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身边的科学
——声现象
在春节等重要的节日，噼噼啪啪的鞭炮声让人沉浸在节日的幸福中。电视里，我们耳听全国各族人民的年声好不幸福；去庙会或者看秧歌，人们敲锣打鼓，好不热闹；市场上，此起彼伏的叫卖声，真是繁华！
当你过生日时，一曲《祝你生日快乐》会令你心旷神怡；当你遇到挫折时，父母语重心长的话语，朋友温馨的询问，老师亲切的安慰都会声声入耳，令你心情舒畅。
自然界里，风呼雨啸，虫鸣鸟叫都让人们感受到了生命的可贵；机器的轰鸣，车辆的奔跑声让我们体会到了生活的美好。声音是和我们的生活关系最为密切的物理现象之一。我们用声音与他人交流，我们靠声音获取信息。我们每天听到各种各样的声音，既有老师的讲课声，同学们的讨论声，钟表的嘀嗒声，美妙的歌声，悠扬的琴声，又有朋友的问候声，叮咚的流水声——甚至我们每个人的呼吸声。
电话里传来的那熟悉人的声音，耳听到的琴瑟和鸣声，激动人心的交响乐——无不展示声音世界的美好。
美妙的回声世界更令人感叹科学的神秘。在首都北京，有一座驰名中外的天坛公园，那里本来是明清两代帝王祭天和祈祷丰年的祭坛。最初建设于明代永乐十八年（1420年），天坛是我国最壮观、最有特色的古代建筑之一。不过，天坛还有一大声学奇观，这又给游人增添了几分乐趣。
回音壁是一个圆环形的围墙，高约3。72米，直径61。5米。在回音壁内的圆形场地是，偏北有一座圆形的建筑物叫“皇穹宇”，它与回音壁间的最短距离是2。5米；同时东西对称地盖着两座房屋。人们一进回音壁，往往第一件事便是与同伴贴着围墙作远距离的耳语。人们讲悄悄话，一般在6米以外就听不见了，而在回音壁边上讲，传播却要远得多。即使你和同伴分别在直线距离为45米的甲乙两处轻声说话，彼此还听得清清楚楚，就像同伴在跟前与你说话一样。
英国伦敦的波尔——中特拉尔大街有一个巨大的圆形屋顶，里边有一个圆形的“私语走廊”，直径34米。私语者不管站在走廊的什么地方面向墙壁说话，站在走廊上都能听清楚，如果私语者靠墙很近，则听起来就好像私语者就站在自己身边一样。
在古代锡拉兹地牢中的所谓“酒神之耳”利用了声音聚焦的原理，通过隐蔽管道的音响效果，暴君可听到地牢中囚犯们的谈话甚至耳语。
在华盛顿国会大厦中，旧众议院大厅上的圆屋顶可以通过反射将声音从一侧传到对侧，甚至连私语也可听见，据说不止一次，有的议员为在低语时不知不觉地泄露机密而苦恼。
在西西里的吉尔根蒂大教堂里，发生过更具有讽刺性的使人窘迫的事。教堂的形状是一个旋转椭球体，在椭球的一个焦点处发出的声音，在另一个焦点处听起来几乎一样响。教堂建成不久，人们无意中选择了一个焦点作为忏悔地点。
声学问题是如此的有趣！人生来就离不开声音，因为有了语言之后才产生了真正意义上的人，还有许多有趣的现象比如把海螺放在耳边为什么会听到哗哗的声音，如果把空瓶子这类的东西放在耳边又将听到什么声音？这些声音究竟是怎么来的？在声音这知识的海洋中畅游之后，你定会找到满意的答案！
1、天生的天音乐家——昆虫
真的很羡慕蟋蟀等秋天鸣叫的昆虫，虽然一般只是雄性的才会鸣叫，但是它们没有声带，怎么能发出如此悦耳动听的声音呢？
原来，它们的歌声不是用嘴唱的，而是从腹部发出来的。在蟋蟀等雄性昆虫的腹部，有一对双层的前翼翅，其上翅背面有锯齿纹，此纹与下翅根部的摩擦片互相摩擦发出声音，并经过下翅摩托车擦旁边的发音膜将音量放大，声音就很洪亮了。
