波動與聲音
聲強
站在喇叭旁,聲音鋪天蓋地,走遠一點,它就淡去。聲強衡量的是每秒有多少聲音能量流過每一塊面積,也就是聲音有多集中。它回答的問題是:我們如何用一個數字來表示有多少聲音能量抵達某一點?
聲強 I 是波所攜帶的功率除以它通過的面積:I = P / A,單位是瓦特每平方公尺(W/m^2)。對一個向各方向均勻輻射的小聲源,同樣的功率隨你走遠而攤在越來越大的球面上,所以聲強按距離的平方反比下降:I 正比於 1 / r^2,距離加倍,聲強只剩四分之一。聲強也隨波振幅的平方增長。
人類聽覺涵蓋極其廣大的聲強範圍,從最微弱可聽的聲音(約 I_0 = 10^-12 W/m^2,也就是聽覺閾)一路到接近 1 W/m^2 的痛覺閾,相差一兆倍。這麼巨大的跨距,正是我們把它壓進對數式的分貝標度的原因。一個誠實的提醒:聲強(一種物理的能量流)與響度(你感覺有多大聲)並不相同,耳朵的靈敏度隨頻率而異,所以不同音高下相同的聲強,聽起來不會一樣大聲。
一個向各方向均勻輻射 P = 0.1 W 聲音功率的點聲源,在 r = 2 m 處的聲強為 I = P/(4 pi r^2) = 0.1/(4 pi 乘以 4),約 0.002 W/m^2。走到 4 m 處,它降到只剩四分之一。
聲強是功率除以面積;對點聲源,它按 1/r^2 下降。
聲強是量到的能量流,不是感受到的響度。耳朵對某些頻率比較敏感,所以相同的聲強並不代表相同的響度。
又称
另见