聲波：物理學中的交響樂

鳥兒的叫聲，風吹過樹葉的聲音，孩子的吵鬧聲，汽車的轟鳴聲，聲音緊緊把我們包圍。聲音有一個最基本的特質：它以波的形式傳播。每個聲波都有它的來源及旅程。

物體（聲源、發聲體）產生的振動使附近的空氣粒子產生同樣的振動，這些粒子把振動又傳遞到其他粒子，這樣連續傳遞直到最初的能量漸漸耗盡。壓力向鄰近空氣傳播的過程產生我們所說的聲波。風聲是空氣振動發聲，鼓靠鼓面振動發聲。

首先，聲波是一種波動，聲源發出聲音後要經過一定的介質才能向外傳播，即聲波是依靠介質的質點振動傳遞聲能的。當介質發生變化（包括介質材料的變化，密度及溫度的變化等）時，聲音的傳播也會隨之發生變化，例如聲速改變，傳播方向改變等。聲波的傳播需要介質，一切固體、液體、氣體都可以作為介質。一般情況下，聲音在固體中傳得最快，氣體中最慢（軟木除外）。聲波在大氣和液體介質中是縱波，在固體介質中既有縱波也有橫波。聲波在真空中無法傳播，這是因為真空中缺乏產生傳播振動的物質。比如月球表面是沒有空氣存在的，即使兩位宇航員就處於正對面，他們也無法聽到對方的聲音。

通常情況下，人耳能聽到的聲波頻率為20赫茲~20千赫，被稱為可聽聲。頻率低於20赫茲的聲波稱為次聲波或超低聲；頻率20千赫~1吉赫的聲波稱為超聲波；頻率大於1吉赫的聲波稱為特超聲或微波超聲。每個物體都有獨特的聲波頻率和波長，這使聲波成為人們認識世界萬物的重要資訊來源之一。

“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船。” 古剎的鐘聲為何能從遙遠的山上傳到客船上呢？這是因為聲波在空氣中傳播時很容易受到風和溫度的影響。

在1個標準大氣壓下，氣溫為15℃時，聲波的速度（聲速）約為340米/秒。順風時聲波速度更快，傳播距離也更遠，逆風時則相反。

在眾多的介質變化中，空氣溫度的變化將會使聲速發生改變，這種變化具體表現為：聲音在高溫空氣中傳播得更快（溫度高，作為傳播介質的氣體分子越活躍，聲波傳播越快），其速度與熱力學溫度的平方根成正比。聲波在空氣中的速度隨溫度的變化而變化，溫度每上升/下降5℃，聲音速度也將提高/降低3米/秒。聲速的改變，將使聲波向溫度低的一側彎曲。

由於寺內溫度較高，江面氣溫較低，且當天夜裡可能是順風，所以鐘聲能傳到船上。俗話說“隔牆有耳”，則是因為聲波的衍射。