趣味物理学-第22部分

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吸收剩余声音的墙壁。吸收声音最好的是打开的窗子（就象孔吸收光最好
一样）；人们甚至把一平方米的打开的窗子采用来做吸收声音的计量单
位。坐在剧院里的观众也很能够吸收声音，虽然他们的吸收能力要比打开
的窗子小一半：一个人吸收的声音相当于半米打开的窗子。一位物理学家
说过，“观众吸收讲演人的演词，所谓‘吸收’可以照这个词的表面意义
讲”，如果他这句话说得不错，那么，空虚的大厅对讲演的人是不利的，
这句话也就可以照它的表面意义来讲。

反过来说，假如声音的吸收太强了，这也会使声音听不清楚的。第一，
过度的吸收会把声音减弱，第二，会把交混回响的作用减少得太多，使得
听起来声音仿佛断断续续，给人一种枯燥的感觉。因此，我们固然应该避
免过度的交混回响，但是太短的交混回响也不好。那么交混回响究竟要有
怎样的程度才合适，这对于各种大厅是不一样的，应该在设计每座大厅的
时候来决定。

剧院里还有一个东西，从物理观点上看是很有趣的，这东西就是在台
前提词用的台词厢。你可曾注意所有剧院的台词厢都是同一形状的吗？这
原因是，台词厢的本身等于一种声学仪器。台词厢的拱壁等于一个声音的
凹面镜，它起着两种作用：阻止提词的人发出的声波传播到观众方面去，
还把这些声波反射到舞台上。

从海底来的回声

人们有很长的一段时间，没有从回声身上得到一点好处，后来才想出
一个方法，利用它来测量海洋的深度。这件发明是偶然得到的。1912　年，
一只很大的邮船“泰坦尼克”号跟冰山相撞沉没了，几乎全部乘客遭了难。
为了保证航行的安全，人们想在浓雾里或者夜里行船的时候，利用回声来
发现前进路上有没有冰山。这个方法实际上并没有成功，但是引出了另外
一个想法：利用声音从海底的反射来测量海洋的深度。这个想法已经得到
了成功。

图145　是这种装置的简图。在船的一侧的底舱里靠近船底的地方有一
个弹药包，在燃烧的时候发生激烈的声音。这声波穿过水层到了海底，反
射以后的回声折回到水面上来，由装在舱底的灵敏的仪器接受下来。一只
准确的时计量出了发出声音和回声到达相隔的时间。我们已经知道了声音
在水里的速度，就很容易算出反射面的距离，换句话说，就是测出了海洋
的深度。

这种测量海洋深度的装置叫做回声测深器，在测量海洋深度的工作上
起着极大的作用。应用从前的测深器，只能在船只不动的时候测量，而且
要花许多时间。那系测锤的绳要从它缠绕着的轮盘垂下去，而且垂下得相
当慢（每分钟约150　米）；把它从海底提出也是这么慢。因此，要测量3
公里的深度，用这个方法就得花3　刻钟。如果采用回声测深器，那同样的
测深工作只要几秒钟就完事了，而且测量的时候轮船仍旧可以照旧行驶，
所得到的结果也比用测锤的方法可靠得多，精确得多。最新的测深工作所
得到的误差不超过四分之一米（这时候时间的测量要精确到误差不超过


3000　分之一秒）。

如果说深海的深度的精确测量对于海洋学有重大意义，那么，在浅水
的地方进行又快又精确可靠的测探工作，是对于航海有真正的帮助的，这
可以保证航行安全：由于回声测深器的帮助，使得船只能够大胆而且很快
地向岸靠近。

在现代的回声测深器里，已经不是用一般的声音，而是用非常强的“超
声波”，是人的耳朵听不到的声音，它的频率大约每秒几百万次。这样的
声音是从放在很快交变的电场里的石英片（压电石英）振动产生的。

昆虫的嗡嗡声

为什么昆虫在飞的时候时常会发出嗡嗡声来呢？它们大多数是没有
发出这个声音的特殊器官的；这个嗡嗡声是只有在昆虫飞行的时候才听得
到，原因是昆虫飞行的时候，每秒钟都要振动它的小翅膀几百次。振动着
的翅膀事实上就是振动着的膜片，而我们知道，所有振动得足够频繁的膜
片（每秒钟振动数超过16　次的），都会产生出一定高低的音调来。

现在你可以明白，人们是用什么方法知道各种昆虫飞行时候翅膀振动
的次数的。这件事情很简单，只要从听觉上判定昆虫发出嗡嗡声的音调高
低就行了，——因为每一种音调都是跟一定的振动频率相当的。在“时间
放大镜”（见第一章）的帮助之下，人们确定了各种昆虫的翅膀振动次数
是几乎不变的；昆虫要调节它们的飞行，只是改变翅膀振动的大小——就
是“振幅”——和翅膀的倾斜度；只在受到天冷的影响的时候才增加每秒
钟振动翅膀的次数。正是因为这个缘故，昆虫在飞行的时候发出的音调总
是不变的。。

人们已经测定了，譬如说，苍蝇（飞的时候发出F　调音）每秒钟振动
翅膀352　次。山蜂每秒钟振动翅膀220　次。蜜蜂在空着身子飞的时候发出
A　调音，每秒钟振动翅膀440　次，如果带着蜜飞行，只振动330　次（B　调）。
甲虫飞行时候发出的音调比较低，两翅振动得比较慢。相反的，蚊子每秒
钟要振动翅膀500－600　次。为了使大家对于上面这一些数目有比较进一
步的了解，让我来告诉你一个数目：飞机的螺旋桨，平均每秒钟只转25
转。

