北京天坛三大声学奇迹.doc

北京天坛三大声学奇迹在首都北京市区的东南部，座落着一个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、最有特色的古建筑之一不过，从声学上看，我们最感兴趣的是回音壁、三音石和圜丘天坛第一声学奇迹是回音壁回音壁是一个圆环形的围墙，高约372m，直径615m在回音壁内的圆形场地上，偏北有一座圆形的建筑物叫“皇穹宇”，它与回音壁内壁间的最短距离是25 m;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 m以外就听不见而在回音壁边上讲，传播却要远得多即使你和同伴分别在直线距离为45 m的甲、乙两处轻声对话，彼此还听得清清楚楚，就像同伴在跟前与你说话一般这个声学奇迹是怎样形成的呢？原来语音的波长只有10300 cm，比回音壁半径要小得多，因此在这种场合下可以认为声波是直线前进的语音在甲、乙两处之间传播，一部分以束状沿围墙连续反射前进，全程有129 m；一部分沿直线直接通过空气传播，全程才45 m因为墙面相当坚硬光洁，对声音的吸收小，是声音的优良反射体；而且在回音壁的具体条件下，声波沿墙面连续反射都是全反射，没有穿入墙体内部发生折射的部分，所以声音在传播中衰减很小两个人在甲、乙两处发出轻声细语，通过墙面传播的声波，尽管走了129 m，对方还能听清楚，就像打电话一样而直接经过空气传播的声波却衰减很快，只走6 m就消失了，根本传不到45 m外的对方耳朵里这就是神秘的回音壁的声学原理天坛的第二声学奇迹是三音石它在从皇穹宇通往围墙门口的一条白石铺成的路上，从皇穹宇台阶沿这条路数到第三块石头便是游人们一到这里就鼓掌鼓掌一下，可以听到五六次回声因为三音石正好在回音壁内圆心上鼓掌声沿着四面八方的直径在墙间来回反射因为围墙为圆形，每次声波从围墙反射回来在圆心会聚，便是一次回声只是由于声波在来回反射的过程中逐渐衰减，因此回声一次比一次微弱五、六次后，回声就微弱到听不出来天坛的第三声学奇迹是圜丘圜字是圆字的古体，丘字原意是小山、土堆子不过，圜丘不是圆形土堆子，而是青石砌成的高台，这里是真正的祭天的祭坛因为古人流行着“天圆地方”的不正确说法，所以圜丘砌成圆的，它外面的围墙筑成方的圜丘是三层的石台每层都有台阶可以拾级而登每层台的周围都有石栏杆最高层离地5m多，半径15m人们登上台顶，站在圜丘的圆心石上，往往又是喊话，又是拍手，这时听到的声音特别洪亮这又是什么缘故呢？原来台顶不是真正水平的，而是从中央往四周坡下去人们站在台中央喊话，声波从栏杆上反射到台面，再从台面反射回耳边来；或者反过来，声波从台面反射到栏杆上，再从栏杆反射回耳边来又因为圜丘的半径较短，所以回声比原声延迟时间很短，以致相混据测验，从发音到声波再回到圆心的时间，只有零点零七秒说话者无法分辨它的原音与回音，所以站在圆心石上听起来，声音格外响亮但是站在圆心以外说话，或者站在圆心以外听起来，就没有这种感觉了天坛的声学奇迹是我国古代建筑匠师的卓越创造