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声音是怎么传播出去的?

声音是怎么传播出去的?

由网友 物理新视野 提供的答案:

事实上,迄今为止,关于声音的传播机制,还是不很清楚的。教科书上说了,声音是靠介质传播的,在真空中无法传播,这是事实。

但是,此类说法隐含着“真空是虚无”,是不符合事实的。因为,就物理逻辑而言,既然真空是存在的,就一定是物质的,有质量有能量有密度,即:真空不可能是虚无的。

真空就是空间,是一种场介质。不过,由于真空介质的场量子频率很高而波长太短,承载不住大尺度声子,好比一粒芝麻托不住一个西瓜,不适合传播“f=20~2×10?赫兹”声频。

场量子的频率有多高呢?普朗克卫星轨道附近的超真空环境之背景微波的场量子或光子参数:波长λ=7.35厘米,频率高达“f=4×10?赫兹”,是声频的20万倍。

有一点必须明确,声音归根结底是通过光子传播的,因为声源的动能只能经由光子来传播。

声音传播机制:声源震荡→推压光子→光子推压光子→光子推压声子→声子推压听神经。

理由是:声子之间隔着巨大的“真空带”,而声能又只能通过光子来传递,不可能出现隔空打牛的超距作用,下面以空气介质为例说明。

估算空气分子只间的间隙(真空带)尺度

已知,标准状态下的空气密度ρ=1.29kg/m3,设空气分子主要是氮气(N?),

氮气分子质量:m=28u=28×1.66×10?2?=4.65×10?2?千克。

氮气分子半径:r≈0.1纳米V

氮气分子体积:V=4.2r3=4.2×10?3?米3,

22.4升氮气分子数:N=6.02×1023。

1立米分子数:n=(1000/22.4)N=2.69×102?。

氮分子实有体积:V?=nVi=0.2分米3

真空场占有体积:V?=1-V?=999.8分米3

真空场是氮气分子的体积比:V?/V?=4999倍。

可见,空气中的分子之间的真空场是非常广阔的。声能在空气介质中的传播,不可能是空气分子之间的裸接触,而是以光子为传播子的。

现在我们来计算以下,电动机噪音激发空气中真空场的电磁波与声波的波长与频率。

设电动机转速ω=3000转/分钟=50转/秒,转子半径r=0.1米。线速度v=2πrω=31.4米/秒。

场效应方程λ=2hc/m?v2=ξ/v2,ξ=4.37×10?,计算电动机噪音激发的电磁波波长与频率。

λ=ξ/v2=4.37×10?/31.42=443米。

f=3.44×10?赫兹,是最高音频的17.2倍。

波速取决于介质类型。空气的音速,取决于空气分子(声子)的震荡速度,与声源功率无关。空气传声的音量与声源功率有关。

由于场量子体积占比,远远大于声子的体积占比,因此,震源可同时激发机械波与电磁波两种波型:

机械波:声源→光子→声子→光子→声子→

电磁波:声源→光子→光子→光子→光子→

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由网友 缥缈浊世客 提供的答案:

声音也是一种波,我们人耳可以感知到的是20HZ~20kHZ的音波。

声波的传输需要介质,所以真空中不能传音,在水,固体和穴空气中都可以传。

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