聲音是一種振動波。聲音通過空氣傳播、被我們聽到,本質上就是空氣分子的振動傳到了耳朵裡,引發鼓膜的振動。所以本質上說聲音的大小,其實反映的是這種振動的強度。
由於空氣振動會引起大氣壓強的變化,所以確切地說,我們應該用壓強變化的程度來描述一個聲音的大小,這就是「聲壓」的概念,它的單位是Pa(帕斯卡)。比如:1米外步槍射擊的聲音大約是7000Pa;10米外開過的汽車大約是0.2Pa。
用聲壓來描述聲音強度雖然準確,但卻有很明顯的問題:聲壓的變化範圍非常大,不同聲音的聲壓可能相差成百上千倍。比如上面兩個例子:雖然步槍的聲音確實比汽車聲要大,但要說大出幾萬倍,這也與我們的日常感官會有出入。
因此在物理學上對聲音的描述使用了「分貝」的概念。對於聲音,「分貝」是這樣定義的:我們將某一個聲壓值定義為「標準值」(0分貝),這是一個固定的值;任何一個聲音,都和這個標準值相除,取結果的對數(以10為底),再乘以20,這樣算出來的就是這個聲音的分貝。寫成公式就是:
其中:GdB 為分貝;V0 為聲壓標準值;V1 為聲壓測量值。
這裡涉及到了一個作為「標準值」的聲音。當我們計算在氣體介質中傳播的聲音時,採用的標準值是2×10^-5 Pa(20μPa),這是人耳在1000Hz這個頻率下能聽到的最小的聲音,大致相當於3米外的一隻蚊子在飛。這就是物理上對聲音「0分貝」的定義。
天縱檢測(SKYLABS)在這裡也介紹給大家一些典型聲音和分貝的對照表,如下:
因此形象的說「0分貝」是有聲音產生的,它的聲音大小相當於「一隻蚊子在3米外飛」所產生的聲音。
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