天坛里的声科学

天坛，世界文化遗产，全国重点文物保护单位，国家AAAAA级旅游景区，全国文明风景旅游区示范点。天坛，在北京市南部，东城区永定门内大街东侧。占地约273万平方米。天坛始建于明永乐十八年（1420年），清乾隆、光绪时曾重修改建。为明、清两代帝王祭祀皇天、祈五谷丰登之场所。天坛内的回音壁、三音石、寰丘具有奇妙的传特征，显示了中国古代在建筑声学方面的杰出成就。回音壁回音壁是皇穹宇的围墙。围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，对声波的反射是十分规则的。只要两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一、二百米的另一端，无论说话声音多小，也可以使对方听得清清楚楚，而且声音悠长，堪称奇趣，给人造成一种“天人感应”的神秘气氛。所以称之为“回音壁”。回音原理•建造暗合了声学的传音原理。围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，圆周率精确，有利于声波的规则反射，加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不至于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。三音石三音石又称三才石，比喻天、地、人三才。三音石位于皇穹宇殿门外的轴线甬路上。三音石概况从殿基须弥座开始的第一、第二和第三块铺路的条型石板就是三音石。站在第一块石板上面向殿内说话，可以听到一次回声。站在第二块石板上面向殿内说话，可以听到两次回声。站在第三块石板上面向殿内说话，可以听到三次回声。三音石的第三块石板又称天闻若雷石，就是说，站在第三块石板上面向殿内说话，如果大殿仅敞开面对三音石的殿门，而且殿门到殿内正中的神龛之间没有任何障碍物的话，此时听到的回音尤其响亮，似乎人间偶语，天闻若雷。寰丘上的响声也是回音造成的现象。由于距离近，声音传播的时间快，几次的回音叠加在一起，耳朵来不及分辨先后到达的回音，所以听起来就觉得声音特别响。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秒。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，声响装置可谓典型。课本中介绍的用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位，都是由不同功能的声呐装置完成的。