關(guān)于聲音的物理故事
關(guān)于聲音的物理故事
物理是非常貼近生活的一門學(xué)科,因而古今中外有很多的趣聞和故事往往就蘊(yùn)含著相當(dāng)豐富的物理知識。那么你知道哪些關(guān)于聲音的物理故事呢?接下來學(xué)習(xí)啦小編為你整理了關(guān)于聲音的物理故事，一起來看看吧。
關(guān)于聲音的物理故事：用聲音的速度走路
用聲音的速度走路
假如你用聲音的速度離開一個正在演奏音樂的大廳，你會聽到些什么呢?
坐著郵政火車從甲地出發(fā)的人，在沿路所有車站上，會看到賣報人手里拿著的甲地報紙都是同一天的——也就正是他出發(fā)那天出版的報紙。這是可以理解的，因?yàn)檫@一天的報紙是同旅客一起出發(fā)的，至于后來新出的報紙卻要乘后來的火車出發(fā)。拿這作根據(jù)也許就可以推論到：用聲音的速度離開音樂廳的時候，我們會在全部時間里聽到同一個音，也就是我們出發(fā)時候在音樂廳上聽到的那個音。
可是這個推論是不正確的。如果你用聲音的速度離開，那末聲波對你來說是不動的，它根本不能振動你的耳膜，因此你也就不能聽到任何聲音。你會認(rèn)為音樂廳已經(jīng)停止演奏了。那末同報紙來比較，為什么會使我們得到不同的答案呢?那只是因?yàn)槲覀冊谶@件事里用錯了類比法。到處遇到同一天報紙的旅客，如果忘記了自己是在前進(jìn)的話，那他就一定會認(rèn)為，甲地的報紙從他出發(fā)那一天起，已經(jīng)停刊了。對于他，報紙好像是已經(jīng)停了刊，正像對于一個運(yùn)動著的聽者，音樂已經(jīng)停奏了一樣。有趣的是，這個問題雖然并不太復(fù)雜，可是有時候連科學(xué)家也要被它弄糊涂。在我還是一個中學(xué)生的時候，我曾經(jīng)同一位天文學(xué)家(他現(xiàn)在已經(jīng)去世了)發(fā)生過爭論。當(dāng)時他就不同意上面這個結(jié)論，卻硬說我們用聲音的速度離開的時候，我們應(yīng)當(dāng)永遠(yuǎn)聽到同一個音。他在信里寫著自己的理由，下面是從他的信里摘下來的一段：
設(shè)想有一個某一定高度的音在響著。它過去是用這個音在響著，將來這個音也要無窮盡地響下去。排列在空間里的許多觀察者一定能順序地聽到這聲音，并且假定這聲音并不減弱，那末如果我們用聲音的速度或者甚至用思想的速度，來到任何一位這種觀察者的地方，為什么就不能聽到它呢?
他又用同樣的理由證明，一個用光的速度離開閃電的觀察者，會在全部時間里不斷地看見這個閃電。他寫給我的信里說：
設(shè)想在空間連續(xù)地排列著許多眼睛。每一只眼睛都要接著前面的一只眼睛收到光的印象。再設(shè)想你能理想地并且順序地來到每一個這種眼睛所在的地方。那就很顯然，你在全部時間里，都會看見閃電。當(dāng)然，他的這兩種說法都是不對的：在上面說的條件下，我們是聽不到聲音也看不見閃電的。
關(guān)于聲音的物理故事：聽不見的聲音
有些人聽不見像蟋蟀的鳴聲或蝙蝠的吱吱聲那樣尖銳的聲音。這些人的耳朵并不聾——他們的聽覺器官很好，可是他們竟聽不見非常高的音調(diào)。丁擇爾肯定說，有些人甚至連麻雀的叫聲都聽不見。
一般說來，在我們附近發(fā)生的振動，我們的耳朵覺察不到的多得很。如果一個物體1秒鐘振動的次數(shù)不到16次，這聲音我們就聽不見。如果1秒鐘高到振動15000到22000次以上，我們也聽不到它。各人能夠察覺的音調(diào)的最高界限是各不相同的。老年人的這種最高界限可以低到每秒鐘振動6000次。因此有時候會發(fā)生這樣的怪現(xiàn)象：有些人能聽到刺耳的高音，有些人卻不能聽到。
有許多種昆蟲(像蚊子和蟋蟀)發(fā)出的聲音，振動次數(shù)是每秒鐘20000次。這些音調(diào)當(dāng)然是有些人聽得見，有些人聽不見。有些不能覺察高音的人，往往在別人覺得雜亂以及有非常刺耳的聲音的地方，感到十分安靜。丁擇爾曾經(jīng)談到有一次他和一位朋友在瑞士游玩的時候遇到的一件跟這類似的偶然事情，他說道：“大路兩旁的草地里到處都是昆蟲。在我們聽來，這里的空中充滿著尖銳的蟲鳴聲，可是我的朋友卻什么也聽不見：昆蟲的音樂超出了他的聽覺范圍。”
蝙蝠的吱吱聲比昆蟲的刺耳的鳴聲要低一個8度音，那就是說，在這種情況下空氣振動的次數(shù)還要慢一半?？墒且灿腥艘?yàn)樗麄兊囊粽{(diào)覺察力的最高界限還要低，所以蝙蝠對于他們說來也是一種不會發(fā)聲的動物。
相反地，正像巴甫洛夫的實(shí)驗(yàn)室里所證明的那樣，狗卻能夠察覺振動次數(shù)高到38000次每秒的音調(diào)，但這已經(jīng)是“超聲”振動的領(lǐng)域了。
關(guān)于聲音的物理故事：聲波和無線電波
聲音的傳播速度大約只有光速的百萬分之一。無線電波的速度和光波的傳播速度相同，所以聲音的傳播速度也只有無線電訊號的百萬分之一。因?yàn)檫@個緣故就產(chǎn)生了一種有趣的后果，這種后果的實(shí)質(zhì)可以用下面的問題來說明：是誰先聽到鋼琴的聲音，是那坐在音樂廳里離鋼琴10米遠(yuǎn)的聽眾，還是那離大廳100公里用無線電收聽這音樂的聽眾?
說也奇怪，雖然無線電聽眾比音樂廳里的聽眾離鋼琴的距離要大10000倍，可是先聽到琴音的還是那無線電聽眾，因?yàn)闊o線電波傳過100公里的距離所需要的時間是100/300000=1/3000秒而聲音傳過10米距離所需要的時間是10/340=1/34秒
由此可見，無線電傳播聲音所需要的時間，大約只有空氣傳播聲音所需要的時間的1/100。
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