另外，在雄蟋蟀的翼翅和腹部之间有一个气囊，能直到共鸣箱的作用，当雄蟋蟀振翅摩擦时，所发出的声音经过放大、共鸣，变得既洪亮又悦耳。如果用小提琴作比喻，锯齿纹相当于弓，摩擦片相当于琴弦，发音膜和翼翅下面的气囊相当于共鸣箱。昆虫利用边样的装置和不同的摩擦速度，能发出各具特色的叫声。
它们真是天生的音乐家，生来就有随身携带的乐器，走到哪里都可以奏出最有个性的乐曲。我们虽然也有自己随身的乐器— ——可是就远不如它们的乐器精妙了。
2、为什么自己的录音听起来不像自己的声音？觉得走了样。但听到别人的录音，却很像真的？
每个人的声音都是独特而难以模仿的。我们说话或唱歌的时候，是从两个途径听么自己的声音：一是从空气传回耳朵；二是直接从口腔内由头骨传到内耳。这一途径包含较多的低音成分。别人只听到我们说话时从空气传给他的声音。录音机收录到的声音也是这样。因此，我们听录音机所放出来的自己的声音，就等于别人所听到的声音，而不是自己一向听惯的声音，故听起来就不像是自己的。但别人的声音却与录音机收录的相同，故听起来就很逼真。
3、人是怎样利用双耳效应分辨声源方向的？
主要有三个方面的原因：一是对同一声音，两只耳朵感受到的强度不同。如声源在左方，则左耳听到的声音就比右耳强，这时我们就会转动头颅向左方，直到两耳听到的声音的强弱相同为止，此时声源便处在人的正前方或正后方。二是对同一声音，两只耳朵感觉到的时间有先后。假如声源在左方，左耳比右耳离声源近，声音传来，左耳先听到声音，右耳后听到声音，这个时间上的差别，同样在实践中形成了对声源方向的感觉，这个时间差别越大，就越容易辨别，感觉就越准确。三是对同一声音，两只耳朵感受到的振动的步调有差别，由于声音传到两耳时间的差别，从而引起两只耳朵的振动的步调也就不同，这就会引起方向感，进而辨别出声源的方向。
3、打雷时听到的连续不断的雷声是连续打雷形成的吗？为什么？
不是。声音在传播时，在一般情况下以发声体为中心向四周传播，当声音遇到较大的障碍物时，将声波反射回来，再次传入人耳形成回声。打雷时听到连续水断的雷声是由于声音被多次反射，形成回声的结果。同样，在群山中大声喊叫时，声音被山峰反射形成回声。由于各山峰距人的远近不同，回声到达人耳所需的时间也不同，所不能听到连续不断的回声。
4、 闪电与雷声
闪电是云与云之间，或云与大地之间大规模的火花放电现象。云对地面有闪电电流，往往以10的平均速率沿一条曲折路径向地面接近。当达到离地数十米的地方，就有另一道闪电从地面迎上，与下降的闪电相接。
闪电的电流可达10-10安培。闪电的路径只有手指的粗细，温度可高达310，比太阳表面的温度（610）高许多倍。
由于温度这样高，能路的气柱就发生爆发性膨胀，造成强烈声波，这就是雷声。
一次闪电平均维持时间不足半秒，但我们却听到一段隆隆的雷声。这至少有两个原因：一是闪电的长度可达几公里，由于声速为340，比起闪电的速率小得多。设点有一人，则闪电的声波最早传到人耳，然后是，最后是。故该人就听到较长的雷声。另一原因，是雷声被云层或远山反射，来来回回，造成较长时间的回声，也就形成雷声隆隆。
6、 下过大雪后为什么太寂静
