【种花家务·物理】1-16-03声波的反射『数理化自学丛书6677版』
【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』,此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版,并于1977年正式再版的基础自学教材,本系列丛书共包含17本,层次大致相当于如今的初高中水平,其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材,很多概念已经与如今迥异,因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外,黑字是教材原文,彩字是我写的注解。
【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版,即80年代的改开版,改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容,直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版,首先是因为6677版保留了很多古早知识,让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小,即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材,不该被埋没在故纸堆中,是故才打算利用业余时间,将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。
第十六章声学
【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿;功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤,如今是不允许的,力是不能使用公斤为单位的】
§16-3声波的反射
【01】沿着水面传播的水波,在遇到障碍物时就要反射回来,同样,声波在遇到障碍物时也要反射回来。反射回来的声波传到我们耳朵里,就形成了回声。
【02】如果回声是在直接听到的声音的感觉消失以后,才传到我们的耳朵里,那么我们就能够把回声跟原来的声音区分开来。根据我们耳朵的辨别能力,这个时间约为0.1秒。空气中的声速约为340米/秒,声波从观察者到障碍物再反射回来所经历的全部时间,按上面所讲的至少是0.1秒,因而观察者至少要离开障碍物17米远,才能够把原声和回声区分开来。如果离开障碍物很近(即在17米以内),我们对原来声音的感觉还没有消失,而回声又传到我们的耳朵里,这样回声就跟原来的声音混在一起,使它的响度增大,于是我们就无法明显地辨清。
【03】在房子里讲话时,声波遇到一些如墙、天花板、地面、门窗、桌、椅等障碍物时,一部分能量被反射,另一部分能量被吸收。各种材料吸收和反射声波的能力是不同的。例如大理石、玻璃等硬而光滑的材料,能够把绝大部分的声波反射回去,而只吸收一小部分声波。天鹅绒、地毯等软的材料,能够吸收绝大部分的声波,而只把一小部分声波反射回去。
【04】由于反射波的存在,当声源停止发声后,在短时间内还能够听到声音。这种现象叫做交混回响。声源停止发声到声强减小到原来声强百万分之一时所需的时间,叫做交混回响时间。交混回响时间太长,会产生轰轰声,太短就显得静悄悄。在小音乐厅中(小于350米³)的最合适交混回响时间是1.06秒。北京的首都剧场,坐满观众时的交混回响时间为1.36秒,空座时为3.3秒。人民大会堂的交混回响时间,不论是满座或空座,都能成功地控制在1.8秒左右。
习题16-3
1、我们知道,声强与离开声源的距离的平方成反比。但是第五排座位到讲台的距离大约是第一排的3倍。而坐在第五排的学生听到教师讲话声,却与坐在第一排的学生所听到的几乎相同,这是为什么?
2、猎人在射击后8秒钟才听到射击时所发出的声音的回声,求反射声音的障碍物到猎人之间的距离。当时的温度为20℃ 。【1376米】
3、为什么闪电很近时可以听到震耳的雷声,而闪电很远时却只能听到隆隆的雷声?