分享

回声

 茶香飘万里 2011-02-16

 
回声是我们日常生活中常见的一种声现象。声波在传播过程中,碰到大的反射面(如建筑物的墙壁等)在界面将发生反射,人们把能够与原声区分开的反射声波叫做回声。人耳能辨别出回声的条件是反射声具有足够大的声强,并且与原声的时差须大于0.1 s。当反射面的尺寸远大于入射声波长时,听到的回声最清楚。

关于回声的应用,声纳装置可谓典型。用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位,都是由不同功能的声纳装置完成的。

1912年,英国大商船“泰坦尼克”号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。这次大的海难事件引起了全世界的关注,为了寻找沉船,美国科学家设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪,用它在船上发出声波,然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。测量发出信号和接收信号之间的时间,根据水中的声速就可以计算出障碍物的距离和海的深浅。第一台回声探测仪于1914年成功地发现了3 km以外的冰山。实际上,这就是现在被广泛应用于国防、海洋开发事业的声纳装置的雏形。

第一次世界大战时,德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只,几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下,看不见,摸不着,一时横行无敌。于是利用水声设备搜寻潜艇和水雷就成了关键的问题。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声纳,1918年在地中海首次接收到(2~3) km以外的潜艇回波。这种声纳可以向水中发射各种形式的声信号,碰到需要定位的目标时产生反射回波,接收回来后进行信号分析、处理,除掉干扰,从而显示出目标所在的方位和距离。

第二次世界大战期间,由于战争需要,声纳装置更趋完善。战后,人们开始实验使用军舰上的声纳探测鱼群。不但测到了鱼群,而且还能分辨出鱼的种类和大小。人们在此基础上研制出各种探鱼机,极大地促进了渔业的发展。

回声在地质勘探中也有广泛的应用。例如在石油勘探时,常采用人工地震的方法,即在地面上埋好炸药包,放上一列探头,把炸药引爆,探头就可以接收到地下不同层间界面反射回来的声波,从而探测出地下油矿。

在建筑方面,设计、建造大的厅堂时,必须把回声作为重要的因素加以考虑。在封闭的空间里产生声音后,声波就在四壁上不断反射,即使在声源停止辐射后,声音还要持续一段时间,这种现象叫做混响。混响时间太长,会干扰有用的声音。但是混响太短也不好,给人以单调、不丰满的感觉。所以设计师们采取必要的措施,例如,厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等,以获得适量的混响,提高室内的音质。
 
回声定位
某些动物能通过口腔或鼻腔把从喉部产生的超声波发射出去,利用折回的声音来定向,这种空间定向的方法,称为回声定位。如“雷达飞兽”蝙蝠能在完全黑暗中,以极快的速度精确地飞翔,从不会同前方的物体相撞。如将它的耳蒙上,并把嘴堵上,则失去避免与物体相撞的本领。经高频脉冲检测装置测量后,证实蝙蝠在飞行时,喉内产生并能从通过口腔发出人耳听不到的超声波脉冲。人类至多能听到频率为20千赫的声音,而有的蝙蝠能发出和听到100千赫的声音。当遇到食物或障碍物时,脉冲波会反射回来,蝙蝠用两耳接受物体的反射波,并据此确定该物体的位置,并可从两耳分别接受到回波间的差别,来辨别物体的远近、形状及性质;物体的大小则由回波中的波长区别出来。有些蝙蝠能用舌头颤动发音,有些则发出尖的鸣叫声,还有一些能由鼻孔透出声音。它们都有助于蝙蝠确定回波的方向,来决定自己要前进,还是转弯。蝙蝠在空中能利用超声波来“导航”,就能迅速准确捕捉飞虫。此外,某些海洋哺乳类能在水下发出频带很宽的声波,甚至高达30万赫。如齿鲸、海豚,能借助于附近陆地对声音的反射,用回声定位来测定方向,得知物体或海岸的位置。某些海豹、海狮也能发出水下声波。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多