北京天壇三大聲學(xué)奇跡

1、僅供個(gè)人參考For pers onal use only in study and research; not forcommercial use北京天壇三大聲學(xué)奇跡在首都北京市區(qū)的東南部,座落著一個(gè)馳名中外的天壇公園.那里本來是明 清兩代帝王祭天和祈禱豐年的祭壇， 最初建設(shè)于明代永樂十八年（1420年）.天 壇是我國最壯觀、最有特色的古建筑之一.不過，從聲學(xué)上看，我們最感興趣的 是回音壁、三音石和圜丘.天壇第一聲學(xué)奇跡是回音壁.回音壁是一個(gè)圓環(huán)形的圍墻，高約3. 72m,直徑61. 5m.在回音壁內(nèi)的圓形場地上，偏北有一座圓形的建筑物叫皇穹宇”它與回音壁內(nèi)壁間的最短距離是 2. 5 m;同時(shí)

2、東西對稱地蓋著兩座房屋.人們一 進(jìn)回音壁，往往第一件事便是與同伴貼著圍墻作遠(yuǎn)距離的耳語.人們講悄悄話， 一般在6m以外就聽不見.而在回音壁邊上講，傳播卻要遠(yuǎn)得多.即使你和同伴 分別在直線距離為45 m的甲、乙兩處輕聲對話，彼此還聽得清清楚楚，就像同 伴在跟前與你說話一般.這個(gè)聲學(xué)奇跡是怎樣形成的呢？原來語音的波長只有10300 cm，比回音壁半徑要小得多，因此在這種場合下可以認(rèn)為聲波是直線前進(jìn)的.語音在甲、乙兩處之間傳播，一部分以束狀沿圍墻連續(xù)反射前進(jìn)，全程有129 m； 部分沿直線直接通過空氣傳播，全程才45 m.因?yàn)閴γ嫦喈?dāng)堅(jiān)硬光潔，對聲音的吸收小， 是聲音的優(yōu)良反射體；而且在回音壁的具體

3、條件下，聲波沿墻面連續(xù)反射都是全 反射，沒有穿入墻體內(nèi)部發(fā)生折射的部分， 所以聲音在傳播中衰減很小.兩個(gè)人 在甲、乙兩處發(fā)出輕聲細(xì)語，通過墻面?zhèn)鞑サ穆暡?，盡管走了129 m,對方還能聽清楚，就像打電話一樣.而直接經(jīng)過空氣傳播的聲波卻衰減很快， 只走6 m就 消失了，根本傳不到45 m外的對方耳朵里.這就是神秘的回音壁的聲學(xué)原理.天壇的第二聲學(xué)奇跡是三音石.它在從皇穹宇通往圍墻門口的一條白石鋪成 的路上，從皇穹宇臺(tái)階沿這條路數(shù)到第三塊石頭便是. 游人們一到這里就鼓掌.鼓 掌一下，可以聽到五六次回聲.因?yàn)槿羰迷诨匾舯趦?nèi)圓心上. 鼓掌聲沿著 四面八方的直徑在墻間來回反射.因?yàn)閲鷫閳A形，每次聲

4、波從圍墻反射回來在 圓心會(huì)聚，便是一次回聲.只是由于聲波在來回反射的過程中逐漸衰減， 因此回 聲一次比一次微弱.五、六次后，回聲就微弱到聽不出來.天壇的第三聲學(xué)奇跡是圜丘.圜字是圓字的古體，丘字原意是小山、土堆 子.不過，圜丘不是圓形土堆子，而是青石砌成的高臺(tái)，這里是真正的祭天的祭 壇.因?yàn)楣湃肆餍兄?天圓地方”的不正確說法，所以圜丘砌成圓的，它外面的圍 墻筑成方的.圜丘是三層的石臺(tái).每層都有臺(tái)階可以拾級而登.每層臺(tái)的周圍都 有石欄桿.最高層離地5m多，半徑15m.人們登上臺(tái)頂，站在圜丘的圓心石上，往往又是喊話，又是拍手，這時(shí)聽到 的聲音特別洪亮.這又是什么緣故呢？原來臺(tái)頂不是真正水平的， 而

5、是從中央往 四周坡下去.人們站在臺(tái)中央喊話，聲波從欄桿上反射到臺(tái)面，再從臺(tái)面反射回 耳邊來；或者反過來，聲波從臺(tái)面反射到欄桿上，再從欄桿反射回耳邊來.又因 為圜丘的半徑較短，所以回聲比原聲延遲時(shí)間很短，以致相混.據(jù)測驗(yàn)，從發(fā)音僅供個(gè)人參考到聲波再回到圓心的時(shí)間，只有零點(diǎn)零七秒說話者無法分辨它的原音與回音， 所以站在圓心石上聽起來，聲音格外響亮.但是站在圓心以外說話，或者站在圓 心以外聽起來，就沒有這種感覺了.天壇的聲學(xué)奇跡是我國古代建筑匠師的卓越創(chuàng)造.不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung$ommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to員bko gA.nroge