在冬天，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱寂，这是怎么回事？难道是人为的活动减少了吗？那么，为什么在雪被人踩过后，大自然又恢复了以前的喧嚣。原来，新下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔，当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射。由于气孔往往是内部大而口径小，所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了。从而导致自然界声音的大部分能量均被这个表面层吸收，故出现了万籁俱寂的场面。而雪被人踩过之后，情况就大不一样了。原本新鲜蓬松的雪就会被压实，从而减少了声波能量的吸收。所以，自然界便又恢复了往日的喧嚣。
7、在新年的联欢会上，小刚同学用七个相同的汽水瓶，装上不同质量的水，演奏了美妙的乐曲，你能帮助解释其中的道理吗？
当敲打瓶子时，瓶子和水都开始振动，同时也引起了瓶中空气的振动。由于瓶中装有不同质量的水，且瓶中空气柱的长度也不同，空气柱振动的频率不同，因而可发出的声音了音调也不同。调整瓶中水的多少，从而可以调节空气柱振动的音调，再用来演奏，就可产生美妙的声音。
7、 为什么吹笛子时，用手指按住不同的笛孔，就能发出不同音调的声音？
声音是由物体的振动产生的，固体、液体、气体在振动时都能发声。吹笛子时，发出的声音是由笛子内部的空气柱振动产生的。当用手指按住不同的笛孔时，笛子内部振动的空气柱的长度发生了变化，空气柱越长，振动频率越低；空气柱越短，振动频率越高。而音调是由振动的频率决定的，因此，用手指按住不同的笛孔，就能吹出不同音调的声音。
9、 把空罐罩近耳朵为什会听到嗡嗡声么？
帮助一小孩荡秋千，只要推的节律和秋千的摆动合拍，就能把秋千愈荡愈高。秋千在单位时间内摆动的次数，叫做这个秋千的固有频率或自然频率。这频率由秋千的链长决定。帮助小孩荡秋千的人所加的力，叫做驱动力。驱动力在单位时间内推动的次数，叫做驱动力的频率。当驱动力的频率等于秋千的自然频率时，秋千就会愈荡愈高。
凡两个频率相等的物体，其中一个振动时，就能驱动另一个物体产生振动，这种现象叫做共振或共鸣。
空罐内的空气像弹簧一样，是一个弹性体。当外界的声波传到罐口，就从罐口传到罐底，又再从罐底反弹回罐口。这样，就和大人替小孩推秋千相似。如果声波的频率和罐内空气的自然频率相等，则罐内空气就与声波共鸣，产生较响的声音。
我们四周都存在着各种频率的噪声，这些噪声很轻，平时并不察觉。当把罐口凑近耳朵，罐内的空气就与某些频率的噪声共鸣，产生较明显的嗡嗡声。若罐的长度越小，产生的音调就越高。反之，长度越大，产生的音调就越低。
10、电子琴的发音原理
电子琴既可以演奏不同的曲调，又可以发出强弱不同的声音，还可以模仿二胡、笛子、钢琴、黑管以及锣鼓等不同乐器的声音。那么，电子琴的发音原理是怎们的？
大家知道，当物体振动时，能够发出声音。振动的频率不同，声音的音调就不同。在电子琴里，虽然没有振动的弦、簧、管等物体，却有许多特殊的电装置，每个电装置一工作，就会使喇叭发出一定频率的声音。当按动某个琴键时，就会使与它对应的电装置工作，从而使喇叭发出某种音调的声音。电子琴的音量控制器，实质上是一个可调电阻器。当转动音量控制器旋钮时，可调电阻器的电阻就随着变化，又会引起喇叭声音强弱的变化。所以转动音量控制旋钮时，电子琴发声的响度就随之变化。当乐器发声时，除了发出某一频率的声音——还会发出响度较小、频率加倍的辅助音——谐音。我们听到的乐器的声音是由它发出的基音和谐音混合而成的。不同的乐器发出不同的基音时，不仅谐音的数目不同，而且各谐音的响度也不同，因而使不同的乐器具有不同的音色。在电子琴里，除了有与基音对应的电装置外，还有与许多谐音对应的电装置，适当地选择不同的谐音电装置，就可以模仿出不同乐器的声音来。
