传说有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。
那个耳聋国王的王宫,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。下面我们通过一个设计实验,看看是否能把声音会聚起来:
器材:两把同样的雨伞、电子小铃钟(或一块手表、其它可自动发声的对象)一个、粗铁丝若干长度、木条若干枝。
步骤:
1.先将一把伞撑开放在空地上,用铁丝把它支起来(如图)。
2.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。
3.沿着伞柄会找到声音最响的一个位置,在这个位置挂上电子小铃钟,它不停地发出嘀嗒声。
4.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电子小铃钟的嘀嗒声。
这种可以聚集声音的建筑确实存在的,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。
“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。挂电子小铃钟的伞把轻微的嘀嗒声反射出去,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。
思考:生活中有哪些现象涉及到了声音的会聚?
答案: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。