的能量，強度等級是以分貝來表示，人類可忍受 的最大強度大約為一百二十分貝（即 20000次/秒的頻率），超過一百二十分 貝，我們的耳膜就會被震破。同一個聲音，近聽時聲音大，遠聽時聲音小， 這是因為聲波向各方傳播愈遠，散佈的面積愈廣闊，振幅就愈小的原因所造 成。 三、音品： 用於區別發音體的不同。每一發音體皆有其發音的特性，這種特性稱為「音 色」或「音品」。為什麼你知道打電話來的是小華而不是小明？為什麼你可 以分辨出這是手風琴的聲音而不是鋼琴的聲音？因為聲音是由數種不同的振 動產生的，這些振動的總和就是音品。每個物體發出的聲音有其特有的音品 ，所以我們能夠只聽聲音，就分辨出物體的不同。 在聲音世界中，有一個不可或缺的角色，那就是「介質」，少了它，聲音就 不能存在。最常見的傳播聲波的介質是空氣，當部分空氣受振源的壓迫時， 被壓迫的空氣分子產生位移，並引起附近空氣分子也發生位移，如果所受的 壓迫是週期性的，並且其頻率在聲波範圍內的話，空氣中就產生了聲波。聲 波通常依靠空氣來傳播，其他氣體、液體、固體也能傳播聲波。而聲波傳播 的速度與介質的性質和溫度有關。 以溫度為例，溫度上升，空氣分子的運動會增快，聲音的傳播速度也隨著加 快；溫度降低，則聲音的速度就會減慢。另外，聲音傳播的速度會因不同的 介質而異，一般來說，透過固體介質，聲音傳播的速度最快。 當你在樓下，你的朋友在樓上時，你大喊朋友的名字，他在樓上可以聽見你 的聲音，同樣的，你的朋友在樓上喊你的名字時，你也能聽見。有時候，你 和朋友玩捉迷藏，你躲在牆角，他看不見你，可是他喊你，你一樣聽得見。 這些都說明了聲音的傳播方向是四面八方的，即聲音能傳到高處，也能傳到 低處，還能傳到前後左右各個方向，甚至可以繞個彎兒傳出去呢！ 當你在山谷中大喊後，會發現好像有個人在重覆你的話，這就是我們常說的 回音，這是由於聲音的反射造成的。任何一種能反射聲音的障礙物，例如一 棟很高的建築物、一面很高的牆、一座山等，對聲音而言，都像鏡子一樣， 能反射聲音。「聲音的凹面鏡」具有像「反射望遠鏡」一般的作用，它能把 音波集中在某一個焦點上，也能將一個點上的聲音反射出去。馬克斯威爾通 話器就是利用這個原理發明的。 以前的劇場，都有個「提詞箱」，這是每個劇場都有的設備，它們的形狀都 一樣，這種「提詞箱」也是利用物理學的原理而發明的。它的天花板部分就 是「音的凹面鏡」，它可以防止提詞的聲音傳到觀眾席上，只把提詞的聲音 傳給演員。像揚聲器、聲納器，也是利用聲音反射的原理發明的。要和距離 較遠的人講話時，我們通常會把手圈起來靠在嘴巴前面傳話，其實你的手所 做的，就是一個揚聲器。它可以把聲音反射，聚集到某一個特定的方向，可 以保持聲音的能量不散，使聲音傳得更遠。而聲納器是利用聲波或超音波來 探測水裡物體狀況的裝置，它發出的聲波碰到物體會形成反射音，傳回原船 上，由此可測出物體的距離及深度，例如，魚群的位置、海底地形、敵方潛 艇的方向等，都可以用它來偵測。聲音的世界是奇妙有趣的，仔細聽一聽， 想一想，或許你會發現得更多！ ------------------------------- 你敲一下桌子，聽到的聲波頻率為1次/秒。 人類聽不到超音波可能是人體構造的限制，但頻率低的應該聽得到吧！ 為什麼人類聽不到頻率小於20次/秒的聲波呢？ --

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