11、人们购买瓷器和西瓜时，常敲击听声来判断其质量好坏的原理
人们购买瓷器和西瓜时，是通过敲击听它们所发出的声音的音调来判断其质量的好坏的。当敲击完好的瓷器时，瓷器整体做同一振动，即做单一的有规则的振动，声音圆润清脆。破损的瓷器不是一个整体，敲击时，瓷器的振动在破损处变得不一致，所发出的声音的音调不一，这些不同的振动合成后，发出音调混杂的、比较暗哑的声音。当敲击西瓜时，由于生熟西瓜的结构不同，生西瓜的固有频率高，所发声音音调高，听起来清脆；熟西瓜的固有频率低，听起来沉闷。人们就是根据它们声音的音调来判断其质量的好坏。
12、飞机的噪声在阴天和晴天听起来有不同吗？
飞机的噪声在晴天听起来较短促而轻，在阴天较长久而深沉。这是由于阴天云层较多，云能把向上扩散的噪声反射回地面，因此飞机的噪声就比晴天较长久。
又由于阴天空气较潮湿，水蒸气传声速度比干空气要高（水蒸气的密度小于空气），声音传播时所损失的能量较少，故飞机噪声也传得较远、较清晰。
13、医生是如何利用超声波为病人检查的？
超声波探查，也不是平时说的“B超”，通常是将一束超声波垂直发射进入人体，超声波在人体内传播时，碰到组织分界面时，就会发生反射，如不同器官分界处，内脏与骨骼分界处以及异物与组织交界处。反射波会在同一位置被记录，根据反射波滞后于发射波的时间差，可以知道分界面在体内的深度。如果不断改变探头的位置，就可以得到表相垂直的纵切面的图像，从而检查人体器官等方面的情况，同时超声探查时对人体是没有伤害的。
14、公共场所的播音器中央伸出的一段东西是什么？
长喇叭能把声音传送较远。怎样把长喇叭缩为短喇叭而仍具有原来的效果呢？在公共场所的扬声器，为了要把声音传到远处（增大发音效率），就加装一个依照适当曲线而造成的长喇叭。但为了节省空间和方便携带，就把喇叭筒分为三段，就可两全其美。

15、北京天坛的回音壁
北京天坛的回音壁，是由于声音不断地在围墙上反射的结果。整个围墙都很光滑，反射时声音比空气中传播时的减弱得慢。因此，声音能顺着围墙，经过多次反射而传播很远。
回音壁其实只是皇穹宇的围墙，皇穹宇是皇帝祭祀的地方，回音壁的设计也完全是为音响效果服务的。从 皇穹宇的台阶到大门，有一条白石铺的路，从台阶数起第三块石头就是三音石。如果站在这块白石上鼓一下掌，就可以连续听到“啪、啪、啪”三响。因此人们就把这块白石称作“三音石”。这不禁让人想到三潭印月，可是，难道声音也会有倒影吗？
回音壁的建筑结构，三音石在以围墙为圆周的圆心上，站在三音石上鼓掌时，声音传到围墙的各个部位，反射后都经过圆心，并继续沿着圆的直径方向传播，碰到了对面的围墙双依然沿着直径反射回来。这时，我们听到的是第二次回声。声音往返于围墙之间，接着就可以听到第三次回声。如果鼓掌鼓得响一些，由于围墙很光滑，所以留心听可听到更多次回声。围墙的半径是32。5米，声音在半径长度上往返一次约需0。2秒。如果掌声较响，则在一秒钟内还可连续听到啪啪五响。