声波是由物体振动产生的，声波被人耳接收后就会产生听觉。因此，物体振动情况不同，它引起人耳的听觉也就不同。
300多年前，科学家伽利略发现，用薄刀片很快刮过铜币边缘密密的槽纹时，有清脆的声音传出；刀片动作越快，听到的声音越高。因此他指出，声音的高低是由物体振动快慢决定的。
在科学上，声音的高低叫音调，物体振动的快慢叫频率。因此，伽利略的发现，实际上反映了人耳听到的声音音调与物体振动频率之间存在着如下关系：发声物体振动频率高，人耳听到的声音音调就高；振动频率低，声音音调就低。
发声物体每秒钟振动的次数，用赫兹为单位来表示。通常男子说话，声带振动的频率在95~142赫之间；女子说话，频率在272~553赫之间。所以男子说话的音调比女子要低。
人类嗓音的频率范围远不如乐器宽。最低的男低音的频率是64赫，最高的女高音的频率为1300赫。而钢琴的最低音为27赫，最高音则是4000赫。
人耳听到的声音不仅有音调的不同，而且有响度上的差别。用力敲鼓，鼓皮的振动幅度大，人耳听到的声音就响；反之，轻轻敲鼓，鼓皮振动幅度小，声音就弱。用力拉琴，琴弦振幅大，声音就响；轻轻拉琴，琴弦振幅小，声音就轻。可见，声音的响度和发声物体的振幅有关。声音的响度越大，表明发声物体传出来的声波能量越多，这能量是靠外界提供给物体的。敲锣打鼓，要花费很大的力气；引吭高歌，也要费尽不少的气力。人们消耗了身体一定的能量，才产生出了声波的能量。但是，外界消耗在发声物体上的能量，只有很少一部分转化成了声波的能量，大部分变成热量白白散掉了。例如，一个人讲话时，产生的声波能量只占发声消耗能量的百分之一，而乐器演奏时仅占千分之一。
在日常生活中，人们还常常发现，许多不同的物体，尽管它们发出来的声音的音调和响度都相同，但是人耳听起来却感觉不同。这就是通常所说的它们的音色不同。例如，乐器合奏时，各种乐器奏的是同一支曲子，我们用耳朵却能分辨出哪是钢琴的声音，哪是黑管的声音，哪是其他乐器的声音，原因就在于它们的音色不同。那么，音色是怎样产生的呢？原来任何一种乐器或物体发出来的声音，都不是单一频率的“纯音”，而是由许多不同“纯音”组成的“复音”。其中频率最低、振幅最大的一个纯音叫基音；其余纯音的振幅都比基音小，而且频率都是基音频率的整数倍，它们叫泛音。各种乐器或物体在发出一种基音的同时，发出的泛音的多少、泛音的频率和振幅都各不相同，这就使得它们的声音各具特色。例如钢琴在奏出一个基音是100赫的复音时，它包含有15个频率分别为200赫、300赫……的泛音；而黑管吹出同样一个基音是100赫的复音时，它只包含有9个泛音，并且各泛音的振幅同钢琴的也不一样。因此我们听起来两者感觉不同。可见，基音决定声音的音调，而泛音决定音色。一种声音中包含的泛音越多，听起来越悦耳动听，丰富的高泛音给人以活泼愉快的感觉，而丰满的低泛音给人以深沉有力的感觉。
一个人讲话时，由于各自声带振动发出的泛音不同，所以听起来各有各的音色。这样我们就很容易从声音上去辨认他们。俗话说“闻其声而知其人”，就是这个原因。
伽利略
伽利略（1564～1642），意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测，以及支持哥白尼的日心说。当时，人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”
他是为维护真理而进行不屈不挠斗争的战士。他首先提出并证明了同物质同形状的两个重量不同的物体下降速度一样快，他反对教会的陈规旧俗，由此，他晚年受到教会迫害，并被监禁。他以系统的实验和观察推翻了亚里士多德诸多流行了近两千年的观点。因此，他被称为“近代科学之父”。他的工作，为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。
今天，英国科学天才史蒂芬·霍金说：“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。”