在一个扬声器的纸盆上放一些通草球。当扬声器发声时，通草球在“跳舞”。这说明扬声器发声时纸盆在振动。
       一切发声的物体都在振动着，声音是由于物体的振动而产生的。振动的物体叫做“声源”。
       把扬声器放进一个密封的玻璃罩内，然后把罩里的空气逐渐抽出来。随着玻璃罩里的空气越来越稀薄，扬声器的声音也越来越小，最后完全听不到了。这时扬声器纸盆上的通草球还在“跳舞”，说明扬声器还在发出声音（图二）。这个实验告诉我们，想听到声音，离开空气是不行的。这里空气是传播声音的媒质。实际上，水和其它许多液体，钢铁和其它许多固体也都能传播声音，它们都是传播声音的媒质。弹性媒质的振动引起我们的听觉，这就是声音。
       怎样描述一种声音呢？声学上是从“音调”、“响度”和“音色”三个方面进行的，它们统称为声音的三要素。

      一、音调

       在生活中，孩子的声音清脆响亮，成人的声音则比较低沉、浑厚。通常人们把声音的高低叫做音调。
       音调是由什么决定的呢？我们来做一个实验。在两个不同的音叉上各固定一根细钢针，使音叉发声，并用同样的速度匀速地在熏黑的玻璃板上移动，在移动时注意使钢针尖刚好和玻璃板接触。这样就得到了两个音叉的振动曲线（图三）。上边的曲线是由低音音叉得到；下边的曲线是由高音音叉得到的。比较这两条曲线可以看出：在相同的时间里低音音叉的振动次数小于高音音叉，即低音音叉振动得慢，高音音叉振动得快。也就是说低音音叉振动频率低，高音音叉振动频率高。

       实验表明：人对音调的感觉，是由声源的振动频率决定的。频率高，音调就高；频率低，音调就低。
       人的声带发出的声音，频率是在64赫兹（最低的男低音）到1300赫兹（最高的女高音）之间。可听声的频率范围大约在20—20，000赫兹之间。频率低于20赫兹的声音叫“次声”；高于20，000赫兹的叫“超声”。次声和超声都是人耳听不到的。

      二、响度（音量）

       飞机的起飞声震耳欲聋，而蚊子声，只有当它飞到耳边时才能听到。生活中，人们通常把声音的强弱程度叫做“响度”。在音响设备中，声音的大小是由“音量”旋钮控制的，因此“响度”也叫做“音量”。
       用橡皮锤重重地敲一下音叉，发出的声音响度大；轻轻地敲一下，发出的声音响度小。如果按照前面的实验方法，在熏黑的玻璃板上分别记录下音叉的振动情况，可得到图四所示的两条振动图线。比较这两条图线可以看出，音叉的振动频率不变，但振幅不同：声音强时，振幅较大，声音弱时，振幅较小。
       声源的振幅越大，声波传递的能量越多。在声学中，把单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的能量叫做“声强”，单位是瓦特/米2。人对响度的感觉，实际上与“声强”这个物理量有关。人耳能听到的最小声强约10^－12瓦特/米²，能忍受的最大声强约1瓦特/米2。由于声强变化范围很大，数量级可以相差很多，因此通常用它的对数表示，叫做“声强级”，单位是“分贝”。
       各种声源发生的声音的声强级和所对应的响度，如表所示。需要注意的是，“响度”虽然与“声强”有关，但不能用“声强”来代替。因为“响度”是从生理角度提出的人对声音的主观感觉的量，不同的人对同一声音的响度感觉是不同的，高音喇叭使一般人感到难受，但耳聋的人却感觉它的响度正常。“声强”则是一个客观量，不依人的感觉而改变。

      三、音色（音品）

       在许多人同时讲话的嘈杂声中，我们可以听出朋友的声音；不同的乐器，即使它们发出的声音音调和响度都相同，我们凭听觉也可以把它们区分开来。这是为什么呢？
       原来，生活中的许多声音并不是单一频率的纯音，而是由频率和振幅各不相同的许多纯音组成的复音。
       图五所示为100赫兹钢琴声和黑管声的振动图象。
       我们还可以把组成复音的每一个纯音在以频率为横坐标、振幅为纵坐标的图上表示出来，这种图叫做“声谱图”（或叫做“频谱图”）。每个声谱图表示一个复音。图六所示为100赫兹的钢琴声和黑管声的声谱图。从图中可以看出，它们的基音都是100赫兹且振幅大体相等。但是泛音各不相同。
       声谱图对分析声音有重要作用。正是由于每种乐器有着自己独特的声谱，我们才能把它的声音从众多乐器声中区别出来。因此可以说，声谱决定了声音的音色。
       根据某种乐器的声谱图，可以用人工的方法合成一种近似的声音来模仿它，这便是电子乐器的基础。根据人的语言声谱，也可以用人工的方法来合成一种“人造语言”，这便是语音识别系统和音控计算机的基础。

      四、展品介绍

       中国科学技术馆的“音调、响度和音色”展项的声源有两个，一个是操作台上的电子琴；另一个是话筒。观众可以用它输入自己的声音。显示部分有两种表示方法。一种是用示波器，当一个声音输入时，它的屏幕上便显示出这个声音的波形。响度越大的，波形的振幅也越大；频率越高，曲线越密集，表示这个声音的音调越高。选用不同的乐器，按同一琴键，波形不同。因此波形代表音色。
       另一种表现方法是面板上方由发光二极管组成的坐标平面，它表示某一时刻声音的声谱。纵坐标代表响度级，响度越大，谱线越高，横坐标代表频率。不同的声音，基音的位置和响度不同，泛音的个数、频率和响度也不同。观众可以从声谱图大致了解这一声音是由哪些成份组成的，从而理解人耳为什么能区别开不同的乐器声和语音。坐标的右下角，还同时用数字显示出声音和基频频率数值，单位是赫兹。
       这个展项生动、直观地展示了声音的三要素，并有悦耳动听的琴声配合，深受观众喜爱。