突破音障
第二次世界大战后期，战斗机的最大速度，已超过每小时700公里．要进一步提高速度，就碰到所谓"音障"问题．声音在空气中传播的速度，受空气温度的影响，数值是有变化的．飞行高度不同，大气温度会随着高度而变化，因此当地音速也不同．在国际标准大气情况下，海平面音速为每小时1227.6公里，在l1000米的高空，是每小时1065.6公里．时速700多公里的飞机，迎面气流在流过机体表面的时候，由于表面各处的形状不同，局部时速可能出700公里大得多．当飞机再飞快一些，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增．
这种"音障"，曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑．每当他们的飞机接近音速时，飞机操纵上都产生奇特的反应，处置不当就会机毁人亡．第二次世界大战后期，英国的"喷火"式战斗机和美国的"雷电"式战斗机，在接近音速的高速飞行时，最早感觉到空气的压缩性效应．也就是说，在高速飞行的飞机前部．由于局部激波的产生，空气受到压缩，阻力急剧增加．"喷火"式飞机用最大功率俯冲时，速度可达音速的十分之九．这样快的速度，已足以使飞机感受到空气的压缩效应．为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度，科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数：马赫数．它是飞行速度与当地音速的比值，简称M数．M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的．马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验，最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面，即马赫波的存在．M数小于1，表示飞行速度小于音速，是亚音速飞行；M数等于1，表示飞行速度与音速相等；M数大于 1，表示飞行速度大于音速，是超音速飞行．
第二次世界大战后期，飞行速度达到了650－750公里/小时的战升机，已经接近活塞式飞机飞行速度的极限．例如美国的P-5lD"野马"式战斗机，最大速度每小时765公里，大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中，飞得最快的了．若要进一步提高飞行速度，必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力．航空科学家们认识到，要向音速冲击，必须使用全新的航空发动机，也就是喷气式发动机．
二战末期，德国研制成功Me-163和 Me-262新型战斗机，投入了苏德前线作战．这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机，具有后掠形机翼．前者装有1台液体燃料火箭发动机，速度为933公里/小时；后者装2台涡轮喷气发动机，最大速度870公里/小时，是世界上第一种实战喷气式战斗机．它们的速度虽然显著超过对手的活塞式战斗机，但是由于数量稀少，又不够灵活，它们的参战，对挽救法西斯德国失败的命运，实际上没有起什么作用．
德国喷气式飞机的出现，促使前反法西斯各国加快了研制本国喷气式战斗机的步伐．英国的"流星"式战斗机很快也飞上蓝天，苏联的著名飞机设计局，例如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等飞机设计局，都相继着手研制能与德国新式战斗机相匹敌的飞机．
