小小聲學家·虛擬實驗室

看見聲音的魔法——從感知到掌控的探索旅程
等級:見習學聲員
經驗值 XP:0

歡迎來到小小聲學家的實驗室

你是剛報到的見習學聲員。任務:探索聲音的三大祕密——音量、音調、音色,並學會保護自己的耳朵。完成每個操作站的任務,累積經驗值 XP,成為真正的聲學工程師!

使用前提醒

這是可以在電腦上先練習的虛擬實驗室,完全離線,不需網路。建議戴上耳機使用,效果最好。

  • 每個操作站都有 2–3 個小任務,完成就加分。
  • 「給我一提示」按鈕可以幫你。
  • 錯誤沒關係,隨時可以重設再試。
  • 動手做真實驗時,記得音量適中、保護耳朵。

聲音探險營:六個實驗站

進入探險地圖,動手測量、撥弦、敲琴與製作排笛。完成任務收集 18 顆星,領取聲音小博士證書。

虛擬示波器

拖動三個滑桿,觀察聲波變化,並按下播放聽聽看。一次只改變一個變因,看得更清楚。

純音(直笛)
三角波(柔軟)
方波(響亮)
鋸齒波(尖銳)
振幅 → 音量
頻率 → 音調
波形 → 音色
目前音高:中音
提示:頻率越高音調越高(像小鳥吱吱叫),頻率越低音調越低(像大象吼);振幅越大聲音越大;換波形聲音的「個性」就不同。

任務關卡

任務一:做出「低音」大象聲(頻率 ≦ 250)(+10)
任務二:做出「高音」小鳥聲(頻率 ≧ 700)(+10)
任務三:把音量調到最大(振幅 = 100)(+10)

想一想:聲音的「大小」、「高低」、「特色」各是由什麼決定的?

樂器發聲原理操作台

選擇烏克麗麗、直笛或鐵琴,直接操作完整的互動樂器,觀察構造、音調與聲波。下方也保留簡易實驗與任務。

弦樂器(烏克麗麗)

弦的長短、粗細、鬆緊決定音調

管樂器(直笛)

手指按壓笛孔,改變空氣柱長短

打擊樂器(鐵琴)

金屬片越短,音調越高

互動烏克麗麗探索室

展開原本的簡易實驗與任務

烏克麗麗的弦

目前音調:中音
音高頻率:440 Hz
提示:弦「短、細、緊」→ 振動快 → 高音;「長、粗、鬆」→ 振動慢 → 低音。

任務關卡

任務一:把弦調成「高音」(頻率 ≧ 650)(+10)
任務二:把弦調成「低音」(頻率 ≦ 260)(+10)
任務三:找到音箱讓它更響亮(想一想怎麼彈更大聲)(+10)

樂音與噪音的判斷

按下「播放」,聽聽這是什麼聲音,然後判斷它是樂音還是噪音。樂音=規則振動、令人愉悅;噪音=不規則、嘈雜刺耳。

🔊 準備好,按下播放聽聽看。

任務關卡

任務一:連續答對 2 題樂音/噪音判斷(+10)
任務二:判斷 5 題以上(+10)

分貝計——聲音的能量尺

拖動指針到不同的分貝數,看看對應的生活場景,以及對耳朵的影響。超過 85 分貝就要小心保護耳朵囉。

20 落葉輕語
40 安靜圖書館
60 日常交談
80 車水馬龍
100 工地/演唱會
120 警報巨響

耳朵保護小提醒

  • 20 dB:落葉、輕聲細語,很舒服。
  • 50 dB:日常交談,正常。
  • 70 dB:會讓人焦慮、影響學習。
  • 90 dB:長期處於會損傷聽力。
  • 超過 85 dB:最好戴上耳塞保護耳朵。

降噪小鎮——選擇對的方法

面對不同的噪音來源,選出最合適的降噪對策:減少震源、阻絕傳遞、末端保護。

任務:完成 3 題降噪對策選擇(+15)

音色辨識考驗

下面的聲音,音量大小相同、音調高低一樣,只有音色不同。憑耳朵分辨它是哪種樂器發出來的。這就是聲音的「身分證」——音色!

準備好,聽聽這是誰的聲音?
烏克麗麗
直笛
鐵琴
提示:烏克麗麗是彈撥的「咚」聲;直笛是連續吹氣的「呼呼」聲;鐵琴是敲擊後快速消失的「叮」聲。

任務關卡

任務一:連續答對 2 題音色辨識(+15)
任務二:完成 3 題以上(+10)

聲學工程師知識藍圖闖關

這是綜合測驗,考考你整單元學到的知識。答對 8 題以上就能畢業,獲得「小小聲學工程師」證書!

