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4 降噪耳机如何降噪?

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在高铁和飞机上,我们经常会碰到小孩子啼哭、吵闹的情况,这种环境相信大部分人都是难以忍受的。有一种产品能够很好地缓解这个问题,那就是降噪耳机,降噪耳机可以说只要一戴上,世界立刻就清净了。

降噪耳机之所以那么神奇,是因为它用到了声波的“叠加原理”,利用声波之间的干涉现象,抵消了外部噪音。

我们知道,声波本质上是介质在进行机械振动,初中物理课本告诉我们,声波一般是纵波,但是为了方便理解,我们在这里用横波进行讨论。横波的形状,我们可以粗略地理解为正弦波,有波峰和波谷。如果有两束波传播到同一个地方,这个地方的声音介质要如何运动呢?它的运动满足波的叠加原理,介质在某处的运动情况等于若干束波在该地振动情况的叠加。譬如,波峰遇到波峰或者波谷遇到波谷时,该地的运动幅度就是两束波的振幅相加,如果是波峰遇到波谷,这个地方的运动幅度就会减小,就是两束波的振幅相减。这种若干束波打到同一个地方会产生叠加效果的行为,就叫作波的干涉现象。

降噪耳机的原理正是利用了波的干涉。两束完全一样的声波打到你的耳朵里,如果是波峰和波峰相遇、波谷和波谷相遇,你听到的音量就是原来的四倍,因为声音的能量与声波振幅的平方成正比,振幅变成两倍,能量就是原来的四倍。如果是波峰跟波谷相遇,就正负相抵,这个声音的振幅是0,你就会觉得非常安静,因为声音被完全抵消了。

降噪耳机不光有喇叭,还有一个麦克风,这是为了捕捉周围的噪音。捕捉到噪音的信息以后,再经过耳机内部芯片的处理,就会向你的耳朵发出一个反相位的声波。所谓反相位,就是它发出的声波跟外部噪音的声波振动情况刚好相反,这样的话,外部声波的波峰进入你耳朵时,就会遇到一个跟它振动情况完全相反的声波波谷。同理,外部声波的波谷进入你耳朵时,会遇到一个跟它振动情况完全相反声波的波峰,这样一来,耳朵最后接收到声波的强度就被大大削弱了,所以你会觉得特别安静。