2.2振动与声
        我们向平静的湖水水面投下一颗小石子，可以看到以石子投入点为中心的水波向周围传播开去，如图1所示。这是由于小石子打击湖水，使其石子周围的水发生了振动，水的振动又牵连到临近水的振动，于是水波就由近及远的传播出去了。以石子为中心高出水面的近似同心圆的部分最高点叫波峰，凹下去的最低点叫波谷。表面上看起来，好像水以石子为中心传到远出去了，其实不然，水分子只是在原地上下振动，与波的传播方向垂直，这种波叫横波。
        我们敲击一下图2中的音叉，它就会一来一往地摆动，人的眼睛是看不见这种摆动的，只能听见清脆悦耳的声音。这个有规律的摆动叫振动。音叉往返一次算作一次振动，每秒钟振动的次数叫频率，用f来表示，单位是赫（HZ）。人的耳朵能听见的声音频率是20～20000赫，低于20赫德声波叫次声波，高于20000赫的声波叫超声波，人的耳朵听不见次声波和超声波。
        如图2所示，当音叉向右边振动时，右边临近处的空气受到挤压，形成一个密集A，这个密集A的空气又去挤压右边临近B处的空气，使B处的空气又趋向于密集。
        当音叉向左边振动时，留给右边一个空隙，A处的空气就充满这个空隙，突然变得稀了，形成一个稀疏。这时B处的空气已经成为一个密集，B处的空气继续向右挤压，使C处的空气趋向密集。如此疏、密相间，将音叉的振动以声波的形式由近及远地传播。疏密相间的变化方向与波的传播方向一致，我们把这种波叫做纵波。
        总之，振动的物体是声音的声源，振动在弹性介质（气体、固体和液体）中，以波的方式进行传播，这个弹性波就叫声波。
        在声波中，两个相邻的密集或两个稀疏之间相同位置的距离叫波长，用λ表示，单位是米（m）。声波波长λ，声速c，频率f是声波的三个基本量，它们之间的关系为
        (1)
        在常温和标准大气压下，空气中的声速是344m/s。
        2.3声波的传播特性
        2.3.1声波的反射、折射、绕射和干涉
        当声波遇到障碍物时，就像光照射在镜子上一样，会发生发射。实验证明，当声波波长比障碍物表面尺寸小时，很容易地就被反射回去，并且在障碍物后面形成一个声影区。高频声波的波长短，比低频声波更容易反射。由于反射声的存在，会使原来的声音加强；当我们在一个山谷中大喊一声后立即停止，短时间内我们还能听到自已的喊声，这种现象通常叫回音，在声学里叫混响声。
        声波在传播过程中，遇到不同物资的界面时，如从空气入射到钢板上，除了反射外，还将有声波进入钢板里，这种现象叫折射。就是同一种物资在存在温差时声波也将发生折射现象。
        声波在传播过程中，遇到障碍物或小孔，当波长比障碍物或小孔的尺寸大得多时，会发生绕射现象。如34.5～345赫的低频声波，波长约为1～10米，所以很容易绕射过去。墙上若有小孔洞，小心低频“漏声”。
        声波在传播时，还可以互相叠加，这叫做声波的干涉。当两列频率相同的声波以相同的相位达到空间某点时，两个声波被加强，合成振幅为两个声波振幅之和；当两波相位相反时，则相互减弱或完全抵消，合成振幅为两列声波振幅之差。
        2.3.2声波的辐射和衰减
        当声源的尺寸与波长比较起来很小的时候，声波成球面波的形状从声源较均匀地向四面八方辐射，没有确定的方向，这种声源叫做点声源。当声源的尺寸大于声波的波长时，辐射出的声波以略微发散的声束传播。
        在大多数实际情况下，可以近似地认为声波在声源附近具有球面波的形状。球面波的强度与离开声源距离的平方成反比而降低。这是因为声源每秒钟发出的能量是一个衡量，离开声源距离越大，能量的分布球形面积也越大，因此，通过单位面积的能量就越小，即是距声源距离越近，声音越强，距声源距离越远，声音越弱的原因。这叫做声波的距离衰减。
        2.4声波的物理参数
        从以上的叙述可知，声音有大小、强弱之分，那么用甚么方法来衡量声音的大小呢？
        2.4.1声压与声压级
        声波是由于空气受振动而产生的，它使某一空间空气时而密度变大，时而密度变小。空气密度增加，压强就升高；空气密度变小，压强就降低，因此，声波使大气压发生了迅速起伏变化。这个使大气压发生变化的部分叫做声压。声压越大，声音越强，声压越小，声音越弱。声学家们就用声压来衡量声音的大小，常用字母p来表示，单位是牛顿/米2（N/m2）。
        正常人能听到最弱的声音的声压大约是2×10－5N/m2(称听阈声压)，一般谈话声的声压是2×10－2～7×10－2N/m2，跑着的汽车的声压是0.2～1N/m2，电厂球磨机运行时的声压是20N/m2，这种高声压使人耳朵听起来感到疼痛的感觉（称痛阈声压）。从听阈声压到痛阈声压相差1000000倍，作为一个计量单位，使用起来很不方便，人们便引用了一个成倍比关系的对数量，即用“级”来表示声音的大小，称为声压级。
        声压级的单位叫分贝（dB）,其数学表达式为
        (2)
        式中Lp-----声压级，dB；
        p------声压，N/m2；
        po------基准声压，2×10－5N/m2(1000赫的听阈声压)。
        将人能听到的最弱声压（听阈声压）、一般谈话声压、跑着的汽车声压、运行磨煤机的声压分别代入公式（2），可计算出它们的声压级分别是0、70、80～90及120dB。即将1000000倍的声压变化范围，改写为0～120dB的变化范围，仅仅是表示方式的不同，声压的本质未变。
        2.4.2声强、声强级、声功率、声功率级
        由于声波是空气中的机械振动形成的，它具有一定的能量，所以常常也用能量的大小来表示声波辐射的强弱，于是就引出了声强和声功率两个物理量。
        声强是在声音传播的方向上，单位时间内通过单位面积的声能量，通常用字母I来表示声强，单位是瓦/m2(W/m2)。
        声功率是声源在单位时间内辐射出的总声能量，通常用字母W来表示，单位是瓦（W）。
        声强和声功率与声压的表示方法一样，也用“级”来表示，即声强级和声功率级，其单位也是分贝（dB），它们的数学表达式是
        声强级（3）
        式中LI-------声强级，分贝（dB）；
        I--------声强，瓦/米2(W/m2)；
        I0-------基准声强，10-12瓦/米2（W/m2）。
        声功率级（4）
        式中LW-------声功率级，分贝（dB）；
        W--------声功率，瓦/米2(W/m2)；
        W0-------基准声功率，10-12瓦（W）。
        为了对声功率和声功率级有比较直观的理解，有下面几个例子。小电闹钟的声功率级是40dB，声功率为10-8瓦；一般谈话的声功率级是70dB，声功率为10-5瓦；汽锤的声功率级是120dB，声功率为1瓦；喷气式飞机的声功率级是160dB，声功率为10000瓦。
        2.5声压级、声强级、声功率级的区别
        虽然声压级、声强级和声功率级都是描述声音强弱的物理量，但也是有区别的。从上述Lp、LI、LW的定义可知，三者的物理意义完全不同，它们是从不同的角度来描述声音的大小。声压级和声强级它们说明的是确定的声源在声场空间中距离声源某一定距离的点上声波作用的大小的度量，距离声源的距离不同，则数值不同；声功率级是声源在单位时间内向声场空间辐射的总声能量的度量，与距声源的距离无关。