老狗啃物理8A.10(声音反射)
狗子:今天去春游,我发现我们站在山谷中,只要大声说话或者喊叫,就能听到自己声音的回声。
老子:不仅在山谷,面对高大的建筑物或者空旷的房间,说话也会有回声。这其实就是声音的反射。
狗子:声音反射?
老子:对。你可以把这想象成踢球。你踢出一球,它在空中会一直飞行,但如果撞倒墙面,就马上会被反弹回来。
声音在空气中传播,是以波的形式向四面八方扩散,在遇到山、石、墙、玻璃等硬质界面的时候,就会被该界面强力反射。
至于听到回声,是因为你的位置和这个反射界面的距离比较远。
人耳如果听到的两个音之间的时间差,在0.1秒以上,就能分辨出这是两个不同的声音。
声音在空气中的速度约为340米/秒,0.1秒大概是传34米。
声音发出后碰到硬质界面返回,相当于走了一个来回,即发声点和反射面之间距离大于17米(34米/2),人耳才会听到回声。
但是我们日常生活中很少有长度或宽度超过17米的房间,所以很难听到回声。
但是不管房间大小,四周的墙壁都会反射声波。如果距离小于17米,发出的声音和反射回来的声音,就会混合在一起,使声音加强。
因此,当许多人在一个小房间里说话时,他们会听到嗡嗡声和噪音。
狗子:所以,上课的时候,只有老师一个人可以说话,同学们都要安静。
老子:是的。掌握了声音反射的原理,就可以把它应用在我们的生活中。
狗子:怎么应用?
老子:先说古代的一些应用吧。
大多数外国教堂都是圆顶建筑。当牧师在教堂里传教信徒时,他实际上站在一个特定的位置。
因为古代没有麦克风,而教堂很大,听众很多,一个人在前面讲话,要让最后面的人也能听到,需要很大的声音。
那如果设计一个半球形的顶部,声音发出后,碰到球面,就会反射回球心,这些反射回来的声音集中在一个点上,就会加强放大,达到现代麦克风的效果。
中国古建筑中的天坛,也有着名的回音壁和三音石。
回音壁,是利用声波在弧面上的反射,使声音实现曲线传播。
三音石是在声源与墙壁之间设置精确的距离,使回声与原声之间产生足够的时间差,造成多次回声。
当你拍手时,声音会遇到墙并反射回来。
反射回来的声音经过圆心后继续向前,一直传到对面围墙上,经过第二次反射又回到三音石。这样,我们就听到了第二次、第三次回音。
狗子:古人可真聪明!再讲讲现代的应用。
老子:刚才都说的是利用发反射放大声音的例子,其实还有利用反射减弱声音的应用。
比如你仔细观察报告厅、电影院,KTV包厢,这些会聚集很多人和声音很大的地方,都有减弱声音反射的措施。
狗子:减弱?
老子:对。还是刚才踢球的例子,球撞到墙会反弹,那怎样让球不反弹呢?
狗子:踢进球网里!
老子:好球!
表面表面柔软、多孔、粗糙,能吸收声波,减弱反射。
所以,你会发现影院、报告厅里的座椅多是柔软的丝绒包面,墙壁是多孔的吸音板,地面也会铺上地毯。不然在这种大空间里,回声阵阵,根本听不清下一句台词。
KTV墙壁和门也采用软多孔隔音材料。防止隔壁房间的声音传播,影响现场情绪。
而你,也经常使用声音反射原理啊。
狗子:我怎么用的?
老子:你每次洗澡都唱歌!
因为卫生间又小又都是硬质表面——瓷砖,所以会对声音形成快速强反射,形成混音效果,让你误以为自己是歌手!
狗子:我就是歌手!
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