声音的用途极为广泛，而且它的本领之大，常常出乎我们的意料之外。

走进声音的世界，感受声音的奇妙之处，领略声音的神通广大，从而开阔我们的视野，拓展我们的知识范围，提高我们的科学水平。

吴波编著的《自然的韵律》将带领广大青少年读者走进声音的世界。

《自然的韵律》由吴波编著。

我们生活在一个有声的世界里，声音给我们这个世界制造了种种奇妙的现象，我们生活的世界里，声音随时可闻，随地可感，它太普通了，普通得以至于我们会忽视。它其实是身手不凡，神通广大的。《自然的韵律》将带领广大青少年读者走进声音的世界，感受声音的奇妙之处，领略声音的神通广大，从而开阔我们的视野，拓展我们的知识范围，提高我们的科学水平。

认识声音

 揭开声音的奥秘

 耳朵与声音

 声音的传播介质

 双耳效应与声的掩蔽

 超声和次声

 多普勒效应

 聚焦现象与衍射现象

 声的波动性与功率

 语言声学

声音中的奇妙现象

 巨响之下的“寂静区”

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 建筑中的声学

 夜半钟声到客船

 回音壁、三音石和圜丘

 钟响磬鸣

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 海豚的超声导航系统

 从“蝙蝠实验”说开来

 动物异常与次声

养心益智妙乐

 乐曲动听之谜

 “缸”琴与纸盒琴

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 美妙的音乐之声

 中国的传统乐器

 中国古代的乐律

 从“焦尾琴”说琴材

 常听音乐人长寿

 神奇的音乐疗法

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声音的妙用

 利用回声测距离

 声呐在军事中的应用

 声呐在渔业中的应用

 远距离声呐

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 超声发生器与超声接收器

 超声探路装置

 超声探伤仪

 超声在医疗上的应用

 超声的空化作用

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 声发射技术

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 度量衡标准“黄钟律管”

 化害为利说噪声

 植物听音乐长得好

可恶可怕的声音

 从断桥说到防震

 救救我们的耳朵

 令人担忧的噪声病

 治理噪声的方法

 次声与灾难结伴而来

 次声对人体的危害

 次声疑是海难“元凶”

 次声泄露核爆炸机密

声音看不见，摸不着，是个十分奇妙的东西。正如俄国诗人涅克拉索夫所描述的那样：

谁都没有看到过它，

听呢，——每个人都听到过。

没有形体，可是它活着，

没有舌头——却会喊叫……

声音即然如此微妙，自然引起古人对它的种种神秘的猜测。例如，古希腊学者恩培多克勒就提出过一种看法，他认为声音是一种“微妙物质”，这种物质潜藏在各种物体之中，因此平日不易发现它。可是当物体受到冲击或打击时，它就像受到惊吓一样跑了出来。它一旦跑进人的耳朵里，就会被听到，而成为我们平日所说的“声音”。恩培多克勒的这种说法，听起来似乎有些道理，然而事实却不是这样。有人曾对着一端开口的竹筒大声喊叫，然后把竹筒密封好。按照恩培多克勒的说法，这样做的结果，这个人发出来的声音“物质”就都被保存下来了。可是，当他打开密封的竹筒时，却什么也听不到。可见，恩培多克勒的说法是站不住脚的。

后来，随着人们观察的不断深入和科学实验的开展，声音的奥秘才逐渐被揭开。为了说明声音究竟是什么，让我们仔细观察和分析一下发生在我们身边的一些声音现象。

用力敲一下鼓面，它就会发出咚咚的声响。这时如果我们用手去抚摸一下鼓面，就会感觉它在上下起伏振动。等到鼓面不振动了，鼓声也就消失了。用琴弓摩擦一下琴弦，它就会发出悠扬的琴声。当我们拿一纸条跟琴弦接触时，就会发现纸条来回振动起来。等纸条不再振动了，琴声也就中止了。由此可见，声音是由物体振动产生的。

