身边物理现代声学-身边的物理

2024-06-12 理论教育版权反馈

【摘要】：超声波和次声波听不见的声音一般情况下，当声波传来的时候，我们的耳朵就可以听到声音；但是也有例外，有一些声波传来的时候，我们却感觉不到。超声波是频率高于20000赫兹的声波，因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。随着超声波和次声波的发现，它们将被更多地应用于军事、医疗、农林、气象等各个领域，为现代化生产和人类的文明进步作出重要贡献。

超声波和次声波　听不见的声音

一般情况下，当声波传来的时候，我们的耳朵就可以听到声音；但是也有例外，有一些声波传来的时候，我们却感觉不到。也许你认为这是振动频率太小的缘故。事实上并不是这样。比如超声波，它的振动频率其实大得惊人，可是我们却什么也听不到！

蝙蝠通过接收碰到障碍物反射的声波来“看”东西

声波中有两种比较特殊的声波形式，由于振动频率的关系，人耳是听不见它们的，这两种奇异的声波就是超声波和次声波。

超声波是频率高于20000赫兹的声波，因其频率下限大约等于人的听觉上限而得名。它方向性好，穿透能力强，非常容易获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上应用很广泛。

虽然说人类听不见超声波，但是自然界的不少动物却有此本领。它们可以利用超声波“导航”、追捕食物、避开危险物。大家可能看到过夏天的夜晚在空中飞翔的蝙蝠，它们为什么能在没有光亮的情况下飞翔且不迷失方向呢？这其中的奥秘就是蝙蝠能发出2万～10万赫兹的超声波，这好比是一座活动的“雷达站”。利用这种“声呐”，蝙蝠可以判断飞行前方是昆虫或是障碍物。正是基于蝙蝠的这种特殊的生理功能，人类运用超声波的原理制造了雷达。

关于超声波人们最熟悉的莫过于医院的诊断仪

人类在医学治疗上也应用超声波进行检查，它的工作原理与声呐有一定的相似性，即将超声波发射到人体内，当它在体内遇到界面时会发生反射及折射，并且在人体组织中可能被吸收而衰减。由于人体各种组织的形态与结构是不相同的，所以其反射与折射以及吸收超声波的程度也就不同，医生们正是通过仪器所反映出的波型、曲线，或影像的特征来辨别它们的。此外再结合解剖学知识、正常与病理的改变，就可以很快地诊断出所检查的器官是否有病。日常生活中常见的B超就是根据超声波原理来为人们诊断病情的。

可用于驱散海盗的定向声波驱散器(www.chuimin.cn)

次声又称亚声，次声波的频率小于20Hz（赫兹），属于低频率波，许多自然灾害比如地震、火山爆发、龙卷风等在发生前都会发出次声波。次声波的波长通常情况下很长，有些可绕地球2～3周。次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收，且它能绕开某些大型障碍物发生衍射。一些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近，容易和人体器官产生共振，对人体造成一定程度的危害，引起头痛、呕吐、呼吸困难等症状，危险时可致人死亡。

20世纪60年代中期开始，法国国防专家加夫雷奥开始研制次声波武器。70年代后，他陆续研制出了多种型号的次声波武器，这些武器全部被列为法国军方的“最高机密”。随着加夫雷奥研究的深入，次声波武器的优势显得越来越明显。他的实验室更是被命名为“法国国防部次声波实验室”。

大型军舰上用到的各式各样的雷达

加夫雷奥向国防部的官员介绍称，次声波武器与常规武器相比，有四个非常突出的优点：第一，穿透能力强，作用距离远，不论敌人是躲在掩体内，或是坐在坦克中，甚至是躲在深海的潜艇里，都难以逃脱次声波武器的攻击；第二，隐蔽性好，传播速度快，容易使敌人在不知不觉中遭到袭击；第三，机动性较好，既可用于单兵作战，也可车载、机载；其四，由于次声波武器的杀伤机理是用声波作用于人体，不会在敌方的武器、弹药以及其他设施上发挥效力，所以可以将这些东西保存下来，变为己用。由此可见，在现代战争中，次声波武器的优势显而易见，这也正是把尖端科学技术应用于实践的结果。

随着超声波和次声波的发现，它们将被更多地应用于军事、医疗、农林、气象等各个领域，为现代化生产和人类的文明进步作出重要贡献。

动物可以预测地震

古人一般认为“鸡飞狗跳蛇出洞”是地震来临的前兆，事实上，在地震发生前几天或前几个星期，确实有些动物会出现反常现象：犬狗整天吠叫，老鼠白天在马路上乱窜，耕牛掀翻牛棚，信鸽迷失方向等等。专家认为，这是由于一些动物对事物的感觉大大优于人类，因此使得它们能够觉察到地震的发生。比如，鱼类的胸腹两侧都长满侧腺，这是一种特殊的传感系统，因此，它们对于微弱的震动也具有高度的敏感性；爬行动物蛇能够在地震前嗅出地下所释放出来的碳氢化合物的气息。因此它们也能觉察地震，而狗之所以能用吠叫预报地震，是因为它们能听见地震开始时所发射出来的次声波。

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