關(guān)于聲現(xiàn)象我們接觸得很多但卻了解得很少，我們的祖先在建筑和科研中都廣泛應(yīng)用了聲學(xué)技術(shù)，如天壇的回音壁、三音石等，都是聲學(xué)知識應(yīng)用的杰出典范�，F(xiàn)代的建筑如禮堂、音樂廳的設(shè)計中，也都要考慮到聲學(xué)效果，海軍用聲學(xué)技術(shù)──聲納來測量海深，探測敵艦等等。而人們賴以欣賞音樂的樂器、音響設(shè)備，更是集中體現(xiàn)了人類對聲現(xiàn)象的研究成果和與電子技術(shù)的巧妙結(jié)合。

１、什么是聲音：

人耳能感覺到的聲振動叫做聲音。聲音是由物體振動發(fā)生的。聲音的傳播需要介質(zhì)。真空中不能傳聲。聲音的高低叫做音調(diào)。它是由聲源振動的頻率決定的。由此可知，人耳能否聽到聲音是由四個因素決定的，⑴要有聲源振動。⑵要有傳聲的介質(zhì)，固體、液體、氣體都能傳聲。住樓房的同學(xué)有這樣的體驗，一樓居民在室內(nèi)說話，五層的住戶是不易聽到的，但一樓的人輕輕敲擊暖氣管道，聲音就沿鐵管傳播出去，各層的住戶都聽得很真切。工廠中，車間會很嘈雜，師傅要想聽到機器發(fā)生微小故障時發(fā)出的異常聲音是很困難的，他往往用一根改錐，一頭拄在機器殼上，另一端貼緊自己的耳朵，就能聽清機器內(nèi)部的響動。⑶聲音的傳播有一定距離，距離聲源太遠，就無法聽到了。在安靜平坦的草原上，人們可以輕易聽到１０公里以外拖拉機發(fā)動機的聲音，但在城市里，相距幾百米就聽不見了。一方面是地面建筑物把聲音散射了，另一方面環(huán)境噪音太強。⑷人耳聽到聲音的頻率為2０赫茲至2００００赫茲，超出這個頻率范圍就聽不到了。

２、超聲波和次聲波：

頻率低于２０赫茲的聲波，叫做次聲波，人耳無法感受，但鯨魚、海豚之類的海生動物可以感受到，大洋彼岸的風暴、地震和海嘯引起的次聲波，數(shù)千公里外鯨魚能感知，并作出反應(yīng)。頻率超過２００００赫茲的波叫超聲波，超聲波人耳感受不到，但蚊子、蝙蝠、貓、狗和家畜能聽到。西方人用一種叫做犬笛的口哨來呼喚愛犬。犬笛吹出的是超聲波，周圍的行人茫然無所知，而小狗已經(jīng)按照犬笛中傳出的口令行動了。

聲音的反射和障礙物的線度（長短粗細）有關(guān)，頻率越低的聲音，波長越長，需要的發(fā)生反射的障礙物線度就越大。一堵大墻可以反射我們的喊聲，但一根電線桿子就不能反射我們發(fā)出的聲音。蝙蝠發(fā)出一陣陣的超聲波，波長極短，即使一根鐵絲，一只蚊蟲也能形成反射，這使蝙蝠能進行定位，躲開鐵絲，捕捉蚊蟲。

３、頻響范圍：

人聽覺的聲音頻率范圍是２０～２００００赫茲，這使人能欣賞各種樂器發(fā)出的優(yōu)美聲音。但人的聲帶發(fā)聲范圍卻很窄，男低音不低于１００赫茲，女高音不高于１１００赫茲。音響設(shè)備通常只能放大８０赫到１００００赫茲的聲音。好的音響聲設(shè)備的頻響范圍可以達到４０～１６０００赫茲。錄音機、擴音機必須能夠把一個東西中各種頻率的聲音均衡放大，否則，聽起來就跟原來的聲音不一樣了，比如，低音部分被減弱了，而高音部分得到了很大的增強，人聽著樂曲聲音就不豐滿了或者跟原來不一樣了，這就是失真。

４、共鳴：

樂器或喇叭發(fā)出的聲音要經(jīng)過音箱的作用，才能得到增強，這是音箱的共鳴作用。比如二胡是由蒙著蛇皮的“木筒”構(gòu)成共鳴箱的，小提琴音箱的形狀和材質(zhì)決定了小提琴演奏聲音的音色豐富悅耳。一般來說，發(fā)生共鳴的聲音頻率和共鳴箱的大小有關(guān)系。共鳴箱越大，共鳴的低音越豐富，而共鳴箱越小，聲音就越尖，越干巴。小半導(dǎo)體收音機的音色不優(yōu)美，關(guān)鍵在于共鳴箱太小。

５、聲音的反射：

回聲是由于聲音反射形成的。人聽到回聲的條件是發(fā)聲與回聲間隔０．１秒，這樣人耳才能區(qū)別出來。也就是聲源與反射面必須相距１７米以上。

反射可以多次發(fā)生，這就是天壇三音石的建筑原理。在禮堂時，反射的聲音，特別是多次反射的回蕩聲音會使聲音混濁不清。為了克服反射的影響，建筑師們用吸音材料來裝飾墻表面或者把墻表面做得凹凸不平。

反之，為了使觀眾能更好地欣賞音樂，在音樂廳舞臺的上空５米左右高處裝設(shè)了許多反射板，樂隊演奏的聲音就能更好反射到觀眾席上。

６、聲納的應(yīng)用價值：

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使人們掌握了許多尖端、先進的探測技術(shù)。如雷達，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)百公里外的敵機；紅外線望遠鏡可以在夜幕中發(fā)現(xiàn)隱蔽的敵人；衛(wèi)星遙感技術(shù)可以在數(shù)小時內(nèi)把地球表面整個地掃描一遍；射電天文望遠鏡可以觀察到遙遠的宇宙空間。但是為什么在水中卻不采用這些先進技術(shù)而仍用落后的聲納呢？

原來，海水能吸引電磁波，雷達用不上了。海水吸熱能力太強，紅外線技術(shù)無用武之地；水的透光能力差，而吸收光的能力卻很濃，光學(xué)觀察設(shè)備如望遠鏡也使不上了。特別是深海中一片漆黑，什么也看不見。探照燈又會暴露自己。

而海水的傳聲能力卻比在空氣中強得多。聲納技術(shù)就應(yīng)運而生了。聲納機發(fā)出一束束不同頻率的聲音信號，再用特殊設(shè)備接受反射信號加以分析，這樣就如同安上了蝙蝠的耳朵，周圍的情況也就一“目”了然了。

超聲雷達還可以探測云層。地面設(shè)備向云層發(fā)射一束束超聲波，根據(jù)反射時間可以計算出云層高度。再分析回聲的頻率變化，根據(jù)多普勒效應(yīng)的原理，可以測出云層在空中漂移的速度。因此，聲納技術(shù)在它的特殊領(lǐng)域仍占著不可取代的地位。