拿一根振动着的竹片不间歇地敲打水面，水面就会出现一圈圈的波纹，不断扩大向外传播出去，这就是我们通常所说的水波。同样道理，当发声物体振动时，在它周围也会形成一层层不断向外扩展的波纹，这就是声波。如果传播中的声波进入人的耳朵里，它还会引起人耳内鼓膜的振动，于是人们就听到了声音。

原来，声音并不是什么神秘莫测的微妙物质，它只不过是振动物体发出的一种波纹——声波。  各种声音有什么不同呢？首先是声音的强弱不同，这叫声强。

找一根废钢锯条，把它夹紧在抽屉缝里，伸出来的部分要长一些。用手指拨动锯条，让锯条弯得厉害些，一松手，听！发出了较强的声响。如果你只是轻轻地拨动一下，锯条来回振动得不很大，声音就小多了。

仔细观察一下那根锯条的运动情况。当你没有拨动锯条时，锯条的位置叫平衡位置，当你拨动锯条，例如把锯条先向下弯，弯到一定的位置，然后拿开手，锯条就开始返回平衡位置，过了平衡位置继续向上弯，一直到某一位置，锯条又返回平衡位置，到了平衡位置，就完成了一次振动。

在物理学里，把振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振幅。用力拨动它，它的振幅就大；轻轻拨动它，它的振幅就小。

锯条琴的实验告诉我们，声强和声源的振幅有关系。声源振幅越大，声音越强；声源振幅越小，声音越弱。

声音的强弱用声级表示，它的单位叫分贝。小电钟的声级是40分贝，普通谈话的声级是70分贝，气锤噪声的声级是120分贝，喷气式飞机噪声的声级是160分贝，巨大的火箭噪声的声级是195分贝。

在空气中，人类刚刚可以听到的最弱的声音的声级是0分贝，它的能量很小，这种声音造成的压力变化只有蚊子落到人手上时所感受的压力变化的1／1000。目前还没有任何仪器能达到人耳这样高的灵敏度。人听得见的这种最弱的声音极限，在声学中就叫“听阈”（阈，yu，范围的意思）。

当人站在飞机发动机旁或者凿岩机旁，隆隆的噪声会使人耳产生疼痛的感觉，这种声音的能量很大，在声学中叫做“痛阈”。这时的声级大约是120分贝，它的压强是0分贝时的1万亿倍呢！

声音不但有强弱，而且有高低。声音的高低程度叫做音调。不同的音调是怎样产生的呢？让我们先做个小实验吧。

找一张旧年历卡片（或者有弹性的硬纸板）、一辆自行车。把自行车支起来，一只手转动自行车的脚踏板，另一只手拿着硬纸片，让纸片的一头伸到自行车后轮的辐条中。先慢慢转，这时可以听到纸片的“轧轧”声；再加快转速，纸片发出的声调就会变高；当转速达到一定程度时，纸片就会“尖叫”起来了。

很明显，纸片音调的变化是和纸片每秒钟振动的次数有关系的：车轮旋转比较慢的时候，同一时间内纸片跟车条的接触次数比较少，也就是说，每秒钟纸片振动的次数比较少。反过来，车轮转得快时，纸片每秒钟振动的次数就多了。

振动着的物体在1秒钟里完成全振动的次数叫做频率。频率的单位叫赫兹（简称赫），也叫周／秒（读做“周每秒”）。大钢琴最低音的频率是27赫，最高音的频率是4000赫，它包含了这么广的频率范围，当然能演奏丰富多彩的‘乐曲了。

人讲话的音调也有高低。成年男子的声带长而厚，基本振动频率低，只有100～300赫；女子的声带短而薄，基本振动频率比较高，一般是160～400赫，所以女子说话的音调都比男子高一些。儿童的声带比较短薄，童音音调比较高。少年的声带正在发育，都有一段“变音”的时期，在这个时期应注意保护声带。

