聲學(xué)課堂：頻率、波長、頻帶、頻譜

因為聲波是由物體振動產(chǎn)生。以下圖為例，來解釋聲音的波長和頻率。

如圖所示：物體（最左端）在振動時，會對介質(zhì)（彈簧）產(chǎn)生影響。

首先，靠近物體的地方因為被壓縮而變得密集，接著該地方會向右膨脹，擠壓相鄰的介質(zhì)。右側(cè)因為因為被壓縮而密集，而左側(cè)因為其向右移動變得稀疏。這樣物體來回運(yùn)動，兩側(cè)就相繼形成疏密相間的介質(zhì)層向遠(yuǎn)處傳播，這就是聲波。

波長

我們把聲波傳遞過程看做如下圖形：波峰代表介質(zhì)最密集處，波谷代表介質(zhì)最稀疏的地方。

如圖可以看到，聲波在傳遞過程中呈現(xiàn)一個周期變化的過程。

聲波在傳播途徑上，相鄰兩個振動情況相同的質(zhì)點(diǎn)之間的距離稱為波長（如最密集處到最密集處、最稀疏處到最稀疏處），記作 λ。同時，完成這次振動所經(jīng)歷的時間稱為“周期”，記作T。圖片

頻率

頻率指的是1秒鐘內(nèi)振動的次數(shù)，記作f，單位為赫茲（Hz）。是周期的導(dǎo)數(shù)f=1/T

通常情況下，聲音傳播速度是一定的，如空氣中聲速為340m/s（室溫為15℃下）。因此，波長越長，所需要完成一個周期振動的時間就越長，頻率就越小。波長越短，頻率就越高。

一般人耳能聽到的聲波頻率范圍約在20~20000Hz之間，低于20Hz的聲波稱為次聲，高于20000Hz的稱為超聲。次聲和超聲不能使人產(chǎn)生聲音的感覺。圖片

頻帶

在聲學(xué)測量中，不是逐個測量聲音的頻率，這樣工作量太大，也沒有必要如此精細(xì)，而是將聲音的頻率劃分為若干個區(qū)段，稱為“頻帶”。因為每個頻段有一個上限頻率和下限頻率。之間的差值稱為頻段的寬度，簡稱：“帶寬”。

一般有兩種劃分方法：

① 倍頻程：通常將可聞頻率范圍內(nèi)20~20kHz分為十個倍頻帶，其中心頻率按2倍增長，共十一個，為：

② •1/3倍頻程：將倍頻程再分成三個更窄的頻帶，使頻率劃分更加細(xì)化，其中心頻率按倍頻的1/3增長，為：