初中物理的简易实验设计
找两把同样的雨伞,一块手表,两段粗铁丝。先将一把伞撑开放在空地上,用铁丝把它支起来(如图)。你把耳朵伸进去听一听声音,你会发现,各处的声响略有不同,沿着伞柄你会找到声音最响的一个位置。在这个位置挂上那块机械手表,它不停地发出滴嗒声。将另一把伞架在这把伞的对面,虽然相距几米,你却能在伞里听到对面伞里传来的手表的滴嗒声。
“聚音伞”就是一个能够反射声波的凹面镜。根据波的反射定律,凹面镜对声波的反射和对光波的反射是一样的'。伞式太阳灶能把太阳光会聚到焦点,“聚音伞”也能把远处来的声波会聚到焦点。你听到声音最响的那一点,就是聚音凹面镜的焦点。手电筒里的反光镜是个凹面镜,光源放在它的焦点,它就能反射出一道光柱。把声源放在凹面镜的焦点上,反射出的声波也和那道光柱相似,方向性强,能量集中。挂表的伞把轻微的滴嗒声反射出去,被听音的伞收集,会聚到了焦点,你把耳朵伸到那里自然会听到声音了。
我们的耳朵就有会聚声音的作用,当声音微弱时我们常用手掌帮助耳朵会聚声音,那手掌就相当于凹面镜。
各种高音喇叭的喇叭筒,都有会聚声音的作用。喇叭筒就象探照灯里的反光镜,喇叭膜就象探照灯里的光源,经过喇叭筒的反射,扩音器里的声音可以传得很远,没有喇叭筒的喇叭,声音就弱得多了。
传说有这么一个历史故事,说一个听觉不好的国王总听不清大臣的上奏,后来有位工匠献了一张图,说只要照着这张图来盖一座新王宫,国王坐在宝座上就能听清站在远处的大臣的说话声。国王按照他的图纸修建了新王宫,果然听清了大臣的上奏。
那个聋国王的王宫,就是根据凹面镜对声波的反射原理设计建造的。国王的宝座放在一个焦点上,大臣上奏的地方在另一个焦点上,经过凹面墙壁的反射,把大臣的声音会聚到了国王的宝座上,所以他就能听清楚了。
这个故事是否真实,我们不必考证。这种可以聚集声音的建筑却是存在的,英国伦敦的圣保罗大教堂,有个奇妙的圆屋顶,在那里轻轻说话,远处的人也能听清。
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