狐狸貓正在複習理化課上學到的波動

波由振動的波源產生

其中重要的物理量

有波峰 波谷 振幅 波長和頻率

狐狸貓突然覺得好奇

可以用這些物理量算出波的速度嗎

波的頻率是指一秒鐘會有幾個完整的波

而如果我們知道波長

不就能算出在一秒鐘內波前進了多少距離嗎

因此我們可以推論出

波速等於波長乘頻率

有趣的是 波速只和介質有關

和波源如何振動無關

無論手甩得多快

只要是甩同一條繩子

由同一個介質傳遞的繩波

這繩波的速度都是固定的

不會因為波源振動的快慢而改變

比如當波源振動頻率變快了

雖然繩波的頻率變快

但是波長相對地變短了

因此繩波的波速是不變的

另外 雖然聲音在固體 液體或空氣中的速度是不一樣的

但只要在同一個介質中

則聲速都是固定的

這時候 麥麥走了進來

想要詢問狐狸貓的意見

麥麥需要量測繩子的長度

但是繩子太長 量尺又太短

量測起來好麻煩又不精準

狐狸貓想了一下

咦 我們是不是可以利用繩波的速度

來量測繩子的長度呢

麥麥聽的很困惑

狐狸貓進一步解釋

如果把繩子的一端固定在牆上

然後從另一端製造繩波

繩波抵達牆面後就會被反射回來

因為我們知道繩子的波速

可以從繩波反射回來的時間 算出繩子的長度

狐狸貓們決定來實際算算看

如此一來可以把概念弄得更清楚

螢幕前的你

能不能幫助狐狸貓們算出繩子的長度呢

繩波從出發到反射回來

共經過同樣的路徑兩次

因此 一趟路徑所花的時間為

10除以2等於5秒

而繩波波速為每秒30公分

5秒的時間繩波共可以前進

5乘以30等於150公分的距離

因此 繩子的長度為150公分

麥麥覺得很神奇

原來量測繩子長度的方法 不只可以用尺量

還可以透過繩波的速度和反射的時間來達到

其實這種量測物體距離的方法

就是蝙蝠利用回聲來偵測環境和定位獵物的方式

蝙蝠會發出頻率高於20000赫茲的超音波

這些聲波碰到物體後會反射回蝙蝠的耳朵

蝙蝠藉由聲波回傳的時間

來判斷物體的遠近

藉此利用聽覺來建構整個景觀

如果你摀住了蝙蝠的耳朵

會發現蝙蝠開始失去方向感

因此開始變得搖搖晃晃的呢

狐狸貓們將今天學到的知識

做了一個重點整理

可以用波長乘以頻率來計算波的傳播速率

波速只和介質有關 和波源振動的快慢無關

蝙蝠的回聲定位是利用波的反射時間

與固定波速來偵測物體的距離

最後 和狐狸貓們一起來腦力激盪吧

聲波在空氣中的速度

其實會依據空氣的溼度和溫度而改變

因為當濕度 溫度改變

聲波就是在不同的介質中傳遞了

那麼 蝙蝠要如何在不同溫度和濕度下

用不同的聲速計算距離呢

蝙蝠怎麼知道聲速是如何隨濕度 溫度改變的呢