波與聲音
分貝標度
更強聲源在固定距離處提高分貝級。
分貝標度——互動式波與聲音模擬。更強聲源在固定距離處提高分貝級。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
分貝標度
分貝標度用對數把強度的大範圍壓縮成便於讀數的數值。
聲級 β = 10 log₁₀(I/I₀) dB。聲級提高 10 dB 表示強度增大十倍。在固定距離處，更強的聲源會提高 β。
- 強度級 β = 10 log₁₀(I/I₀)
- 強度級差 Δβ = 10 log₁₀(I₂/I₁)
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
人類能聽到的聲音強度可達萬億倍，從耳語到噴射發動機的聲音。為什麼我們用分貝而不是直接用 W/m² 來測量響度？
預測權重
- 分貝使用對數刻度，因此相等的 dB 步長對應於強度的相等乘法跳躍。
- 為方便起見，分貝只是 W/m² 的線性重新縮放版本。
- 分貝在物理上測量與強度不同的東西。
可變角色
您設定的內容：
- 距離r (m)
您測量的內容：
- 強度一 (µW/m²)
- 聲級β (dB)
調查如何進行
- 開啟 sound-decibel 預設並按下 Reset。光源向各個方向輻射 0.12 W。
- 啟用觀測者位置的強度與聲級讀數。
- 設定每次試驗中觀察者與聲源的距離，並記錄強度和聲級。
控制方程
聲級（分貝） — L = 10·log₁₀(I/I₀)
分貝標度以最安靜可聽強度I₀ = 10⁻¹² W/m²為基準，使用以10為底的對數來壓縮強度的巨大動態範圍，因此每+10 dB代表實際強度增加10倍。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於其中一次試驗，使用P = 0.12 W計算I = P/(4πr²)（以µW/m²報告，1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²），再以參考強度I₀ = 10⁻¹² W/m²計算β = 10·log₁₀(I/I₀)。將兩者與表格比較。
- 儘管你最近與最遠試驗的強度相差16倍，但兩者之間的聲級欄只相差約12 dB。請用公式中的對數解釋原因。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 參考強度I₀ = 10⁻¹² W/m²被定義為人耳大致能聽到的最安靜聲音（0 dB）。請用公式求出，聽者在恰好處於閾值強度時會測得的聲級是多少。
- 每+10 dB 對應於強度增加×10，而不是加倍。使用該公式，加倍 (×2) 的強度實際上大約會增加多少 dB？
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- 歡迎學習「分貝標度」
- 選中觀察者
- 按播放
- 對數響度
- 打開檢查器
- 完成了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。