为何扬声器很大口径才能20hz左右的低频而耳机那么小口径就能发出？
这个问题很有意思，也触及到了声学设计的核心。简单来说，扬声器和耳机在重现低频时，工作原理和要克服的物理障碍有很大不同，这直接导致了它们在口径上的巨大差异。
扬声器要发出低沉的20Hz，为什么需要大口径？
想象一下，声波就像水面上的涟漪。要产生频率很低的声波，你需要非常缓慢、幅度很大的“波动”。对于20Hz这个频率，每秒只有20次振动，意味着振膜（扬声器发出声音的部分）需要以非常大的幅度来回移动，才能在空气中制造出足够的“空气位移”来传递足够强度的声压。
空气位移是关键： 声波的能量主要来自于空气的压缩和稀疏。低频声波的特点是波长非常长（20Hz的波长大约是17米），要“推动”这么长的波长，并且让它在我们耳朵里形成足够的听感，就需要振膜在短时间内推动大量的空气。如果振膜的面积太小，即使它移动得很大，也无法有效“搅动”足够多的空气，也就难以产生足够强大的低频声压。
振膜的质量和惯性： 扬声器的振膜是有质量的。要让它快速响应低频信号（每秒只有20次振动，但每一次都需要很大的位移），就需要克服振膜本身的惯性。对于大口径扬声器，虽然振膜的质量也会增加，但通过优化材料（如凯夫拉、碳纤维、纸盆等）和悬挂系统，可以设计出既有一定质量又能保持足够灵活性的振膜，使其能够以较大的幅度、较低的频率进行运动。
箱体（障板）的辅助： 更重要的是，扬声器通常安装在一个箱体或者障板上。这个箱体起着至关重要的作用，尤其是对于低频。
相位抵消问题： 扬声器振膜的前面和后面发出的声音是相位相反的。在较高频率，振膜前后的声波由于波长短，很容易被振膜本身或箱体有效地隔离开，前后声波的影响可以忽略不计。但到了低频，波长变得非常长，前后发出的声波很容易“绕回来”，在接触到你的耳朵之前就互相抵消了（声短路）。
箱体的解决方案： 为了解决这个问题，就需要一个足够大的箱体（或者说是障板）。箱体的作用是将振膜前面发出的声音和后面发出的声音隔离开，防止它们相互抵消。一个足够大的箱体可以有效地阻止后向声波绕到前面，从而保证低频声波能够有效地辐射出去。对于20Hz这样的超低频，理论上需要的障板面积是巨大的，以至于空气能够“跟不上”振膜的运动，从而实现有效的声辐射。这就是为什么很多大型音箱，尤其是低音炮，体积都非常庞大。即使是密闭箱或倒相箱，它们也是在利用箱体内部空气的特性来增强低频响应，但其基础仍然是振膜需要“说服”足够多的空气去振动。
效率和功率： 为了在20Hz这样低沉的频率下产生可闻的声音，需要振膜做非常大的位移，这需要很大的功率来驱动。大口径扬声器更容易在保证音质和动态的同时，提供足够的声压级。
耳机如何能用小口径发出20Hz左右的低频？
耳机的情况就大相径庭了，它利用了一种非常聪明的“物理空间”和“密封性”。
近场聆听与密封： 耳机的最大优势在于它的“近场聆听”特性，以及它能够在你耳朵周围形成一个相对独立的声学空间。耳机单元紧贴着你的耳道，或者通过耳罩形成一个密封的环境。
无声短路之忧： 由于耳机单元与你的耳道紧密贴合，它将前后发出的声音几乎完全隔离开了。振膜后面发出的声波，因为有耳罩或耳塞的阻隔，根本无法“绕”到前面与前面发出的声波发生抵消。这就像你直接把一个小扬声器放在耳朵旁边说话，它的声音不会被后面的声音抵消掉。
小体积的“箱体”： 耳罩或耳塞本身就构成了一个非常小的“声学腔体”。虽然这个腔体很小，但它足以防止低频声波的声短路。
对空气位移的需求改变： 虽然理论上20Hz仍然需要空气位移，但在近场和密封的条件下，耳机所需的空气位移量相比于远场听音的扬声器要“更容易”实现。即使单元尺寸不大，只要其材质允许进行足够大幅度的线性位移，并且与耳道密封良好，就能够有效地将这部分“位移”传递到你的耳鼓。
更少的能量损失： 远场聆听时，声波会随着距离衰减，空气也会吸收部分声能。耳机则几乎将驱动单元的全部能量直接传递到你的鼓膜，能量损失非常小。
现代耳机设计的精妙之处：
