第二節 聲音的傳播
聲波能在真空中傳播嗎?


我們知道聲波是由物體的振動所造成,並能藉空氣傳播。然而,聲波能在其他媒介、甚至能在真空中傳播嗎?

我們可以進行一個簡單實驗,找出聲音是否可以在真空中傳播。在所示的實驗裝置,一個密封玻璃罩內放置了一個會持續發出鈴聲的電鈴。玻璃罩另設有可抽出罩內空氣的裝置。留意來自玻璃罩的鈴聲,逐漸抽出罩內空氣:

  • 當玻璃罩內充滿空氣時((a)),在罩外能聽到清楚的鈴聲;
  • 當玻璃罩內的空氣逐漸被抽出時((b)),在罩外
    • 不能聽到任何
    • 能聽到聲量愈來愈大的
    • 能聽到聲量愈來愈小的
    • 能聽到聲量維持不變的
    鈴聲;
  • 當玻璃罩內的空氣完全被抽出後((c)),在罩外
    • 不能聽到任何
    • 仍能聽到清楚的
    • 只能聽到微弱的
    鈴聲。

若將抽出的空氣漸次放回玻璃罩內,便重新聽到聲量愈來愈大的鈴聲。


實驗結果顯示,在罩外感覺到、來自玻璃罩內電鈴的鈴聲聲量,是會隨著罩中的空氣被抽出而減少的。當玻璃罩內所有的空氣被抽走,罩裏便處於真空狀態,罩外便聽不到電鈴的鈴聲。這證明了聲波是不能在真空中傳播,換言之:

聲波的傳播 需要介質,例如空氣。

由此可了解,兩名在太空中的太空人是不能互相直接交談的(),因為太空中沒有傳聲的介質。


真空玻璃罩內設置能持續發出鈴聲的電鈴
(a) 玻璃罩內的空氣未被抽出;(b) 玻璃罩內的空氣正被抽出;(c) 玻璃罩內的空氣已完全被抽出。
(請按 ">" 切換下一張圖片)
太空中沒有空氣,太空人只能通過無線電交談(示意圖)
固體和液體中傳聲的例子


既然聲波必需藉介質才能傳播。那麼,聲波能在空氣以外的其他介質,甚至在固體或液體中傳播嗎?首先看一些藉固體傳播聲音的例子:

【固體傳聲例 1】
小時候,您曾用一根繩線在兩端穿上紙杯,製作一具可傳聲的玩具電話嗎?只要兩個人用手握著紙杯、拉緊繩子(見),其中一人向著紙杯細聲講話,聲音便會經尼龍繩傳播到另一端的紙杯,讓另一個人聽到說話。

【固體傳聲例 2】
因為金屬的傳聲性能特別好(見下一節),所以從前的鐵路工人或旅客會將耳朵貼近路軌(見)。如果聽到路軌傳來聲音,便表示再過不久將會有列車駛過來,儘管遠處仍看不見列車。


如果固體可以傳聲,藉液體也能傳播聲音嗎?考慮情境,水上芭蕾的選手能在水中伴隨音樂節奏跳舞,因舞者:

A. 在水中仍能聽到音樂

B. 能熟記所有舞步節奏以配合曲目,儘管在水中聽不到音樂

C. 能只靠浮出水面一剎那聽音樂,以維持舞步跟音樂的節奏

您也可以這樣求證,把已開啟的蜂鳴器與聽診器放在同一杯水中。避免兩者在水中接觸下,戴上聽診器,查證能否聆聽到蜂鳴器發出的聲音:


以上種種例子顯示,無論是氣體、液體或是固體都能傳聲。事實上:

所有物質 皆可以作為聲波的傳播介質。


聲波能在繩子中傳播
從前的人會貼向路軌收聽傳來的聲音,估計是否將快會有火車從遠處駛過來。(請勿模仿)
水上芭蕾的選手將頭部潛入水中,仍能聽到音樂來隨著音樂起舞嗎?
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