在船的一側(cè)的底艙里靠近船底的地方有一個(gè)彈藥包，在燃燒的時(shí)候發(fā)生激烈的聲音。這聲波穿過(guò)水層到了海底，反射以后的回聲折回到水面上來(lái)，由裝在艙底的靈敏的儀器接受下來(lái)。一只準(zhǔn)確的時(shí)計(jì)量出了發(fā)出聲音和回聲到達(dá)相隔的時(shí)間。我們已經(jīng)知道了聲音在水里的速度，就很容易算出反射面的距離，換句話說(shuō)，就是測(cè)出了海洋的深度。

這種測(cè)量海洋深度的裝置叫做回聲測(cè)深器，在測(cè)量海洋深度的工作上起著極大的作用。應(yīng)用從前的測(cè)深器，只能在船只不動(dòng)的時(shí)候測(cè)量，而且要花許多時(shí)間。那系測(cè)錘的繩要從它纏繞著的輪盤垂下去，而且垂下得相當(dāng)慢(每分鐘約150米)；把它從海底提出也是這么慢。因此，要測(cè)量3千米的深度，用這個(gè)方法就得花3刻鐘。如果采用回聲測(cè)深器，那同樣的測(cè)深工作只要幾秒鐘就完事了，面且測(cè)量的時(shí)候輪船仍舊可以照舊行駛，所得到的結(jié)果也比用測(cè)錘的方法可靠得多，精確得多。最新的測(cè)深工作所得到的誤差不超過(guò)四分之一米。

如果說(shuō)深海的深度的精確測(cè)量對(duì)于海洋學(xué)有重大意義，那么，在淺水的地方進(jìn)行又快又精確可靠的測(cè)深工作，是對(duì)于航海有真正的幫助的，這可以保證航行安全：由于回聲測(cè)深器的幫助，使得船只能夠大膽而且很快地向岸靠近。

在現(xiàn)代的回聲測(cè)深器里，已經(jīng)不是用一般的聲音，而是用非常強(qiáng)的"超聲波"，是人的耳朵聽(tīng)不到的聲音，它的頻率大約每秒幾百萬(wàn)次。這樣的聲音是從放在很快交變的電場(chǎng)里的石英片(壓電石英)振動(dòng)產(chǎn)生的。

會(huì)領(lǐng)航的海豚

在新西蘭海岸，一艘海船在大霧彌漫、暗礁叢生的淺海地區(qū)迷了路，多虧了一條海豚帶領(lǐng)，這只船才能順利地到達(dá)了安全地帶。

海豚海豚是如何為海船領(lǐng)航的呢?

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，一群灰海豚在吃東西時(shí)，可使8千米以外的伙伴沿直線游來(lái)分享，這又是什么神奇的作用呢?8千米以外的海豚怎么會(huì)知道吃東西的地點(diǎn)呢?

研究發(fā)現(xiàn)，這跟海豚的器官有關(guān)。海豚身上有一套精確的定位回聲裝置，能用超聲波定位。海豚的超聲波定位器位于頭部。它所發(fā)出的超聲波遇到物體產(chǎn)生回波，由它的耳朵和頭部某一部位接收。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的海豚，利用它的特有功能，還可以幫人類探測(cè)和尋找沉船、潛艇等。當(dāng)海豚發(fā)出的聲音遇到附近的物體反射時(shí)，海豚則通過(guò)回聲的大小、頻率來(lái)判斷物體的大小、形狀和位置。智慧的科學(xué)家就是從海豚身上得到啟發(fā)，創(chuàng)新利用聲吶作為探測(cè)器。

潛艇的發(fā)明，給科學(xué)家出了一道難題。它藏在海水深處神出鬼沒(méi)，如何才能發(fā)現(xiàn)它呢?再好的望遠(yuǎn)鏡也無(wú)法發(fā)現(xiàn)水下目標(biāo)，雷達(dá)對(duì)它也無(wú)能為力，因?yàn)槔走_(dá)發(fā)射的電磁波很快就會(huì)被海水吸收，無(wú)法用它來(lái)探測(cè)水下的潛艇。在這種情況下，科學(xué)家根據(jù)海豚腦中的超聲波定位器發(fā)明了"聲吶"。