勤劳的蜜蜂用440赫的频率飞出去采蜜，当它们满载而归的时候，翅膀振动的频率降到330赫，有经验的养蜂人听到蜜蜂的“歌声”，就能知道它们是否采到了蜜。

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我们生活在一个有声的世界里，声音给我们这个世界制造了种种奇妙的现象：

20世纪初，荷兰一座军火库突然爆炸，惊扰得千里之外的城乡鸡犬不宁，可是离开出事地点只有几百千米的一些地方的居民，却不知道爆炸这回事，因为他们根本就没有听到爆炸声……

一个人站在广袤的平原上大声呼喊，是听不到回声的；一个人站在高楼林立的大马路上呼喊，也是听不到回声的。可是如果一个人站在寂静的山谷中呼喊，他不仅可以听到响亮的回声，而且感到应声四起，此起彼伏，十分有趣。

几个人晚上在新疆塔克拉玛干沙漠的沙丘顶上宿营，突然听到一种高昂而清朗的声音，好像有人在拨弄琴弦。于是他们循着琴声走去，结果发现声音原来是从沙丘上滑下的沙子发出的。

在我们生活的地球上，像这样的例子不胜枚举，只要我们去留意，就会发现许多与声音有关的奇妙现象。

我们生活在一个有着悦耳动听之声的世界里，大自然中的鸟语令我们烦虑尽消，美妙的音乐令我们精神愉悦，动听的笑声令我们心情舒畅，婴儿的哭声令我们心生怜爱，关切的话语令我们心头温暖……

我们也生活在一个有着可恶可怕的声音的世界里，无处不在的噪声像一把杀人不见血的软刀子时时折磨着我们的耳膜、神经和心理，有时甚至令人精神崩溃或产生暴力冲动。常常伴随地震、火山喷发、海上风暴等灾难而来的次声更加令人恐怖，人耳无法听到它，它就像一个隐形杀手在不知不觉中破坏人体的平衡器官，造成耳朵、神经系统和大脑的损伤，从而引起恐惧、头痛、晕眩、呕吐、眼球上下颤动等症状，严重时会致人死亡。

我们生活的世界里，声音随时可闻，随地可感，它太普通了，普通得以至我们会忽视其实是身手不凡、神通广大的它。

利用物体发出声波的回声，可以探索障碍物的存在；同时由接收到回声时间的长短，还能判断出物体距离目标的远近。根据这个原理，科学家研制出了“回声测位仪”。

根据超声可以作定向发射，并且在水下传播距离远、传送能量大的特点，法国物理学家郎之万提出用超声侦察潜艇的设想，并且在不久既研制成功世界上第一台使用超声侦察潜艇的设备，他把它称之为“声呐”。  一

声呐在捕鱼业中应用得最广泛，它使人们在辽阔的大海中捕鱼作业不再瞎摸了。20世纪30年代第一次使用声呐时，就真正地改变了整个渔业的面貌。

盲人看不到缤纷的世界，连走路也不便，是十分痛苦的，而超声探路装置的出现，为他们装上了“眼睛”。

用来检测金属材料的超声探测仪，可以探测材料内部缺陷，及时得到修正，从而避免造成重大损失，在工业生产中发挥着重要作用。

B型超声诊断仪的广泛应用，让医生不仅能直接观察脏器及其上面的病灶，而且还能看到脏器的活动画面，从而对症治疗。

音乐能促进农作物增产，这是由于在有节奏的音乐声波的刺激下，生物体内细胞的生命活动迅速增强，这加速了细胞的新陈代谢，促进了作物的生长。另一方面，声波的作用还能提高土壤的温度和激活土壤中有益的微生物，这也为农作物的茁壮成长，创造了有利的条件。

总之，声音的用途极为广泛，而且它的本领之大，常常出乎我们的意料之外。

走进声音的世界，感受声音的奇妙之处，领略声音的神通广大，从而开阔我们的视野，拓展我们的知识范围，提高我们的科学水平。