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1、2023年天坛声学【天坛声学现象的新解释和新发现】 维普资讯 北京天坛建 于 世纪 ， 它以雄伟庄重的建筑风格著生的。如 图 ）这也就是汤定元先 生对三音石的说明。 （ ” 按 此说明不 难得 出 声 回声 的时间和 声强的特点。三音石 到回音壁 的距 离是 ，从 声音发出到回音壁墙壁面 反射 回的 回声 ， 每次走过 的都是 ， 因此 ， 回声的时间 特点应是 声 回声 时间间隔相等 ；回声的声强特点应遵 守球 面波 的衰减规律 ， 声回声应一 声比一声 弱， 是 ， 但 近 年来俞文光教授和他 的同事 们用仪器测得的结果却不是 这样的。仪器记录如图 所示 ， 图中 波是起先试验击掌 声的记
2、录 ， 图中 、 、 、 、 都是 回声时间和 强度 的记录。 从这 个仪 器记 录可 以看出 ， 声回声时间间隔是不等称于世 ， 以其奇妙的声学现象享誉世界。关于这些声学 更现象 的科学说 明最早见于 年 第 期 科学通 报 上 汤定元先生的文章中 ，多年来 ， 我国教科 书和科学普及杂 志上都以此为根 据去说 明天坛回音壁 、三音石等 的声学现象 。 黑龙江高校的俞文光教 授、 哈尔滨理工 高校 的贾 陇生教 授及 国家地震局工程力学所的付正心等六位科学 工作 者 ，用现代 试验 仪器和测试手段到现场进行 多次 实 验和考察 ，对天坛这座古老的声学建筑提 出了新 的说明 和 发觉 。 三
3、音 石多年来 ，许多教材上写到 ，三音石是 回音壁 的内圆 “ 心， 是甬道上从皇穹宇的台阶向南数的第 块石头 ， 站在 这块石头上击一下掌 ，可 以听到 次甚至更 多次 击掌回 音声 ，这是 由击掌 声被 圆形 围墙 多次反射 回来的回声产的 ， 回声 强度也 不是 从起先 就递 减 的 ， 而 而是 强 、 更强 、 弱， 这是为什 么呢？依据俞文光教 授的说明是 ： 图中标号 和 的合成为第 个 回波 ， 这是击掌后 记 录 到的回波 ， 波走 的路 程是 离三音 石 路 程 此 ， （ 的反射物就 是东西配殿（ ） 东西配殿 的前墙 到三回波标号 时间（ 声波走过的路程（ 反向物与声源
4、的距离（ ） ） ） 、 反向物与 点实际距离（ ）东西配殿 回音壁一次反射 回音壁二次 反射 回音壁三次 反射 三音石击掌回波数据表 维普资讯 音 石 中心 距 离 为 ， 以可 以 认 ）所 二 音 石 和 一 音 石 俞 文 光 教 授 等 人 不 但 对 三 音 石 的成定第 个 回波是 由皇穹宇的东西 个配 殿 的墙和 墙基反 射 回来 的声音 形成 的。 标号 是 第 个 回 波 ，它 才 是 由 回音 壁因作 了科学 的测试 和令人 信服 的说明 ， 还科学地说明 了一 音石和二音石 声 个学 现 象 。 二音 石 是 三 音 石 北 面 的 一块 石 板 ， 其 上 击 掌 会
5、 有 声 回 音 ， 器 记 录 在 仪 如图 ，图 中标 号 为 的 回 波 是 二 音 石图 墙面第 次反射声音汇 聚而成 的 ，因此 这个 回声强度也是最强 的；由记录数 据 知道 ，它是击 掌后 记录到 的回 波， 此波走 的路程应是 反射物离 ， 发 声 中心距离 应为 ，而 回音壁 的半径为 所 以认定 回声是 回音 ， 的第 个 回声 ， 是击掌后 听到 的 回声 ， 据计算 ， 根 声波所 走路程约 ， 这个回声明显是 由东西 配殿 壁墙面反射 回来产生 的 ：图中标号 为 的 回波是 二 音石 的第 回声 ， 个 是击 掌后 所 听到 的回声 ， 其路程 约为 ， 它约 为
6、壁墙面第 次反射 的声音 ， 反射面越 大 ， 反射 强度就越 强。标号 为 的 回波是 由 回音壁墙 面第 次反射的声音汇聚而 成的 ， 是 因为 声 强 太 小 ， 耳 无 法 听 到 而 只 人已 一 回音壁 圆墙半径 的 倍。据科学 工作 者分析 ， 声音走 的是 的三角形 ， 即从 图 点动身经 处墙 面反射 到对 面的墙面 ， 处 再反射 回到 处 ， 好走了约等 于 恰 倍 回音壁圆墙半径路程 ， 就是二音 石 这的 回声机 理 （ 图 ） 如 。 有 意思 的是 ， 二音 石北 面 的一 块 石 在方 向上 不 会 遇 到配 殿 的墙 ， 然也 就 不 再 当有反射波回到 点产
7、生第 个回声 了。 对 话 石更 有意思 的是 ， 天坛皇穹宇 ， 文 在 俞光 教 授 等 人 发 现 了一 块 起 名为 “ 话 石 ” 对 板也能 听到回声 ，不过只能 听到 个 回音 ， 文 光 教 授 叫它 一 音 石 。 图 是仪 器 俞 记 录 ， 中标 号 为 的 回波 是 在 一 音石 上 图的石板 ，它是从一音石 向南大 门数第 块 石板 ， 这 块 对话 石上 说 话 可 以在 东 西 在配殿的后墙北 角处听到很清晰的说话 声。 同样 ， 东 西 配 殿 的 后墙 北 角处 和 站 在 对 在击 掌后经过 后的回波 ，其行程约 为 ，它也约为 回音壁半径的 倍 ， 看来走的也是一个三角形。那么为什么一 音石上没有东西配殿 的反射波呢？从图 中可以看出 ， 假如从 一音 石中心 向东西方 向划一条水平线 ， 这条线 不会碰 到东西配 殿 ；明显 ， 点发 出的击掌声也就在水平话石上的人进行对话 时， 相互都 听得很清 楚， 其声音如 同和站在七步远处 的人说话一样 。 又 是为 什 么呢 ？ 文光 教 授 指 出 ， 这 俞 图 这是 由于 回音壁墙面反射 汇聚 的结果 ， 如图 示 。 一 发觉 更 充 分 体 现 了我 国 古 所 这 代 劳 动人 民在 建 筑 声 学 方 面 的聪 明 才智 。 一 一 。 。 一 。 图 图 图 学 友 科 之