米高扬设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机，它采用复合动力装置，由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成．在高度7000米时，这种发动机产生的总功率为2800马力，可使飞行速度达到825公里/小时．1945年3月3日，试飞员杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞．伊250在苏联战斗机中，是飞行速度率先达到825公里/小时的第一种飞机．它进行了小批量生产．
涡轮喷气发动机的研制成功，冲破了活塞式发动机和螺旋浆给飞机速度带来的限制．不过，尽管有了新型的动力装置，在向音速迈进的道路上，也是障碍重重．当时，人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数MO.9空中时速约950公里时，出现的局部激波会使阻力迅速增大．要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力．更严重的是，激波能使流经机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难．同时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰．这些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁．
空气动力学家和飞机设计师们密切合作．进行了一系列飞行试验，结果表明：要进一步提高飞行速度，飞机必须采用新的空气动力外形，例如后掠形机翼要设法减薄．前苏联中央茹科夫斯基流体动力研究所的专家们，曾对后掠翼和后掠翼飞机的配置型式，进行了大量的理论研究和风洞试验．由奥斯托斯拉夫斯基领导进行的试验中，曾用飞机在高空投放装有固体火箭加速器的模型小飞机．模型从飞机上投下后，在滑翔下落过程中，火箭加速器点火，使模型飞机的速度超过音速．专家们据此探索超音速飞行的规律性．苏联飞行研究所还进行了一系列研究，了解在空气可压缩性和气动弹性作用增大下，高速飞机所具有的空气动力特性．这些基础研究，对超音速飞机的诞生，都起到了重要作用．声音的发生和传播
教学目标1、 知道声音是如何发生的，了解声音的传播需要媒介。
2、 了解声音传播的速度，空气中20℃时的声速。
3、 解回声的概念。
4、 培养学生的观察能力以及理解能力。
教学重点及难点
教学重点：声音的发生、传播及速度。
教学难点：声音的传播及速度。
教学方法
谈话法为主的启发式教学
教学准备
音叉2只、小重锤1只、小乒乓球1只，电铃、玻璃罩、抽气机、橡皮筋、录音机1只，磁带1盒。
教学过程
引入：放一段优美的钢琴曲，在学生的欣赏中教师提出问题：你知道声音是怎样发生的，又是怎样传播到你耳中的吗？优美的画面又是怎样进入到你的眼中的呢？相信你学习了"声和光"的内容后，这些问题会迎刃而解。引出课题。
教师设疑：声音是怎样发生的呢？让我们通过实验来说明。
教师演示实验：用小锤敲击音叉，提醒学生注意观察紧靠音叉的小球的变化情况。让学生描述实验现象：小球被持续弹起，说明音叉振动发出声音。（板书）
学生实验：
1、用手触摸喉部，发"Good morning"，"We are the best"的音，感觉声带的振动，教师板书：声带振动会发出声音。
2、一人绷紧橡皮筋，另一人用手指弹拨，感觉橡皮筋的振动，教师板书：橡皮筋振动会发出声音。
归纳上述内容，教师引导学生得出：固体振动会发出声音。除固体外，其它物体振动时，是否也会发出声音呢？学生分组讨论，得出结论：固体、液体、气体振动时都会发出声音。也就是说：物体振动时会发出声音。发声的物体叫声源。（板书）。
教师设疑：声源发出的声音又是靠什么传到我们耳中的呢？
（板书）二、声音的传播
演示课本P14图1.1-4的实验，请同学们边观察实验现象边思考下列问题：
1、 随着抽气机的不断工作，玻璃罩内的空气的量发生怎样的变化？你听到的铃声又有什么变化？
2、 你设想一下，假如玻璃罩内没有空气，也即处于真空状态，你还能听到铃声吗？说明： 不能传声。
