《趣味物理學(xué)》在線閱讀——第10章 聲音和聽覺

第10章 聲音和聽覺

10.1　怎樣尋找回聲？

　　誰(shuí)都沒有看到過它，

　　聽呢，——每個(gè)人都聽到過，

　　沒有形體，可是它活著，

　　沒有舌頭——卻會(huì)喊叫。

——涅克拉索夫

　　馬克·吐溫寫過一個(gè)笑話，說到一位不幸的收藏家想搜集……你猜搜集什么？搜集回聲！他不辭勞苦地收買了許多能夠產(chǎn)生多次回聲的土地。

　　首先，他在喬治亞州收買回聲，這地方的回聲可以重復(fù)4次，接著跑到麥里蘭去買6次回聲，以后又到美恩去買13次回聲。接下去買的是堪薩斯的9次回聲，再下去是田納西的12次回聲，這一次買得非常便宜，因?yàn)榍蛶r有一部分崩毀了，需要加工修理。他以為可以把它修理好，但是擔(dān)任這個(gè)工作的建筑師卻向來沒有過把回聲變成三倍的經(jīng)驗(yàn)，因此終于把這件事情搞壞了，——加工完畢以后，這地方恐怕只適宜給聾啞的人去住了……

　　這當(dāng)然只是開玩笑；但是很好聽的多次回聲卻也的確在地球上各地方存在的，有的很早就已經(jīng)引起大家注意，變成全世界出名的地方了。

　　這里可以提幾個(gè)有名的回聲的例子：在英國(guó)的武德斯托克，回聲可以清楚地重復(fù)17個(gè)音節(jié)，格伯士達(dá)附近迭連堡城的廢墟能夠得到27次的回聲，后來一堵墻壁給毀壞，這回聲才“靜默”下去。捷克斯洛伐克的亞德爾士巴哈附近一個(gè)圓的斷巖，在一定的地方上可以使7個(gè)音節(jié)做3次重復(fù)的回聲，但是離這個(gè)地點(diǎn)幾步，即使步槍的射擊也不會(huì)發(fā)生回聲。更多次數(shù)的回聲曾經(jīng)在米蘭附近的一座城堡（現(xiàn)在已經(jīng)不存在了）聽到過：從側(cè)屋窗子放出的槍聲，回聲重復(fù)了40－50次；用大聲讀一個(gè)單字，也能夠重復(fù)30次之多。

　　山地里的回聲跟平地上不同，種類很多，可是聽到的機(jī)會(huì)反而少。在山地里，要聽到回聲比在樹林環(huán)繞著的平地里困難。

　　你就會(huì)明白這是什么原因。回聲實(shí)際上就是從某個(gè)障礙物反射回來的聲波，它和光的反射一樣。“聲線”（就是聲波傳播的方向）的入射角也等于它的反射角。

　　現(xiàn)在請(qǐng)?jiān)O(shè)想你站在山腳下，而那會(huì)把你的聲音反射回來的障礙物比你站立的位置高，例如在AB的地方。這兒不難看到，沿著Ca，Cb，Cc等線向前擴(kuò)展的聲波，經(jīng)過反射，就不會(huì)到達(dá)你的耳朵，而在空間沿aa，bb，cc等方向散射開去。假如你站立的位置和障礙物在同一水平或者比障礙物高，那么情形就兩樣了。沿Ca，Cb向下傳播的聲音，沿CaaC或CbbC折線，從地面反射一二次后，會(huì)又回到我們的耳邊來。兩點(diǎn)之間地面的凹陷，會(huì)使回聲更加清晰，起著象凹面鏡一樣的作用。相反的，假如C，B兩點(diǎn)之間的地面是凸起的，那么這回聲就很微弱，甚至根本不會(huì)傳到你的耳朵里；這樣的地面會(huì)和凸面鏡一樣，把“聲線”散射開去。

　　在不平坦的地面上尋找回聲，是需要一定的技巧的。甚至已經(jīng)找到了最合宜的地方，還得知道怎樣把它“召喚”出來。首先，你不可以站在離障礙物太近的地方：應(yīng)該讓聲音走過一段相當(dāng)遠(yuǎn)的路，——否則回聲回來得太快，會(huì)跟原來發(fā)的聲音匯合到一起。我們知道聲音的速度是每秒340米，那么就不難了解，當(dāng)我們站在離障礙物85米的時(shí)候，你應(yīng)當(dāng)在發(fā)出這聲音以后半秒鐘，聽到這個(gè)回聲。

　　雖然回聲的產(chǎn)生是“由于一切聲音在空曠的空間產(chǎn)生自己的反映”，——但是并不是所有聲音反映得同樣清晰的。“野獸在森林里吼叫，或者是號(hào)角在吹，或者是雷聲在轟鳴，或者是一個(gè)女孩子在土丘后面歌唱”，所得到的回聲都各不相同。所發(fā)聲音越尖銳、越斷續(xù)，所得到的回聲就越清晰。最好是用拍手來引起回聲。人的聲音引起的回聲比較不清晰，特別是男子的聲音；婦女和孩子的高音調(diào)可以得到清晰得多的回聲。

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