內容目錄

[大家有嘗試過敲打玻璃瓶體驗「水量與音調」的互動裝置嗎？聲音是由物體振動傳遞至空氣中，產生高低不同的音調，而水位高度與音調之間息息相關。]

水位高度	敲擊玻璃瓶音調
低水位	低頻（低沉）
高水位	高頻（尖鋭）

此外，摩擦紅酒杯杯口也能產生聲音，原理相同。

假設水位相同，玻璃瓶內的水換成油，以下哪個説法正確？

補充説明：

水位越高，振動速度越快，頻率越高，音調越尖鋭。反之，水位越低，振動速度越慢，頻率越低，音調越低沉。

[在高腳杯中演奏歌曲「茉莉花」時，不同水位的高腳杯會產生不同的音調，驗證了水位與音調的關係。]

水位與聲音頻率的關係

水位與聲音頻率密切相關，因為水中聲波傳遞的速率會受到水位的影響，進而導致聲音頻率發生變化。

聲速與水位的關係

水中聲波的傳遞速率（c）與水位（h）之間的關係如下：

c = c₀ + αh

其中：
* c₀ 為常數聲速，約為 1484 m/s
* α 為聲速隨水位變化率，約為 4 m/(s·km)

這個公式表明，隨著水位的增加，聲速也會增加。因此，在較深的水中，聲波傳遞得更快。

聲音的頻率（f）與聲波傳遞速率（c）之間的關係如下：

f = c/λ

其中：
* λ 為聲波的波長

這個公式表明，頻率與聲速成正比。因此，隨著聲速的增加，頻率也會增加。

將聲速與水位的關係和頻率與聲速的關係結合起來，我們可以得到水位與頻率之間的關係：

f = (c₀ + αh)/λ

這個公式表明，隨著水位的增加，頻率也會增加。

水位與聲音頻率的關係在許多實際應用中都很重要：

延伸閲讀…

高腳杯裝水發出聲水位愈高音調愈低

玻璃杯、泛音列、聲音頻率編號

應用	原理
迴聲測深	利用聲波反射測量水深。水位越高，聲波傳遞得越快，測量的深度也就越小。
聲納	利用聲波探測物體。水位越高，聲波傳遞得越快，探測範圍也就越大。
水下通訊	利用聲波進行水下通訊。水位越高，聲波傳遞得越快，訊號的傳輸速率也就越高。

水位與聲音頻率之間存在密切的關係。隨著水位的增加，聲速也會增加，從而導致頻率增加。這個關係在迴聲測深、聲納和水下通訊等應用中非常重要。