第２２講 音波 音波に関する様々な現象について知る 音波とは 音速 音の三要素 音の反射 うなり 教科書Ｐ．190～195

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1 第２２講 音波 音波に関する様々な現象について知る 音波とは 音速 音の三要素 音の反射 うなり 教科書Ｐ．190～195
音の回折，屈折，干渉 うなり

2 【Ａ 音波】 音は，空気などの媒質の振動が，「縦波」となって伝わっていく現象である。
【Ａ　音波】 縦波以外の場合もある 音は，空気などの媒質の振動が，「縦波」となって伝わっていく現象である。 波源の振動が，空気を構成する分子を振動させることによって圧力変化が生じ，それが疎密波となって伝わる。

3 【Ｂ 音速】 ＜波の伝搬速度に関する一般論＞ 波の伝搬速度を決める要素 媒質の復元力 ⇒ 大きい方が速い 媒質が変形からより速く元に戻る
【Ｂ　音速】 ＜波の伝搬速度に関する一般論＞ 波の伝搬速度を決める要素 媒質の復元力　⇒　 媒質の慣性(質量)　⇒ 大きい方が速い 媒質が変形からより速く元に戻る 原子･分子の結びつきが強いほど音速は速い 音速は固体→液体→気体の順に遅くなる 大きい方が遅い 媒質が動きにくい 原子･分子の質量が小さいほど音速は速い

4 【Ｂ 音速】 様々な物質中の音速 気体 水素 1269.5m/s ヘリウム 435m/s 乾燥空気 331.45m/s 二酸化炭素
【Ｂ　音速】 様々な物質中の音速 気体 水素 1269.5m/s ヘリウム 435m/s 乾燥空気 331.45m/s 二酸化炭素 258m/s 液体 水 1500m/s エタノール 1207m/s 水銀 1450m/s 固体 縦波 (横波) 氷 3230(1600)m/s 鉄 5950(3240)m/s アルミニウム 6420(3040)m/s 理科年表より

5 【Ｂ 音速】 ：気温[℃] 空気中の音速は，気温(温度)によって変化する 気温約14.1℃の時の音速が340m/s
【Ｂ　音速】 空気中の音速は，気温(温度)によって変化する ：気温[℃] 気温約14.1℃の時の音速が340m/s 気温が高いと音速はなぜ速いのだろう….？

6 【Ｂ 音の三要素】 ●音の強さ 音波の振幅の違い(エネルギーの差) 音のエネルギーは振動数と振幅の２乗に比例
【Ｂ　音の三要素】 ●音の強さ 音波の振幅の違い(エネルギーの差) 　　音のエネルギーは振動数と振幅の２乗に比例 実際の音の大小は疎密波の密度変化(圧力変化)によって決まる。⇒音圧という 通常，人間が感知できる最小の音圧は約20μPa(0dB) 音圧が200Pa(約140dB)を超えると耳にダメージを受けることがある 音圧：

7 【Ｃ 音の三要素】 ●音の高さ 音波の振動数の違い 1オクターブは振動数のが2倍違う
【Ｃ　音の三要素】 ●音の高さ 音波の振動数の違い 1オクターブは振動数のが2倍違う 人間は２つの異なる高さの音を聴いたとき，高さの違いを認識する。⇒「音程」という 音階 振動数[Hz] ド 226.63 ミ 329.63 ソ♯ 415.31 ド♯ 277.18 ファ 349.23 ラ 440.00 レ 293.67 ファ♯ 370.00 ラ♯ 466.18 レ♯ 311.13 ソ 392.00 シ 493.89 隣り合った音の振動数の比は 十二平均律音階

8 【Ｃ 音の三要素】 ●音の高さ 音を感じることができる振動数は，動物によって異なる。 ヒトの可聴域は20～20000Hz
【Ｃ　音の三要素】 ●音の高さ 音を感じることができる振動数は，動物によって異なる。 ヒトの可聴域は20～20000Hz ヒトの可聴域を超える振動数のことを「超音波」という

9 【Ｃ 音の三要素】 ●音色 音色の違いは波形の違い 複雑な波の形は，様々な波の重ね合わせになっている。
【Ｃ　音の三要素】 ●音色 音色の違いは波形の違い 複雑な波の形は，様々な波の重ね合わせになっている。 音波を，各振動数成分に分解し，各成分毎の強度(振幅)を調べたものをサウンドスペクトログラムという。人間の音声に対して分析したものが「声紋」 理科ネットワーク 発音 理科ネットワーク 音知

10 【Ｄ 音の反射】 音の反射を利用して，レーダーを作るためには… 波長が短くすると空間分解能が上がる ⇒「超音波」を使う
【Ｄ　音の反射】 音の反射を利用して，レーダーを作るためには… 波長が短くすると空間分解能が上がる ⇒「超音波」を使う 音速が速ければ，時間分解能が上がる ⇒水中の方が有利 魚群探知機

11 【Ｄ　音の反射】 サントリーホール

12 【Ｅ うなり】 波の数4つ 個 波の数の差： 波１個分ずれてまた重なる 打ち消し合う 2つの波の合成波 強め合う 波の数5つ 個
【Ｅ　うなり】 波の数4つ 個 波の数の差： 波１個分ずれてまた重なる 打ち消し合う 2つの波の合成波 強め合う 波の数5つ 個 うなりの振動数：

13 【Ｅ　うなり】 𝑇秒間 波１個分ずれてまた重なる