演示实验：两支固有频率相同的音叉，用小锤敲击一音叉的叉股，观察紧靠另一音叉的小球的变化。说明什么问题？ 能传声。
教师提问：是否只有气体能作媒介传播声音呢？学生分组讨论后得出：
声音是靠固体、液体和气体等物质作媒介进行传播的。（板书）
教师设疑；上述物质是如何传播声音的呢？
教师出示投影片并讲解：一块石头扔进水中，会引起水的振动，形成水波。同样，声源在振动时，也会引起周围物体的振动。比如在空气中，物体不断振动时，使周围的空气产生疏密的变化向四周传播形成声波。让学生接着回答听觉的形成过程。
教师讲解：声音在空气中传播时具有一定的速度。我们把声音传播的速度叫做声速。（板书）
投影课本P15"声音在某些物质中的速度"。提问：
1、 在不同的物质中，声音传播的速度是否相同？哪些物质中声速较大？
2、 2、在空气中，声速与温度有什么关系？20℃时，声音在空气中的传播速度为多少？
3、 学生回答，
教师归纳得到：
1、 声速：V固〉V液〉V气
2、 在空气中，温度越高，声速越大。
3、20℃时，空气中V声=344米/秒
教师设疑：声波由声源向外传播的过程中，如果遇到障碍物会怎样？学生自学P49"回声"一段，有疑难的地方向老师提出。
巩固练习：
1、月球表面上，非常寂静，两人无法直接对话，这是为什么？
2、把一只耳朵贴在长50米的金属管的一端，让人在另一端敲击一下管子，能听到两次敲击声，这是为什么？
课堂小结：依板书进行
教学心得：
课前备课一定要充分，尤其是演示实验，应多动脑筋尽量使实验现象清晰、完美些。音爆
当我们路过超音速飞机的机场附近时，有可能会听到“嘣嘣”两声巨响，犹如晴天霹雳，震耳欲聋．如果是你初次听到的话还会大吃一惊！以为是飞机在空中放炮，或者出了什么问题．其实不然，这就是超音速飞行中的所谓“音爆”（也称为“爆音”）．
那么，“音爆”究竟是怎么回事，为什么只有在超音速飞行时才会出现呢？要想了解这一点，我们可以从一种常见的自然现象谈起：
在平静的水面上，如果投一块石头，水面上立刻会出现一圈一圈的水波向四周传播，波及整个水面，也就是我们常常说的“一石激起千层浪”．但如果是在水面上运动的物体在水中激起的水波就不是这样了，例如一艘快艇在水中高速前进时，我们看到它激起的水波就不是一圈一圈地向外传，而是从艇前开始，呈楔形向外传播．同时我们可以看到前缘密集，波浪很大，而后面波浪就很小．这种波我们称为楔形水波．此波随同快船一道前进，波及的范围始终在楔形之内．
同样地，对于空气来说，也有这种现象，如果给空气一个扰动，声音也会象水一样通过波的形式向外传播，这就是声波．我们平时听见的声音就是声波传入耳内刺激鼓膜产生的．当飞机在空中作超音速飞行时，在机头或突出部分，也会象水中前进的快艇一样出现一种楔形或锥形波，这就是激波．当它们向外传播时便互相干扰和影响，然后汇集成一道包罗机头的前激波和一道尾随机尾的后激波．这种波虽然可以用上述的楔形水波来比拟，但有着迥然不同的性质．激波的厚度很小，经过波后空气的压强、密度、温度都突然升高，速度立即下降．当这两道激波波及到无论哪个空间和物体时，均会感到这种强烈的变化，反映到人的耳朵里，使耳鼓膜受到突然的空气压强变化，就感觉是两声雷鸣般的巨响．这种响声就称之为“音爆”．
“音爆”只有在飞机作超音速飞行时才会出现．当飞机在一定高度下以超音速飞行时，由于激波引起的强烈的压力变化．使我们听到了“音爆”．那么，随同飞机一道前进的飞行员是不是也会有同样的感觉呢？其实飞行员是不会听到这种响声的，因为飞行员坐在座舱里，激波引起的压强、密度、温度的变化，飞行员是无法感觉到的．即使座舱不密封．由于飞行员始终处于前激波的后面、后激波的前面，也就是说，他是处在一个暂时的稳定的等压强的条件下，也是听不到的．
“音爆”的强弱以及即对地面影响的大小，与飞机飞行高度有着直接的关系．因为，激波和水被一样，距离越远，波的强度也越弱．当飞机作低空超音速飞行时，不但地面的人畜能听到震耳欲聋的巨响，影响人们的生活和工作，严重的还可以震碎玻璃，甚至损坏不坚固的建筑物，造成直接的损失．随着飞行高度的增加，这种影响越来越弱，当超过一定的高度后，地面基本不会受到影响．声纳:水下考古的利器
