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[综合讨论] 为什么声强的单位用分贝?

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发表于 2019-6-25 16:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

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  声强必须超过某一极小值,才能为人耳所感觉,这个极小值,我们把它叫听觉阈。低于听觉阈的声强,人耳是听不到的。对于不同频率的声音,听觉阈也是不同的。人耳对于频率为1000Hz~3000Hz的声音,感觉最灵敏。在这个频率范围内,听觉阈的数值大约为10~12W/m2。在这个频率以外,人耳的灵敏度就会减弱。低于20Hz或高于20000Hz的声音,无论强度如何,人耳都不能听到。声强很大,也不能引起声音的感觉,这种声波对耳鼓的压力会使人感到痛楚。所以声强也有这样一个“极大值”,超过这个数值,就会引起疼痛的感觉,这个“极大值”叫做痛阈。痛阈的数值约为1W/m2。对于不同频率的声音,痛阈也略有不同。下图绘出了在听觉阈和痛阈之间的听觉区域。
1.png
  如果我们用I 来表示某一声音的声强,用I0表示人耳能听到的最弱声强10~12W/m2,在声学中常采用声强级L 作为声强I 的一种量度,L 跟I /I0的以10为底的对数成正比,即
2.png
  式中,k 为比例常数。取k=1,则声强级的单位为贝尔 (dB),简称贝。如果I 为I0 的100倍,则L=2B。贝这个单位太大,通常取k=10,则相应的声强级单位为分贝。如果I /I0 =100,则L=20dB。这样,声强每增加1dB相当于把原有的声强增加26%。这大约是人耳能感觉到的声强的最小变化。

  人耳对声强的感觉,即声音的响度,在频率为500Hz~10000Hz的范围内,近似地跟声强级成正比。在这个范围以内,声强级可以近似地表示声音的响度。这就是在声学中引入声强级这个物理量的原因。超出了上述频率范围,声强级与响度就会有显著的差别。

  来源:物理小识微信公众号(ID:wulixiaoshi)

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