波與聲音
聲強隨距離衰減
聲強按 1/r² 衰減——移動觀察者觀察 I 與 L。
聲強隨距離衰減——互動式波與聲音模擬。聲強按 1/r² 衰減——移動觀察者觀察 I 與 L。 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。
平方反比聲強
點聲源在三維空間中，聲強隨 1/r² 衰減。
功率分佈在面積爲 4πr² 的球面上，因此 I = P/(4πr²)。距離加倍，聲強減爲四分之一。
- 強度 I = P/(4πr²)
- 強度 I ∝ 1/r²
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
揚聲器向各個方向均勻地輻射聲音。如果聽者移動兩倍的距離，聲音強度會下降多少？
預測權重
- 強度下降到 1/2——它隨著距離線性下降。
- 強度下降到 1/4——它隨著距離的平方而下降。
- 無論距離如何，強度都保持不變。
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)
調查如何進行
- 開啟 sound-intensity 預設並按下 Reset。源向所有方向輻射 0.05 W（球形傳播）。
- 在觀察者處啟用強度讀數。
- 設定每次試驗觀察者與源的距離並記錄強度。
控制方程
聲強平方反比定律 — I = P/(4πr²)
向各個方向均勻輻射的功率分佈在面積為 4πr² 的球體上。因此，強度（每單位面積的功率）隨著與源的距離而下降為 1/r²。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於一項試驗，使用 P = 0.05 W 計算 I = P/(4πr²)，以 µW/m² 表示您的答案 (1 µW/m² = 10⁻⁶ W/m²)。與表比較。
- 使用球體表面積 4πr² 解釋為什麼向外傳播的聲功率會使強度下降為 1/r² 而不是 1/r。
這在實驗室之外的地方表現出來
- 距離加倍會使強度增加四分之一，但每次距離加倍時響度（以分貝為單位）似乎只會下降固定的量。看看 sound-decibel 實驗－什麼樣的函數可以將 ×4 的強度比變成固定的 dB 差異？
- 此實驗假設光源向各個方向均勻輻射。相反，擴音器將聲音集中到一個狹窄的錐體。對於相同距離的聚焦光源，您預期強度 1/r² 定律會如何改變？
- 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「聲強隨距離衰減」
- 選中觀察者
- 按播放
- 距離越遠越弱
- 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。