我国云南的抚仙湖水下考古，在经过一段时间的调查、发掘和研究以后，最近经考古和历史专家初步认定：抚仙湖水下存在着一个距今大约1750年的古代城市遗迹．
水下考古，是考古学的一个重要分支．它科技含量高，牵涉到海洋学、声学等相关学科．抚仙湖水下考古，是我国首次运用高科技开展的大规模水下考古活动．开展水下考古，需要一些什么样的科研工具？水下建筑的年代又是怎样测定的？
云南省澄江县抚仙湖水下考古工作，由于动用了深潜器、水下机器人和声纳设备等多种科技手段，终于把这一古建筑遗迹的大致情况搞清楚了：它南北长约2000米，东西长有1200米左右，最深处在水下140米，最浅处约13米．它很可能是距今1800年前东汉时期的一个大型村落或城市，由于地震造成地质滑坡，使抚仙湖水位升高，将其淹没了；或者是地震造成地壳陷落，使其沉入水中．在这里，年代的测定，主要是依据对水下建筑里的填充物———螺蛳壳的放射测定的；而方位和水深的测定，则主要依靠声纳设备．
所谓声纳（SONAR），由声音、导航和测距3个英文单词的缩写组合而成，是指利用声波在水中探测目标及其状态的一种仪器或技术．对目标的探测，在陆上可以依靠雷达，它利用电磁波遇到物体会反射回来的“回声定位”原理，可以探测千里以外的物体．但电磁波在水中跟空气中大不一样，它的能量很快会被水吸收，无法进行远距离传播．于是，研究人员把目光转向声学方法，发现水对声波的吸收很小，声波在水中可以传得很远．所以声纳又称“声波雷达”．
进一步的研究发现，在茫茫大海的深处，竟存在着一个特殊的“声道”．在此通道里，声波能传播数千公里而无明显减弱，其传播速度大约每秒1500米．有人做过这样一个试验：在澳洲南部投下一颗深水炸弹，爆炸产生的声波顺着这个通道，绕过好望角，又折向赤道，经过3小时43分钟以后，竟被北美洲百慕大群岛的监听站听到了，传导全程共19200公里，在海洋中环绕了地球半圈．于是，声纳很快成为水中探测目标、传递信息的重要工具．
按照工作方式的不同，声纳可分为主动声纳和被动声纳两类．前者本身能发射声波，当声波遇到物体便反射回来，再经过声电转换和放大处理，最后显示在荧光屏上．根据声波发射的方向、往返的时间就可以计算出被测物体的方位和距离．这种声纳可用来侦察潜艇和海底障碍物．被动声纳本身不能发射声波，只能接收别的物体在水中发出的声波，它可以用来发现舰艇的马达声或探测其他会发声的物体．声纳最早出现于1913年，正式使用是在第一次世界大战时期．当时德国利用其新发明的潜水艇击沉了同盟国的大量军舰和商船，迫使同盟国不得不立即投入大量人力物力，进行水下探测方法和探测设备的研究．法国著名物理学家郎之万，在俄国一位工程师的协助下，利用他发明的石英———钢夹心型超声换能器和初露头角的电子管放大器，研制成功世界第一台将水声技术和电子技术结合的声纳．
随着现代科学技术的不断进步，声纳系统愈来愈精密准确，分辨能力愈来愈高，就是在海洋深处的一块小小的铁板，也难逃它的慧眼．当前，一些国家正在致力于研究大型综合声纳和快速全景扫描声纳，为的是使声纳的作用距离更远，精密度更高，更有效地运用于军事、通信、勘探和渔业等诸多领域．
怎样测定水下建筑的年代
经放射性碳素测定，云南省澄江县抚仙湖水下古建筑的年代，最晚距今1750年（±100年），属我国东汉中期．这个数据是怎样测定的呢？要了解其中的奥秘，还得从物理学中的热释光现象谈起．
热释光现象早在1663年时就被发现．那年冬天，英国的一位贵族围炉取暖，把戴着钻石戒指的手伸进炉火，突然发现，原先是微黄色的金刚钻，竟渐渐变成美丽的蓝色．他感到十分愕然，以为这是一枚“魔戒”．直到300多年后，人们才揭开“魔戒”之谜：原来，金刚钻受热变色，是固体物质的一种物理发光现象，科学上称为热释光．