聲吶這個(gè)詞是英語(yǔ)縮寫的音譯，其原意是"聲導(dǎo)航和定位"。聲吶是海洋中的"千里眼"和"順風(fēng)耳"。有了它，不僅可探測(cè)遠(yuǎn)處的輪船、潛艇，而且還可以探測(cè)海洋中的魚(yú)群、沉船、冰山及水下資源。

聲吶的用途十分廣泛。在軍艦、潛艇、反潛飛機(jī)上安裝聲吶之后，可以準(zhǔn)確確定敵方艦艇、魚(yú)雷和水雷的方位。同時(shí)，它還能區(qū)別前方的目標(biāo)是鯨魚(yú)還是潛艇，是敵方潛艇還是我方潛艇。在民用方面，它可以使輪船在黑夜和霧天航行時(shí)及時(shí)發(fā)現(xiàn)前方的船只或暗礁；可以告訴漁民哪兒有魚(yú)群；還可以用來(lái)研究海洋地質(zhì)，搜尋海下沉船，進(jìn)行水下通訊聯(lián)系等等。

理想的劇場(chǎng)是什么樣子

經(jīng)常看戲、聽(tīng)音樂(lè)的人都知道，有的劇場(chǎng)、音樂(lè)廳的音響效果很好，即使在邊、角后排，歌聲、器樂(lè)都清晰悅耳；而在一些禮堂、大廳的演出，坐在前排也聽(tīng)不清楚。這不是聲音的強(qiáng)弱問(wèn)題，而是噪音的干擾問(wèn)題。理想的劇場(chǎng)是，劇場(chǎng)中處處聽(tīng)得清，聽(tīng)得真。

噪音干擾，聲學(xué)稱為建筑物"交混回響"。是指聲源發(fā)聲后，聲音在建筑物內(nèi)會(huì)有多次反射，而連續(xù)發(fā)聲則會(huì)有連續(xù)的多次反射，由于聽(tīng)者雙耳同時(shí)會(huì)接受除了聲源直接傳播的聲音外，還有不同距離、不同時(shí)間的反射聲，歌聲、音樂(lè)聲再加上反射聲就成為不清晰的噪音了。對(duì)于劇場(chǎng)、音樂(lè)廳來(lái)講，造成"交混回響"的還應(yīng)包括坐椅和觀眾。

所以，理想的劇場(chǎng)、音樂(lè)廳，對(duì)建筑的反射、吸收極為"講究"。舞臺(tái)作為聲源，要講究聲音的音質(zhì)、音量，運(yùn)用舞臺(tái)建筑空腔、電子等手段對(duì)聲音反射、聚焦、放大，讓聲音傳到廳、場(chǎng)各處觀眾，而廳、場(chǎng)的反射、吸收更為講究，目的就是降低"交混回響"，吸收太強(qiáng)，會(huì)影響音質(zhì)、音量，如何合適，還是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，音樂(lè)家和建筑師正在不斷努力。所以，理想的劇場(chǎng)：劇場(chǎng)中處處聽(tīng)得清、聽(tīng)得真的劇場(chǎng)，還在不斷實(shí)踐中接近理想。

天壇回音壁是怎么回事

英國(guó)倫敦，有一條著名的圓環(huán)形"私語(yǔ)走廊"，你在這直徑三十四米的走廊任何一處墻邊說(shuō)悄悄話，在走廊其他地方，包括直徑對(duì)面的最遠(yuǎn)處的人，都能聽(tīng)得清清楚楚。如若你對(duì)著墻壁"私語(yǔ)"，其他的人會(huì)覺(jué)得你正在他身邊"耳語(yǔ)"，十分奇妙。