隔音吸音建造站

你是聲學工程師,要為小屋擋住外面的噪音。選「隔音牆材質」或「吸音牆造型」放到牆上,親眼看看聲音波被擋住或被吸收的差別。

隔音牆材質:厚重緻密 → 把聲音擋回去 吸音牆造型:凹凸/尖劈 → 把聲音吸收掉
隔音效能(擋住多少):0%
屋內音量:很大
吸音效能(吸收多少):0%
迴響時間:2.5 秒(很吵)

任務關卡

任務一:用「隔音牆材質」把屋內音量降到最小(隔音效能 ≧ 85%)(+10)
任務二:用「吸音牆造型」把迴響降到最短(吸音效能 ≧ 80%)(+10)
任務三:最專業做法——隔音 + 吸音都達標(隔音 ≧ 70% 且 吸音 ≧ 60%)(+15)
提示:隔音看「材質」——水泥牆、鋼板厚重緻密,把聲音擋回去;吸音看「造型」——尖劈、波浪、蜂巢凹凸多孔隙,聲音撞上去會被吸進孔隙、減少迴響。最專業的做法是外層隔音擋住外來音、內層吸音減少室內回音。

聲音怎麼傳進耳朵

聲音要經過「介質」才能傳播,還要走一段神奇的路,才能被大腦聽懂。動手點一點耳朵的各個構造吧!

外耳 中耳 內耳
點擊耳朵上的部位,看看它的功能。
聲音的路徑:耳廓收集 → 外耳道 → 鼓膜振動 → 聽小骨放大 → 耳蝸變成訊號 → 聽神經傳到大腦。聲音一定要有介質才能傳,太空沒有空氣所以聽不到聲音。

聲音的傳遞

氣體(空氣)
液體(水)
固體(鐵軌)
太空(真空)

小小耳朵測驗

任務:答對耳朵測驗 3 題(+15)

降噪耳機工坊

飛機、捷運好吵?降噪耳機是怎麼讓世界安靜下來的?它製造「反相波」把噪音抵銷。動手調整反相,把噪音變不見!

紅色=噪音波 藍色=反相波 綠色=疊加結果
噪音抵銷程度:0% 耳內安靜度:很吵
降噪耳機:外面的麥克風偵測噪音聲波 → 晶片立刻製造「反相波」(上下相反的波)→ 耳機放出來,兩者疊加時互相抵銷,噪音就聽不到了。
任務:把反相調到 ≥90%,讓噪音幾乎抵銷(+10)

助聽器診所

有些人的聽力不好,聽不清楚聲音。助聽器幫他們把聲音放大、變清楚。今天你是聽力師,幫奶奶調整助聽器。

🎤 麥克風收集聲音
🔊 放大器把聲音變大
🎧 耳機送到耳朵
聽得清楚程度:聽不清楚
任務:把增益調到 ≥60%,讓奶奶聽清楚(+10)

擬音師工作室

電影裡的很多聲音其實不是真的!擬音師用日常生活的小東西做出逼真的音效。點一點下面的虛擬物品動手操作,聽聽它能發出什麼聲音,再幫電影配音。

任務:幫 6 幕電影配音成功(+15)
提示:先看右邊「電影需要什麼聲音」,再到左邊實驗台點對應的物品。例如電影要「雷聲」,就點大鐵皮板。

耳朵年齡測驗

撥動儀表上的指針調整頻率,指針指到的彩色頻段會告訴你「誰聽得到」。按播放聽看看,找到你最後還聽得到的地方,就是你的耳朵年齡!

目前頻率:8,000 Hz
這個頻段:50歲以上也聽得到
你的耳朵年齡:尚未
任務:完成測驗,算出耳朵年齡(+15)
一般年輕人可聽到約 20,000Hz,聽力隨年齡慢慢下降。把指針撥到「你最後還聽得到」的頻率,按 🎯 就會算出耳朵年齡。記得用適當音量保護耳朵!

分貝檢測計

用電腦/平板的麥克風測測看:教室、說話、拍手,到底多大聲?開啟麥克風,看看現在的分貝是多少!

目前:--
峰值:-- 
⚠️ 超過 85 分貝了!長時間會傷聽力,記得降低音量或戴耳塞。
開啟麥克風後(瀏覽器會問你是否允許),對它說話、唱歌、拍手、大喊,看分貝跳多高。一般交談約 60 分貝,超過 85 分貝會傷聽力。麥克風測量是「近似值」,僅供學習參考。
參考:耳語 30dB | 交談 60dB | 車流 80dB | 演唱會 110dB
分貝刻度:20——50——70——90(超過 85 傷聽力)
任務:測到超過 85 分貝的「傷聽力」聲音(+15)

分貝的秘密任務

你知道「分貝」這個單位是怎麼被發明出來的嗎?坐上時光機,回到電話發明者貝爾(Bell)身邊,親自參與這個改變世界的發明。你的每個選擇,都會影響故事的走向!

任務:讀完分貝發明的故事(+15)
提示:這是一個「Choose Your Own Adventure」——你的每個選擇都會影響故事走向,選對會學到新知識,選錯也會被引導回來。放膽去試!

聲音的傳遞

聲音一定要靠「介質」才能傳遞。固體最快、液體次之、氣體最慢;在真空中沒有介質,聲音完全傳不過去。按下發聲,看看聲音跑得多快!

固體約 5,000 公尺/秒、液體約 1,500、氣體約 340。賽跑模式同時發聲,看誰先到達耳朵!真空中沒有介質,聲音傳不過去。越快不一定越大聲——快的是「速度」。
還沒開始:按「一起發聲」讓固、液、氣賽跑
任務:介質賽跑,確認誰最快到(+15)

🔔 真空裡的鈴鐺

鈴鐺在玻璃罩裡響著。把空氣抽掉,會發生什麼事?

空氣剩餘:100%
耳朵聽到:鈴鐺聲
任務:抽真空,讓鈴鐺聲消失(+10)