实验发现，陶瓷、钻石、贝壳之类，一般都含有微量天然放射性元素铀、钍和钾40，它们都能产生α、β和γ射线．其中所含的石英、长石晶体等在受到射线的辐射时，某些电子就会发生跃迁，最后掉进那些由不完整晶格所造成的“陷阱”中去．“陷阱”越深，电子在里面居留的时间就越长，有时可达百万年以上．其后，当陶瓷等再受热时，“陷阱”内的电子得到足够的能量，就会从“陷阱”中逃逸出来，遇上一些特殊的杂原子与其复合，就会释放出能量（光子），从而成为热释光．只需测定这种热释光的大小，就能推算出它存在了多少年．抚仙湖水下考古工作者们，就是依据对水下建筑的填充物——螺蛳壳的放射测定，才大致弄清了这座建筑物的构成年代．中国古代在声学上的贡献
在中国古代物理学中，声学的成就可以说是一枝独秀，下面做一些简单记述。
（1）乐器制作与乐律理论
中国古代音乐是世界文明中的一个宝库。河南舞阳县贾湖村的骨笛，是公元前5000～前6000年新石器时代的遗物，这是迄今发现的世界上最早的乐器。西周时期，见于《诗经》记载的乐器就有29种，其中频率固定的打击乐器有鼓、馨、钟、铃、（革兆）（摇鼓）等，调频弹拨乐器有琴、瑟，管类乐器有箫、管、埙、笙等。《汉书·律历志》已将当时的乐器品种按质料分为八种：“土曰埙，鲍（木瓜）曰笙，皮日鼓，竹曰管，石日馨，金日钟，木日祝，丝曰瑟。”从众多出土的古乐器中，引人注目的是编馨和编钟。编馨是用特殊石头（如玉石）制成的具有若干固定音列的组合馨。 1950年在安阳武官村出土的殷代大理石馨，82 厘米×42厘米× 2.5厘米，音色浑厚如铜； 1970年在湖北江陵出土的楚国编馨25 只，其形状已颇为规则，音域达三个八度。编钟是由一系列铜制的钟挂在木架上的组合钟。1978年在陕西扶风曾出土了西周的青铜编钟，1979年在湖北隋县的战国曾侯乙墓出土了公元前443年的编钟，一套共65件，总重2500余斤，总音域跨五个八度， 12个半音齐全，音色优美，效果极佳，充分显示了我国古代音乐、冶金和乐器制造水平之高超。
由于重视“礼、乐、术、数”，我国古代研究乐音数学规律的律学相当发达，《二十四史》有许多律历志的记载。最晚到殷商时期已产生了宫、商、角、徵、羽五声，西周编钟已刻有十二律（由于对乐音成组的认识，而产生十二律，其名称为：黄钟、大吕、太簇、夹钟、姑洗、仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射和应钟，黄钟为十二律中的第一律）中的一些铭文。以黄钟为标准音高之首，逐次按半音降低，就形成了十二律。最早的乐律计算法见于《管子·地员篇》中的“三分损益法”，约产生于公元前7～3世纪间，即将主音律的弦（或管）长三等分，取其两份（全管长的2/3，为损一），或增加一份（全管长的4/3，为益一），依次确定十二律中其他各律的方法。这种以弦长为准的方法，与欧洲当时以频率为准的“五度相生法”是成倒数关系的。16世纪末，朱载堉提出了十二平均律的理论和算法。十二平均律是我国对音乐声学的重大贡献。
（2）声的传播与发声原理的探讨
据北魏郦道元《水经注》卷三十四《江水》记载：陈遵在造江陵金堤（公元512～518）时，曾利用鼓声推算高地的高度，可能是利用鼓声的传播速度推算的。这一记载很有意义。
对于发声原理，东汉王充在《论衡·论死篇》中先说明人的语言是由于“气括口喉之中，动摇其舌，张合其口”而生的，然后推广到“箫笙之管，犹人之口喉也，手弄其孔，犹人之动舌也”。宋代张载（1020～1077）及明代王夫之（1619～1692）进一步形成“形”（物体）与“气”相冲突而发声的观点：“声者，形气相轧而成”。可以是“两气”相碰，如“谷响雷声之类”，“两形”相碰，“桴鼓所击之类”，“形轧气，羽扇敲矢（指羽扇生风、飞矢鸣镝）之类……气轧形，人声笙箫之类”（《张子正蒙注》）。明宋应星具体考察了声的发生的几种情况：“冲”（“飞矢”），“界”（“跃鞭”），“振”（“弹弦”），“辟”（“裂缯”，即撕丝织品），“合”（鼓掌），“击”（挥椎）。他认为发声第一必须有气：“气而后有声”，“气本浑沦之物，分寸之间，亦具生声之理，然而不能自生”；第二必须是“以形破气”，“气之一动”，“急冲急破，其声方起”，例如“击物”就是“气随所持之物而逼及于所击之物有声焉”（《论气·气声》）。