更為著名的是北京天壇的回音壁。回音壁，是天壇中存放皇帝祭祀神牌的皇穹宇外圍墻。墻高約四米，厚一米，直徑六十二米，周長(zhǎng)一百九十三米。墻壁是用磨磚對(duì)縫砌成的，墻頭覆著藍(lán)色琉璃瓦。圍墻的弧度十分規(guī)則，墻面極其光滑整齊，兩個(gè)人分別站在東、西配殿后，貼墻而立，一個(gè)人靠墻向北說(shuō)話，聲波就會(huì)沿著墻壁連續(xù)折射前進(jìn)，傳到一二百米的另一端，無(wú)論說(shuō)話聲音多小，也可以使對(duì)方聽(tīng)得清清楚楚，而且聲音悠長(zhǎng)，堪稱奇趣，給人造成一種"天人感應(yīng)"的神秘氣氛。所以稱之為"回音壁"。

回音壁直徑六十二米比"私語(yǔ)走廊"約大二十八米，而且"私語(yǔ)走廊"有個(gè)球形屋頂，而天壇是敞頂?shù)沫h(huán)道。但是，回音壁和私語(yǔ)走廊回音傳聲的原理都是一樣的，敞頂?shù)幕匾舯谠诮ㄖ吐晫W(xué)上確實(shí)更高一籌。

"懸絲診脈"，真有此事嗎

在我國(guó)古典小說(shuō)和傳統(tǒng)戲曲里，常有太醫(yī)為后妃們"懸絲診脈"的情節(jié)。具體方法是：后妃和太醫(yī)各居一室，由太監(jiān)或?qū)m女將一根紅絲線拴在后妃的手腕上，線的另一端交給太醫(yī)把按，通過(guò)絲線辨別病情。這樣做，是為了維護(hù)宮廷禮制，以防亂了宮闈。

傳說(shuō)孫思邈給長(zhǎng)孫皇后看病就用此法。因?qū)O思邈是從民間而來(lái)，不是有官職的太醫(yī)院的御醫(yī)，太醫(yī)就有意試他，先后把絲線拴在冬青根、銅鼎腳和鸚鵡腿上，最后才把絲線系在長(zhǎng)孫皇后腕上，讓孫思邈為她看病。孫思邈診得脈象，知是滯產(chǎn)，便開(kāi)出一劑藥方，長(zhǎng)孫皇后遂順利分娩。同行問(wèn)其竅門，孫思邈笑而不答。相信同學(xué)們一樣，也想知道究竟吧?病人的脈象能否通過(guò)絲線傳導(dǎo)給醫(yī)生呢?

原來(lái)，當(dāng)被診斷的病人脈搏振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起絲線的震動(dòng)，醫(yī)生通過(guò)分析病人脈搏的振動(dòng)情況就可以進(jìn)行診斷了，這是利用了聲音可以通過(guò)固體傳播的原理。為了能使聽(tīng)到的聲音更大，可以在絲線的兩端各裝一個(gè)小紙盒，因?yàn)楣腆w傳聲的能力不僅與溫度、物質(zhì)種類有關(guān)，還與其硬度有關(guān)。

古人求醫(yī)懸絲診脈，令人費(fèi)解，那今天的聽(tīng)診器又有什么原理呢?

人聽(tīng)到聲音的原因是物體振動(dòng)引起周圍介質(zhì)波動(dòng)。例如空氣振動(dòng)人耳中鼓膜，轉(zhuǎn)化為腦電流，人就"聽(tīng)"到了聲音。通常人耳朵能感受的振動(dòng)頻率為20赫～20千赫。

人對(duì)聲音的感受標(biāo)準(zhǔn)還有一個(gè)是音量。音量和波長(zhǎng)有關(guān)，正常人聽(tīng)覺(jué)的強(qiáng)度范圍為0～140分貝。

