聲波波長計算機
將聲波頻率換算為常見介質中的波長、聲速與週期。
關於聲波波長
聲音是一種機械擾動，以交替壓縮與稀疏的形式在材料中傳播。波長是一個完整週期在空間中所占的距離。頻率表示每秒的週期數，傳播速度則描述擾動在介質中移動的快慢。這些量由 λ = v/f 連結，其中 λ 是以公尺表示的波長，v 是以公尺每秒表示的聲速，f 是以赫茲表示的頻率。 本計算機對乾燥空氣採用隨溫度變化的近似式：v = 331.3 + 0.606T，溫度 T 以攝氏度表示。在 20 °C 時，結果約為 343.42 m/s。水與鋼分別使用代表性聲速 1482 m/s 與 5960 m/s。液體及固體中的實際聲速取決於溫度、壓力、成分、密度與彈性性質，因此參考值可能不同。波的週期與介質無關，等於 1/f 秒。 頻率固定時，聲速越快，波長越長。因此 1 kHz 的聲音在鋼中的波長遠長於在空氣中。聲波通過介質邊界時，頻率仍由聲源決定，但聲速與波長會改變。這個關係對音樂聲學、揚聲器配置、室內模態、超音波、聲納、非破壞檢測與隔音屏障設計都很重要。 模型假設介質均勻且無色散，聲波為簡單行進波。它不計算衰減、反射、駐波、相位變化，也不考慮濕度與詳細氣體成分造成的聲速變化。空氣濕度通常使聲速略高於乾燥空氣的估算值。固體中的縱波與橫波速度不同；鋼選項代表典型縱波。精密工作應使用實測材料資料。一般教學與規劃可利用本計算機，清楚換算頻率、波長、週期與代表性聲速。這些值也有助於估算駐波圖樣中相鄰重複聲壓最大值之間的距離。
聲波波長範例
| 輸入 | 結果 | 情境 |
|---|---|---|
| 440 Hz，20 °C 的空氣 | λ 0.7805 m；週期 2.273 ms | 標準音 A |
| 1000 Hz，水 | λ 1.482 m；週期 1 ms | 水下音調 |
| 5000 Hz，鋼 | λ 1.192 m；週期 0.2 ms | 縱向檢測波 |
如何計算聲波波長
- 輸入以赫茲為單位的聲波頻率。
- 使用空氣時，輸入環境溫度。
- 選擇空氣、水或鋼作為傳播介質。
- 選取「計算」，查看波長、聲速與週期。
常見問題
頻率與波長有什麼關係？
波速固定時，兩者成反比。在同一介質中，頻率加倍，波長就減半。
聲波進入不同介質時頻率會改變嗎？
聲波通過邊界時，頻率仍由聲源決定並維持不變。聲速與波長會改變，以符合波動關係式。
為什麼溫度會影響空氣中的聲速？
較溫暖的氣體分子能更快傳遞壓力擾動。此處的近似式中，每升高一攝氏度，聲速約增加 0.606 m/s。
濕度會影響結果嗎？
會，潮濕空氣的聲速通常略快於乾燥空氣。此簡化模型只考慮溫度，因此提供的是近似值。
鋼選項採用哪種波速？
所列鋼中聲速是縱波的代表值。橫波傳播較慢，確切數值則取決於合金與材料狀態。