单元设计优化： 现代耳机驱动单元（无论是动圈、动铁还是平板）在材料科学、磁路设计、悬挂系统等方面都有极高的技术含量。即使是小尺寸单元，也可以做到非常高的线性位移和精确的控制。例如，许多耳机使用轻质、高强度的振膜材料，配合强大的磁场，可以驱动振膜以非常小的形变实现大的空气位移。
腔体设计： 耳机的腔体设计更是学问。无论是开放式、封闭式还是半开放式，每一种设计都在平衡声音的“气流”和“密封性”，以优化低频的表现。特别是封闭式耳机，其腔体内的空气弹簧效应可以帮助控制振膜运动，提升低频的Q值和瞬态响应。
总结一下:
扬声器需要大口径，是因为它需要在相对远距离上有效地“搅动”大量的空气，并且要克服低频声波长带来的相位抵消（声短路），这需要强大的功率和足够大的辐射面积。
而耳机，则通过其“近场聆听”和“密封性”，巧妙地规避了低频声短路的问题，将扬声器需要克服的物理障碍大幅度降低。即使是小口径单元，只要设计得当，能够进行足够的空气位移，并且与耳道形成良好的密封，就能在近距离有效地将20Hz的低频能量直接传递到你的鼓膜。这就像是给它提供了一个“专属的、密不透风的小房间”来工作，效率自然高很多。
扬声器要发出低沉的20Hz，为什么需要大口径？
想象一下，声波就像水面上的涟漪。要产生频率很低的声波，你需要非常缓慢、幅度很大的“波动”。对于20Hz这个频率，每秒只有20次振动，意味着振膜（扬声器发出声音的部分）需要以非常大的幅度来回移动，才能在空气中制造出足够的“空气位移”来传递足够强度的声压。
空气位移是关键： 声波的能量主要来自于空气的压缩和稀疏。低频声波的特点是波长非常长（20Hz的波长大约是17米），要“推动”这么长的波长，并且让它在我们耳朵里形成足够的听感，就需要振膜在短时间内推动大量的空气。如果振膜的面积太小，即使它移动得很大，也无法有效“搅动”足够多的空气，也就难以产生足够强大的低频声压。
振膜的质量和惯性： 扬声器的振膜是有质量的。要让它快速响应低频信号（每秒只有20次振动，但每一次都需要很大的位移），就需要克服振膜本身的惯性。对于大口径扬声器，虽然振膜的质量也会增加，但通过优化材料（如凯夫拉、碳纤维、纸盆等）和悬挂系统，可以设计出既有一定质量又能保持足够灵活性的振膜，使其能够以较大的幅度、较低的频率进行运动。
箱体（障板）的辅助： 更重要的是，扬声器通常安装在一个箱体或者障板上。这个箱体起着至关重要的作用，尤其是对于低频。
相位抵消问题： 扬声器振膜的前面和后面发出的声音是相位相反的。在较高频率，振膜前后的声波由于波长短，很容易被振膜本身或箱体有效地隔离开，前后声波的影响可以忽略不计。但到了低频，波长变得非常长，前后发出的声波很容易“绕回来”，在接触到你的耳朵之前就互相抵消了（声短路）。
箱体的解决方案： 为了解决这个问题，就需要一个足够大的箱体（或者说是障板）。箱体的作用是将振膜前面发出的声音和后面发出的声音隔离开，防止它们相互抵消。一个足够大的箱体可以有效地阻止后向声波绕到前面，从而保证低频声波能够有效地辐射出去。对于20Hz这样的超低频，理论上需要的障板面积是巨大的，以至于空气能够“跟不上”振膜的运动，从而实现有效的声辐射。这就是为什么很多大型音箱，尤其是低音炮，体积都非常庞大。即使是密闭箱或倒相箱，它们也是在利用箱体内部空气的特性来增强低频响应，但其基础仍然是振膜需要“说服”足够多的空气去振动。
效率和功率： 为了在20Hz这样低沉的频率下产生可闻的声音，需要振膜做非常大的位移，这需要很大的功率来驱动。大口径扬声器更容易在保证音质和动态的同时，提供足够的声压级。
耳机如何能用小口径发出20Hz左右的低频？
耳机的情况就大相径庭了，它利用了一种非常聪明的“物理空间”和“密封性”。
近场聆听与密封： 耳机的最大优势在于它的“近场聆听”特性，以及它能够在你耳朵周围形成一个相对独立的声学空间。耳机单元紧贴着你的耳道，或者通过耳罩形成一个密封的环境。
无声短路之忧： 由于耳机单元与你的耳道紧密贴合，它将前后发出的声音几乎完全隔离开了。振膜后面发出的声波，因为有耳罩或耳塞的阻隔，根本无法“绕”到前面与前面发出的声波发生抵消。这就像你直接把一个小扬声器放在耳朵旁边说话，它的声音不会被后面的声音抵消掉。
