密部与疏部
mì bù yǔ shū bù
在纵波中，密部是粒子被挤在一起的区域，疏部是粒子被拉开的区域。
Definition
在纵波中，密部是粒子被紧紧挤在一起的区域，疏部是粒子被大幅拉开的区域，二者沿传播方向交替出现，很像波峰和波谷，只不过是以挤压和拉伸的形式，而不是上下起伏的形式，从一个密部到下一个密部的距离等于一个波长。密部的粒子密度和压强较高，疏部的密度和压强较低，声波正是由这些沿空气、水或固体移动的交替区域组成。它们标志着纵波压强的最大值和最小值，$\Delta P(x,t) = \Delta P_{\max}\sin(kx - \omega t)$，其中 $\Delta P_{\max} = B k s_{\max}$ 通过体积模量 $B$ 把压强振幅与位移振幅联系起来，压强波比位移波超前 $90^\circ$ 的相位，因此质点在密部中心处于零位移状态，声强为 $I = \Delta P_{\max}^2/(2\rho v)$，与压强振幅的平方成正比。
Example
鼓皮向外弹出时，会把空气分子挤在一起形成一个密部，当它弹回时，会留下一个空气变稀薄的疏部；一个发出 $500\ \text{Hz}$ 音调的扬声器每秒发出 $500$ 个密部，在 $343\ \text{m/s}$ 的速度下，相邻密部相距 $343/500 \approx 0.69\ \text{m}$，每对之间正中间是一个疏部。$1{,}000\ \text{Hz}$ 时的听觉阈值对应 $\Delta P_{\max} \approx 2.9 \times 10^{-5}\ \text{Pa}$，约为大气压的 $3 \times 10^{-10}$，在 $\rho = 1.2\ \text{kg/m}^3$、$v = 343\ \text{m/s}$ 时对应的声强约为 $(2.9 \times 10^{-5})^2/(2 \times 1.2 \times 343) \approx 1.0 \times 10^{-12}\ \text{W/m}^2$，这就是 $0\ \text{dB}$ 的标准参考值。
Key Insight
麦克风正是靠感受这些压强变化工作的：它的振膜被每一个密部推进，被每一个疏部拉出，把这种变化转变成电信号。人耳的灵敏度惊人，因为最微弱可闻声音的压强波动，甚至小于空气分子撞击鼓膜产生的随机压强涨落；进化恰好把听觉调校到了热噪声的边缘。