书城科普读物探索未知丛书-物理城堡一
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第46章 为什么要用分贝作声音强度单位

人自呱呱一坠地,便生活在这个喧闹的世界上,从此各种声响不绝于耳。摇篮曲的催眠,收音机里悦耳的音乐声,爽朗的欢笑声,愉快的交谈声,溪水淙淙,泉水叮咚似鸣琴,狂风的呼啸声,惊涛的拍岸声,飞机掠过长空时扰人的噪声……绝对没有声音的世界,是不可想象的,你可知道,这些声音和它们的强弱,是怎么计量的呢?声音是物质的机械振动产生的。当物质振动时,周围空气发生一系列的稠密与稀疏的变化,这种变化不断向外扩展,从而产生了声波。声波在1秒钟内起伏的次数,叫频率,人们就是通过频率来计量声音的。

频率的单位叫赫兹。

频率在20—20 000赫兹范围内,可以引起人耳朵的声音感觉,叫做可闻声。频率超过20000赫兹的叫超声,低于20赫兹的叫次声。不同频率的可闻声。对于人耳引起音调不同的感觉。音乐的音调一般在40—5 000赫兹之间。女高音只能发出1 170赫兹的基音,钢琴的最高音键是4 224赫兹,双簧管能发出的音调最高,是18 000赫兹,一般语言的频率是在300—5 000赫兹之间。声音除了有频率高低之外,还有强弱的区别。声音太轻,人身无感觉;声音太响,可引起人耳疼痛;声音过强,则“震耳欲聋”。描绘声音强弱的物理量,叫声强。人耳是灵敏无比的感觉器官。从风吹树叶沙沙响到隆隆炮声都能捕捉到,这两者声强相差1013倍。在生理学上声音的强弱不是用能量单位来计算的,因为数字太大,极不方便;而是在隔音室内以正常人能听到最低的声响(10-16瓦/厘米2)作为基准,其他的声强与基准相比,再取对数,用“分贝”为单位来表示。两者相比为1时,为0分贝;声强增加10倍时,为10分贝;增加100倍时为20分贝;增加1 000—10 000倍时分别为30分贝和40分贝。为什么要用分贝作单位呢?因为,声强每增加10倍时,用分贝单位表示时只加上10分贝,计算方便,表达简洁,更重要的是人的听觉是与声能分贝数成正比的。分贝数增加或降低1倍,则人耳听到的声音响度也提高或降低1倍。因此,用分贝作为声强的单位更符合人们的真实感觉。这样,风吹树沙沙响为0分贝,隆隆炮声则为130分贝。声强越大,对人的影响也越大。90—140分贝的声强就会影响人的听力,在100—120分贝的环境里生活1分钟就会造成暂时耳聋,140分贝的噪音就会导致彻底耳聋。因此,科学家把100分贝声强视为安全强度的最高界限。