关于声音发生与传播更为深刻的见解是王充和宋应星指出的。王充在《论衡·变虚篇》中将鱼“动于水中，振旁侧之水”与人的“操行”（行动）引起“气应而变”加以对比。宋应星则明确提出“物之冲气也，如其激水然。气与水，同一易动之物。以石投水，水面迎石之位，一拳而止，而其文浪以次而开，至纵横寻丈而犹未歇。其荡气也亦犹是焉，特微渺而不得闻耳。”（《论气·气声七》）。他们明确指出：“气”被“冲”如同“水”被“激”，“荡气”与水的“文浪”相似，可从“一拳”依次“开”至“纵横寻（古8尺）丈”犹未止，只是“荡气”微小到听不见而已，这就是“气声”。对声波的发生与传播从物理上分析如此精辟，在我国古代物理学中是很突出的。
关于共鸣现象的趣闻，庄子调瑟时发现共振现象，沈括在弦共振时作纸人试验，喷水鱼洗的研究等，文献记载相当丰富。
（3）古代建筑中的声学效应
利用声学效应的建筑在我国已发现不少。古典籍中关于空穴传声类的记载与建筑有关的也有“地听”、“墙听”（《墨子·备穴篇》）等，用陶瓮口向内砌墙可以隔音，在琴室及戏台下埋大缸可增加混声回响效果。著名的北京天坛中的回音壁、三音石与圜丘都巧妙地利用了声的反射效应。还有河南郏县蛤蟆音塔，四川潼南县大佛寺的石琴等。
近年来深入研究了山西永济县普救寺莺莺塔的蛙声。《西厢记》中“日午当庭塔影圆”，就是指此塔。该塔初建于隋唐，现存的塔重修于1564年明嘉靖年间，是一座方形空筒式十三层密檐式砖塔，高36.7米，建于陡坡的高处，周围空旷，整个塔身和塔檐由涂釉青砖建成，这些青砖的声反射系数达0.95～0.98，是声音的良反射体。塔身成空筒形，对声波起着谐振腔作用。由于十三层塔檐各层砌砖所成曲线的巧妙配合，对来自塔前距离约24米处的击石声产生良好的反射及会聚作用，因而“于地击石，有声如吠蛙”。同样，远处的声音通过十三层塔檐反射就会聚在檐前附近，使人耳接收到的声波能量大增。五里外的蒲州镇的演唱声，犹如塔内有戏台。
我国古代建筑是利用声学效应的科学宝库，还有待于进一步发掘。上述成就体现了声学与音乐、声学与哲学和声学与建筑、军事等的结合，这也是我国古代物理学发展的根本特点之一。天坛建筑声学现象的新解释和新发现
北京天坛建于16世纪，它以宏伟庄严的建筑风格著称于世，更以其奇特的声学现象享誉世界。关于这些声学现象的科学说明最早见于1953年2期《科学通报》上的汤定无先生文章中，40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。最近，黑龙江大学的俞文光教授、哈尔滨理工大学的贾陇生教授及国家地震局工程，力学所的付正心等6位科学工作者、用现代实验仪器和测试手段到现场进行多次的实验和考查，对我国这些古老建筑的声学现象的研究有了很多新的发现，进行了新的说明和解释。这里介绍他们对天坛“回音壁”、“三音石”回声的研究和提出的最新解释。
一、三音石
多年来很多教材上写到“三音石是回音里内圆心，是甬道上从皇穹宇的台阶向南数的第三块石头，站在这块石头上击一下掌，可以听到三次甚至更多次击掌回音声；这是由于击掌声被圆形围墙多次反射回来的回声而产生的．”（图1）这也就是汤定元先生对三音石的解释．按此解释不难得出三声回声的时间和声强的特点。三音石到回音壁的距离是32.5米、声音发出到回音壁墙壁面反射周的回声，每次走过的都是65米，因此，回声的时间特点应是三声回声时间间隔相等的；回声的声强特点，应遵守球面波的衰减规律，三声回声应一声比一声弱．但是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2所示．图中O波是开始实验击掌声的记录，图中1′、1、2、3、4都是回声时间和强度的记录。
表1 三音石击掌回波数据
回波标号 时间（ms） 声波走过的路程 反向物与声源的距离（m） 反向物及与O点实际距离（m）
