【給父母的科普知識私藏包】為什麼會有聲音?

2019.10.01

by 胡妙芬 (親子天下小行星)

【給父母的科普知識私藏包】為什麼會有聲音?

插畫|呼拉王

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 生活中,聲音無所不在, 我們是如何聽到聲音的? 音量大小和音調高低又是如何產生的呢?

孩子們總愛敲敲打打,享受不同樂音,這是聲音的感性感受。但是聲音的本質是什麼? 為什麼有些高、有些低? 以下幾個簡易的問答,提供給您與孩子進行理性的了解。

Q1:妙妙喵說,聲音是「振動」,為什麼摀住耳朵就聽不到聲音了呢?

A:耳朵要真正的聽到「聲音」,必須要有很多條件。條件一,東西要振動,這是聲音的最基本要素;條件二,要有幫忙傳遞振動的介質,在我們生活中最常利用的就是空氣,這也是為什麼太空人在太空中聽不到聲音的原因,因為太空中是「真空」狀態,沒有空氣可以傳遞聲音;條件三,聽聲音的人要有健康的耳膜和耳朵構造,因為耳膜振動,才能把聲波轉化成神經訊號傳進大腦,此外,要有健全的大腦功能,如果大腦的聽覺區域受損,就算擁有健康的耳膜,仍舊聽不到聲音。

摀著耳朵就是阻擋空氣的振動(聲波)進入我們的耳朵;沒有接收到振動,我們當然聽不到聲音嘍 !

Q2: 水裡沒有空氣,為什麼在水裡照樣可以聽見聲音呢?

A:因為水也可以傳播聲音啊 ! 不管是液體、氣體、固體,只要可以隨著聲音振動的物質,都可以傳播聲音。只不過,人類生活在陸地上,耳朵的構造天生就是為了聽取空氣中傳來的聲音,一旦進入水裡,耳朵會被水包圍,所以岸上借著空氣傳送的聲音我們聽不見,但是水下的聲音卻可以透過頭骨的振動而被我們聽到(沒錯,我們的頭骨是固體,也可以傳播聲音),這稱為「骨傳導」。

有時候,我們會發現自己的聲音經過錄音之後,再播放出來,音質聽起來不太一樣,別人卻覺得沒什麼差別,那是因為我們平常聽自己的聲音,一部分是透過空氣振動和耳朵,另一部分是透過頭骨振動的「骨傳導」,所以我們聽到自己的音質,和別人完全透過空氣和耳朵聽到的音質不太相同。

Q3:麥克風怎麼那麼厲害,可以把聲音放大?

A:我們的耳朵是靠耳膜把聲波傳進耳內,再轉換成神經訊號;麥克風裡面也有一塊薄膜,這塊薄膜跟耳膜一樣會受到空氣的振動而振動。不同的是,麥克風的薄膜,是把聲波轉換成「電訊號」傳送到放大器,然後再由放大器放大聲音。

Q4:妙妙喵說,吉他或提琴會因絃的鬆緊和粗細,影響音調高低;為什麼彈奏的人在指板上壓來壓去,也會改變音調高低呢?

A:那是因為絃的「長短」也會影響音調的高低喔 ! 雖然彈奏的人在指板上壓住絃,絃的實際長短並沒有改變,但是被指頭壓住到琴頭的這一段絃無法振動,使得能夠振動的長度縮短了,振動的速度(頻率)就會變快,音調也會隨之變高。

Q5:管樂器上有很多洞,為什麼按壓不同的洞會改變音調高低呢?

A:上一題我們提到,能振動的絃長會影響音調的高低,鐵琴、木琴的琴片長短也是一樣。不過管樂器的聲音不是靠樂器本身的振動,而是吹進樂器裡的空氣振動,所以我們封住不同的洞時,會影響空氣柱的長度,空氣柱愈長,振動的速度(頻率)愈慢,音調就愈低;相反的,空氣柱愈短,振動的速度(頻率)愈快,音調就愈高。

Q6:為什麼聽到太大或太尖銳的聲音,耳朵會不舒服呢?

A:聲音是由空氣的振動傳來的,空氣振動會「推擠」我們的耳膜,使我們的耳膜跟著一起振動;聲音大,表示振動的幅度(振幅)很大;聲音尖銳,表示振動的速度(頻率)很快,我們的耳膜跟著劇烈振動,當然會有不舒服的感覺;而且如果因為強烈振動使耳膜受損或破裂,聽力是會受到影響的。所以下次記得不要在爸媽的耳邊大呼小叫,耳朵會受不了喔 !

作者簡介|胡妙芬

臺大動物研究所碩士,兒童科普教育領域教學專家,兒童科學網站「科學小芽子」站長,兒童科普、動物作家。

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