小体积的“箱体”： 耳罩或耳塞本身就构成了一个非常小的“声学腔体”。虽然这个腔体很小，但它足以防止低频声波的声短路。
对空气位移的需求改变： 虽然理论上20Hz仍然需要空气位移，但在近场和密封的条件下，耳机所需的空气位移量相比于远场听音的扬声器要“更容易”实现。即使单元尺寸不大，只要其材质允许进行足够大幅度的线性位移，并且与耳道密封良好，就能够有效地将这部分“位移”传递到你的耳鼓。
更少的能量损失： 远场聆听时，声波会随着距离衰减，空气也会吸收部分声能。耳机则几乎将驱动单元的全部能量直接传递到你的鼓膜，能量损失非常小。
现代耳机设计的精妙之处：
单元设计优化： 现代耳机驱动单元（无论是动圈、动铁还是平板）在材料科学、磁路设计、悬挂系统等方面都有极高的技术含量。即使是小尺寸单元，也可以做到非常高的线性位移和精确的控制。例如，许多耳机使用轻质、高强度的振膜材料，配合强大的磁场，可以驱动振膜以非常小的形变实现大的空气位移。
腔体设计： 耳机的腔体设计更是学问。无论是开放式、封闭式还是半开放式，每一种设计都在平衡声音的“气流”和“密封性”，以优化低频的表现。特别是封闭式耳机，其腔体内的空气弹簧效应可以帮助控制振膜运动，提升低频的Q值和瞬态响应。
总结一下:
扬声器需要大口径，是因为它需要在相对远距离上有效地“搅动”大量的空气，并且要克服低频声波长带来的相位抵消（声短路），这需要强大的功率和足够大的辐射面积。
而耳机，则通过其“近场聆听”和“密封性”，巧妙地规避了低频声短路的问题，将扬声器需要克服的物理障碍大幅度降低。即使是小口径单元，只要设计得当，能够进行足够的空气位移，并且与耳道形成良好的密封，就能在近距离有效地将20Hz的低频能量直接传递到你的鼓膜。这就像是给它提供了一个“专属的、密不透风的小房间”来工作，效率自然高很多。
网友意见
多谢邀请。
振动本身并不会因为口径受到限制。这个问题别人其实早就总结过了。
耳机的振动部件， 例如振膜（的音圈）在激励源的驱动下如果没有阻碍肯定就能产生振动。
问题在于， 开放或者高泄露的耳机会产生“声短路”现象。 通俗地说就是振膜激励起来的前方的空气振动和后方的空气振动中和，在波长比较长的时候， 也就是低频率的时候。这样在远场就检测不到声音了。 换言之人就听不到。
但是入耳式耳机、封闭式或者本封闭式耳机可以阻断或者减少 “声短路”， 因此振膜前方的空气振动就可以被感知为“声音”， 并且维持一腚的声压。
声短路本质上是波相位相反，叠加后，振幅减小。（“波的独立性原理”和“波的叠加原理”）
振膜向前或向后运动时声波是反相的。当声波的频率较低时，声波的传播有很强的绕射能力，几乎无方向性。因此振膜的后声波可以绕射到振膜（纸盆）前面，而在振膜前方的某点听到的声音应是前声波与后声波的合成。这两声波相位相反，则该点的合成声压减小，甚至为零而听不到声音，这时的现象类似于电路短路而导致用电器的电压跌落的现象，称之为声短路。
Modeling of Acoustic Short Circuits
实际上现在的主动降噪就是利用反相的声音来中和外耳道里面的“噪音”， 这可能算是声短路的合理应用吧。
大家都知道， 俺没啥文化， 初中毕业。
希望这个解释能帮助您理解。 如果理解不了， 那就上维基百科找找答案。
另外还可以看看书：
Loudspeaker and Headphone Handbook Hardcover – Mar 12 2001
by John Borwick
Product details
Hardcover: 736 pages
Publisher: Routledge; 3 edition (March 12 2001)
Language: English
ISBN-10: 0240515781
ISBN-13: 978-0240515786
Product Dimensions: 24.1 x 16.2 x 4.4 cm
Shipping Weight: 1.2 Kg
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