1 103.70 34.88 17.44 东西配殿17.30
2 191.00 64.25 32.13 回音壁墙一次反射32.50
3 382.80 128.77 32.20 回音壁墙二次反射32.50
4 578.50 194.61 32.43 回音壁墙三次反射32.50
从这个仪器记录看出：三声回声时间间隔是不等的，而回声强度也不是从开始就递减的，而是强、更强、弱。这是为什么呢？根据俞文光教授的解释是：图中标号1′和1的合成为第一个回波，这是击掌后103.7毫秒记录到的回波，此波走的路程是34.88米，离三音石一半路程（38.88米）的反射物就是东西配殿（东西配殿的前墙到三音石中心距离为17.30米），所以可以认定第一个回波是由皇穹宇的东西两个配殿的墙和墙基反射回来声音形成的，标号2是第二个回波．它才是由回音壁墙面第一次反射声音汇聚而成的，由于声音的会聚这个回声强度最强；由记录数据知道：它是击掌后191毫秒记录到的回波，此波走的路程应是64.5米，反射物离发声中心距离应为32.13米，而回音壁的半径为32.50米，所以认定回声由回音壁墙面第一次反射声音，反射面很大，反射强度就最强。标号为3的回波是由回音壁墙面第二次反射的声音汇聚而成的；学生们看看数据表就会得到这个结论．标号为4的回波是由回音壁墙面第三次反射声音汇聚而成。只是因为声强太小，人耳无法听到而已。
二、二音石和一音石
俞文光教授他们不但对三音石的成因做了科学的测试和令人信服的科学解释，还科学地解释了“一音石”和“二音石”两个新声学现象，所谓“二音石”是“三音石”北面的那块石板，在其上击掌会有两声回音，仪器记录如图3，图中标号为1的回波是二音石的第一个回声，是击掌后100毫秒听到的回声，根据计算声波所走路程约34米，这个回声显然是由东西配殿壁墙面反射回来产生的；图中标号为2的回波是二音石的第二个回声，是击掌后380毫秒所听到的回声，其路程约为130米，它约为回音壁圆墙半径32.5米的4倍，据科学工作者分析，声音走的是O2CDO2的三角形，即从O2点出发经C处墙面反射到对面的墙面D处反射回到O2处，恰好走了约等于4倍半径路程，这就是二音石的回声机理。
有意思的是在二音石北面的一块石板也能听到回声，不过只能听到一个回音，俞文光教授叫它“一音石”，图5是仪器记录，图中标号为1的回波是在一音石上击掌后经过380毫秒后的回波，其行程约为130米，它也约为回音壁半径的4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1中可以看出，如果从一音石中心向东西方向划一条水平线，这条线是不会碰到东西配殿；显然，O1发出的击掌声也就在水平方向上不会遇到配殿的墙，当然也就不能再有反射波回到O1点产生第二个回声了。何为“音障”
《空间和时间旅行》第一节第三段中有这么一句话：“1947年，美国空军飞行员查理斯·耶格尔首次，突破声音的障碍，以超过670英里每小时（1087公里）的速度飞行．”这里，该如何理解“突破声音的障碍”？第二次世界大战期间，人们发现当战斗机的速度达到每小时七八百千米时，飞机速度极少增加，有时还有剧烈的振动，甚至发生爆炸．这些飞行上的难题当时叫做音障．
这是因为，当飞机的飞行速度比音速低时，同飞机接触的空气好像“通信员”似的，以传递声音的速度向前“通知”前面即将遭遇飞机的空气，使它们“让路”．但当飞机的速度超过音速时，飞机前面的空气因来不及躲避而被紧密地压缩在一起，堆聚成一层薄薄的波面——激波，激波后面，空气因被压缩，使压强突然升高，阻止了飞机的进一步加速，并可能使机翼和尾翼剧烈振颤而发生爆炸．
经过详细研究，美国航空咨询委员会的斯托克博士提出并解释了引起飞机振颤及爆炸的激波，预言了超音速飞机应具备三四十度的后掠角；美国贝尔公司的经理贝尔画出了活塞式飞机螺旋桨接近音速时的失速图，以及这时的机翼开裂和尾翼振颤．后来，贝尔公司的X—1火箭飞机首次突破了音障，荣获第一架超音速飞机的桂冠，试飞员即是美国空军上尉查理斯·耶格尔．