換句話說(shuō)：音頻范圍內(nèi)聲音太響太弱都聽(tīng)不到，音量范圍內(nèi)音頻太小(低頻波)或太大(高頻波)也聽(tīng)不到。

人能聽(tīng)到聲音還和環(huán)境有關(guān)，人耳有屏蔽效應(yīng)，就是強(qiáng)聲可以遮蓋弱聲。

人體內(nèi)部的聲音如心跳聲、腸鳴音、濕啰音等甚至血液流動(dòng)的聲音不大能讓人"聽(tīng)"到的原因是音頻過(guò)低或音量太小了，或被嘈雜環(huán)境遮蔽掉了。聽(tīng)診器的原理就是物質(zhì)間振動(dòng)傳導(dǎo)參與了聽(tīng)診器中的鋁膜，而單非空氣，改變了聲音的頻率、波長(zhǎng)，達(dá)到了人耳"舒適"的范圍，同時(shí)遮蔽了其他聲音，"聽(tīng)"得更清楚。

怎樣尋找回聲?

誰(shuí)都沒(méi)有看到過(guò)它，

聽(tīng)呢，--每個(gè)人都聽(tīng)到過(guò)，

沒(méi)有形體，可是它活著，

沒(méi)有舌頭--卻會(huì)喊叫。

--涅克拉索夫

馬克·吐溫寫過(guò)一個(gè)笑話，說(shuō)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，接著跑到馬里蘭去買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(lái)沒(méi)有過(guò)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(kāi)玩笑；但是很好聽(tīng)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(lái)一堵墻壁給毀壞，這回聲才"靜默"下去。捷克斯洛伐克的亞德?tīng)柺堪凸浇粋€(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(tīng)到過(guò)：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。

其實(shí)要想找到一個(gè)僅能聽(tīng)到一次回聲的地方倒是不容易的。在我們國(guó)家也有很多能聽(tīng)到很多次回聲的地方。因?yàn)檫@里被森林包圍的平原眾多，有很多林間空地。只要站在空地里大聲喊叫，就會(huì)多多少少?gòu)牧珠g反射來(lái)回聲。

山地里的回聲跟平地上不同，種類很多，可是聽(tīng)到的機(jī)會(huì)反而少。在山地里，要聽(tīng)到回聲比在樹(shù)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(lái)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。

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(lái)。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(guò)一段相當(dāng)遠(yuǎn)的路，--否則回聲回來(lái)得太快，會(huì)跟原來(lái)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(tīng)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(lái)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。

大雪后為什么很寂靜

冬天，一場(chǎng)大雪過(guò)后，人們會(huì)感到外面萬(wàn)籟俱靜。這是怎么回事呢?難道是人為的活動(dòng)減少導(dǎo)致的嗎?那么，為什么在雪被人踩過(guò)后，大自然又恢復(fù)了以前的喧囂?

原來(lái)，剛下過(guò)的雪是新鮮蓬松的，它的表面層有許多小氣孔，當(dāng)外界的聲波傳入這些小氣孔時(shí)便會(huì)發(fā)生反射。由于氣孔往往是內(nèi)部大而口徑小，所以，僅有少部分聲波的能量能通過(guò)口徑反射回來(lái)，而大部分的能量則被吸收掉了，從而導(dǎo)致自然界聲音的大部分均被這個(gè)表面層吸收，故出現(xiàn)了萬(wàn)籟俱寂的場(chǎng)面。而雪被人踩過(guò)后，情況就大不相同了。原本新鮮蓬松的雪就會(huì)被壓實(shí)，從而減小了對(duì)聲波能量的吸收。所以，自然界便又陜復(fù)了往日的喧囂。

