古代的中国匠人们勤劳而智慧,在长期的实践中积累了丰富的建造经验,发现了声学与建筑的微妙联系。他们将美妙的旋律融合于建筑,便有了天坛回音壁、三音石,五音桥等音响建筑。
北京天坛皇穹宇的回音壁能够传声,是因为它是正圆形磨砖对缝的围墙。它的弧度规则,墙面光滑整齐,能够规则地折射声波。其实,正圆形的建筑只要表面有足够的光滑度,都会产生回声。
2012年6月24日,位于河北省赞皇县嶂石岩景区中部,最著名的景点天然回音壁,高度110米,弧长300余米,弧度255度,是全世界最大的天然回音壁,现已载入吉尼斯记录。沿着天然回音壁景区的小路上,镌刻有名人题词。
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很多现代建筑也得益于回声的奇妙应用。音乐厅、歌剧院、礼堂等建筑有着自己独特的声学特性,混响就是其中之一。
除此之外,回声也应用于其它很多领域。比如在海难时用于打捞沉船的回声探测仪,就是基于这个原理。探测仪的换能器在水中发出声波,当声波遇到障碍物,就会反射回换能器,这时,根据声波往返的时间和所测水域中声波传播的速度,就可以求得目标障碍物与换能器之间的距离。这也是现在渔业和航海业中广泛使用的声呐的雏形,它可以利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信,甚至可以区分出鱼的种类、数量和大小。
在陆地上,回声也有很多用途。例如石油勘探中经常使用的人工地震法:工程师们将一系列探头置于地上,再引爆事先埋好的炸药,探头便可以接收到地下不同深度反射回来的回声声波,从而知道地底下石油等矿物的具体情况。
回声只是生活中一个小小的现象,在科学技术领域却有着不小的作用。我们要勤于观察,乐于实践,身边从来不缺少灵感,缺少的只是一双善于发现的眼睛和一个善于想象的大脑。(陈秋晴)