听觉上的幻象

如果我们由于一个什么原因，认为一个轻微的声音不是从近处，而是
从很远的地方传来的，那么，这个声音听起来就好象响得多。我们时常可
以碰到这种听觉上的幻象，只是不大注意罢了。

下面这个很有趣的例子，就是一位美国科学家威廉·詹姆士在他著的
《心理学》中所描述的：

有一天深夜，我正静坐着看书，突然，从房子前面传来一阵可怕的响
声，接着，响声停止了，一会儿又响起来。我跑到客厅去，想细听一下这
个声音，但是没有再听到。我刚回到房里坐下，把书拿起来，那个可怕的
声音又强烈地响起来了，就象风暴或者泛滥的河水快要到来一样。这个响


声从四面八方传来。我被弄得极度不安，再次走到客厅去，那声响又没有
了。

当我重新回到房里的时候，突然发现，这个声音原来是一只睡在地板
上的小狗打鼾时候发出来的！。。

这里有趣的是，一找到响声的真正原因，不管怎么努力，原来的幻觉
就再也不会重现了。

读者可能也会从自己日常生活中回想起同样的例子来。我就不止一次
地碰到过这种情形。

蟋蟀在哪里叫？

一个发出声音的物体在哪里，我们时常容易弄错的，不是它的距离，
而是它的方向。

我们的耳朵能够很好地辨别枪声是从左边发出的还是从右边发出
的。但是假如这声源是在我们的正前方或

者正后方，我们的耳朵就时常没有能力辨明声源的位置：正前方放出
的枪声，听起来时常象是在后面发出的一样。

在这种情形，我们只能够根据声音的强度辨别枪声的远近。

下面是能够使我们学到许多东西的一个实验。叫随便哪一位包起眼睛
坐在房间中央，请他安静地坐着不动，也不要把头转动。然后，你拿两枚
硬币敲响起来，你所站的位置要总是在他的正前方或者正后方。现在请他
说出敲响硬币的地方。他的答案会奇怪得简直叫你不相信：声音发生在房
间的这一角，他却会指出完全相反的一点！

假如你不是站在他的正前方或者正后方，那么错误就不会这么严重。
这是很容易了解的：现在他离得比较近的那只耳朵已经可以比较先听到这
个声音，而且听到的声音也比较大，因此他能够判定声音是从哪里发出
的。

这个实验同时说明了为什么在草丛里很难找到蟋蟀的原因。蟋蟀的响
亮声音从离你两步远的右边草丛里发出。你往那边看去，但是，什么也没
有看到，而声音却已经变成从左边传来了。你把头转到那边去，——但是
声音又从第三个地点传来了。你的头向声音的方向转得越快，那位看不到
的音乐家好象也跳得越机敏。事实上，这只蟋蟀却始终是在同一个地方；
它的捉摸不到的“跳跃”，不过是你想象的结果，是听觉欺骗的结果罢了。
你的错误就在于当你扭转头部的时候，恰好使蟋蟀的位置在你头部的正前
方或者正后方。这时候，我们已经知道，就很容易弄错声音的方向：蟋蟀
原来是在你的正前方，你却错误地认为它是在相反的方向上。从这里可以
得到一个实际的结论：假如你想知道蟋蟀的声音、杜鹃的歌声以及这一类
远地方传来的声音从什么地方发出，千万不要把面孔正对声音，而要相反
的，把面孔侧对声音，这样，一个耳朵就正对声音。我们平常说“侧耳倾
听”，我们就正是这样做的。

声音的怪事


当我们咀嚼烤干的面包片的时候，我们会听到很大的噪音，但是在我
们旁边的朋友也正在大嚼同样的烤面包片，我们却听不到什么显著的声
音。这位朋友是怎样避免发出噪音的呢？

原来，这种噪音只有自己的耳朵才听到，你旁边的朋友是听不到的。
人体头部的骨胳，跟一切坚韧的物体一样，非常容易传导声音，而声音在
实体介质里，有时候会加强到惊人的程度。嚼烤面包片时候的碎裂声，经
过空气传到别人的耳朵里，只听到轻微的噪音；但是那个破裂声假如经过
头部骨胳传到自己的听觉神经，就要变成很大的噪音了。这儿还有一个同
样性质的例子：把你的怀表圆环用牙齿咬起来，两只手掩紧两只耳朵，你
会听到很重的打击声，滴答声给加强了许多倍！

贝多芬耳聋以后，据说就是用一根棒听取钢琴演奏的，他把棒的一端
触在钢琴上，另一端咬在牙齿中间。许多内部听觉还完整的聋子，也都能
够依着音乐的拍子跳舞，这是因为音乐的声音经过地板和他的骨胳传导过
来的缘故。


后记

这部书是苏联科普作家雅·依·别莱利曼编著的。初版于沙俄时代，
以后曾多次修订重版。我社在五十年代曾根据当时的新版本翻译出版。现
在科学技术正突飞猛进，物理学有了许多重大的新发展。但作为一部讲述
初等物理学基本原理的科普读物，本书仍具有一定的参考价值。广大读者
最近纷纷来信要求重版，因此，我们参照苏联1976　年的第19　版，并考虑
到我国读者的现实情况，对我社1963　年的译本作了一些修订，予以重版。

中国青年出版社
1979　年1　月