噪聲的危害真不少

噪聲是相對(duì)于那些使人感到輕松愉快、精神振奮的聲音而言的。指凡是影響人們正常學(xué)習(xí)、工作和休息的聲音，凡是人們?cè)谀承﹫?chǎng)合"不需要的聲音"，都統(tǒng)稱為噪聲。如機(jī)器的轟鳴聲，各種交通工具的馬達(dá)聲、鳴笛聲，人的嘈雜聲及各種突發(fā)的聲響等，這些聲音是發(fā)聲體做無(wú)規(guī)則振動(dòng)時(shí)發(fā)出的。

美妙動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)會(huì)讓人感到輕松愉快、精神振奮，欣賞優(yōu)美動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)是一種藝術(shù)享受。從物理角度看，音樂(lè)是樂(lè)音，它是聲源有規(guī)則振動(dòng)發(fā)出的悅耳動(dòng)聽(tīng)的樂(lè)音。悅耳動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)有改善神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的功能，能提高思維能力，有助于兒童的生長(zhǎng)發(fā)育。

然而，噪聲對(duì)人的影響就截然不同了。

噪聲是一種由為數(shù)眾多的頻率組成的并具有非周期性振動(dòng)的復(fù)合聲音。簡(jiǎn)言之，噪聲是非周期性的聲音振動(dòng)。它的音波波形不規(guī)則，聽(tīng)起來(lái)感到刺耳。

噪聲危害著人們的機(jī)體，使人感到疲勞，產(chǎn)生消極情緒，甚至引起疾病。另外，高強(qiáng)度的噪聲，不僅損害人的聽(tīng)覺(jué)，而且對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及視覺(jué)、智力等都有不同程度的影響。

20世紀(jì)90年代，英國(guó)一個(gè)流行樂(lè)隊(duì)舉行了一次演唱會(huì)，演唱會(huì)過(guò)后，有300名聽(tīng)眾失去知覺(jué)，昏迷不醒。診斷結(jié)果是因?yàn)槁曇魳O度刺耳，致使聽(tīng)眾休克。

無(wú)獨(dú)有偶，20世紀(jì)50年代在西班牙曾經(jīng)有80人自愿作為噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲作用的試驗(yàn)對(duì)象，試驗(yàn)結(jié)果非常悲慘，其中28人當(dāng)場(chǎng)死亡，其余的人都得了嚴(yán)重的麻痹癥。

因此，噪聲被公認(rèn)為是僅次于大氣污染和水污染的第三大公害。

在我國(guó)，為了減少噪聲的危害，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，住宅區(qū)噪聲，白天不能超過(guò)55分貝，夜間應(yīng)低于45分貝。世界上一些城市頒布了對(duì)交通運(yùn)輸所產(chǎn)生噪聲的限制。

為了防止噪聲，我國(guó)著名聲學(xué)家馬大猷教授曾總結(jié)和研究了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有各類噪聲的危害和標(biāo)準(zhǔn)，提出了三條建議：

1.為了保護(hù)人們的聽(tīng)力和身體健康，噪聲的允許值在75～90分貝。

2.保障交談和通信聯(lián)絡(luò)，環(huán)境噪聲的允許值在45～60分貝。

3.對(duì)于睡眠時(shí)間建議在35～50分貝。

當(dāng)然，噪聲并非是百害而無(wú)一利，尤其是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們也能利用噪聲造福人類。

比如，利用噪聲進(jìn)行除草。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，不同的植物對(duì)不同的噪聲敏感程度不一樣。根據(jù)這個(gè)道理，人們制造出噪聲除草器。這種噪聲除草器發(fā)出的噪聲能使雜草的種子提前萌發(fā)，這樣就可以在作物生長(zhǎng)之前用藥物除掉雜草，用"欲擒故縱"的妙策，保證作物的順利生長(zhǎng)。

家庭生活中；為了避免樓上、樓下的噪聲通過(guò)天花板和地板傳入室內(nèi)的振動(dòng)聲，通常會(huì)設(shè)置吊頂，以隔絕從上空傳來(lái)的噪聲。同時(shí)鋪設(shè)地板，以隔絕從地面?zhèn)鱽?lái)的噪聲。