因此，上文“突破声音的障碍”即是超过声音传播的速度．“670英里每小时（1078公里）的速度”是声音在高空（平流层）的传播速度．声音的传播速度随空气温度的变化而变化．当空气绝对温度为288K（15摄氏度）时，音速约为340米／秒；当平流层绝对温度是216.5K（-56.5摄氏度）时，音速约为296米／秒．
选自《语文教学之友》2001年第3期雷声隆隆——雷鸣的产生过程
伴随闪电而来的，是隆隆的雷声。听起来，雷声可以分为两种。一种是清脆响亮，象爆炸声一样的雷声，一般叫做“炸雷”﹔另一种是沉闷的轰隆声，有人叫它做“闷雷”。还有一种低沉而经久不歇的隆隆声，有点儿象推磨时发出的声响。人们常把它叫做“拉磨雷”，实际上是闷雷的一种形式。
闪电通路中的空气突然剧烈增热，使它的温度高达15000─20000℃，因而造成空气急剧膨胀，通道附近的气压可增至一百个大气压以上。紧接着，又发生迅速冷却，空气很快收缩，压力减低。这一骤胀骤缩都发生在千分之几秒的短暂时间内，所以在闪电爆发的一剎那间，会产生冲击波。冲击波以5000米/秒的速度向四面八方传播，在传播过程中，它的能量很快衰减，而波长则逐渐增长。在闪电发生后0.1——0.3秒，冲击波就演变成声波，这就是我们听见的雷声。
还有一种说法，认为雷鸣是在高压电火花的作用下，由于空气和水汽分子分解而形成的爆炸瓦斯发生爆炸时所产生的声音。雷鸣的声音在最初的十分之几秒时间内，跟爆炸声波相同。这种爆炸波扩散的速度约为5000米／秒，在之后0.1——0.3秒钟，它就演变为普通声波。
人们常说的炸雷，一般是距观测者很近的云对地闪电所发出的声音。在这种情况下，观测者在见到闪电之后，几乎立即就听到雷声﹔有时甚至在闪电同时即听见雷声。因为闪电就在观测者附近，它所产生的爆炸波还来不及演变成普通声波，所以听起来犹如爆炸声一般。
如果云中闪电时，雷声在云里面多次反射，在爆炸波分解时，又产生许多频率不同的声波，它们互相干扰，使人们听起来感到声音沉闷，这就是我们听到的闷雷。一般说来，闷雷的响度比炸雷来得小，也没有炸雷那么吓人。
拉磨雷是长时间的闷雷。雷声拖长的原因主要是声波在云内的多次反射以及远近高低不同的多次闪电所产生的效果。此外声波遇到山峰、建筑物或地面时，也产生反射。有的声波要经过多次反射。这多次反射有可能在很短的时间间隔内先后传入我们的耳朵。这时，我们听起来，就觉得雷声沉闷而悠长，有如拉磨之感。发声岩石之谜
在人类生活的这个世界，存在着许许多多的未解之谜。这里再讲一个更加奇异的现象，就是会发出声音的石头。
在美国加利福尼亚州的沙漠地带，有一块巨大的岩石，足足有好几间房子那么大。这个地方居住着许多印第安人。每当圆圆的月亮升起在天空的时候，印第安人就纷纷来到这块巨石周围，点起一堆堆篝火，然后就静静地坐在地上，冲着那块巨石顶礼膜拜……
一堆堆篝火熊熊地燃烧着，卷起一团团滚滚烟雾，不一会儿，就把巨石紧紧地笼罩住了。
这时候，那块巨石慢慢地发出了一阵阵迷人的乐声，忽而委婉动听，就好像一首优美抒情的小夜曲；忽而哀怨低沉，就好像一首低沉的悲歌。巨石周围的印第安人一边顶礼膜拜着，一边如醉如痴地欣赏着这美妙的乐声。
滚滚的浓烟带着这神奇的乐声飘向了空旷的沙漠，飘向了深邃的夜空……
那么，当地的印第安人为什么要对这块巨石那样顶礼膜拜呢？这块岩石为什么会发出那样动听的乐声呢？这块巨石为什么只有在寂静的月夜，并且只有在滚滚的浓烟笼罩的时候才会发出这优美神奇的乐声呢？这块巨石里面到底隐藏着什么样的秘密呢？这一连串的问题，没有人知道，也没有人能够说得清楚。
在美国的佐治亚洲，也有这样一种会发出声音的岩石，人们管它叫“发声岩石”异常地带。这里堆满了大大小小的岩石，它们不仅能够发出声音，而且发出来的声音就好像一首首美妙的乐曲。
如果人们在这个“发声岩石”异常地带散步，就会发出，磁场在这里失常了，人们甚至连方向也辨认不清。更有意思的是，当人们用小锤轻轻敲打这里的岩石的时候，无论是大岩石，还是小岩石，或者那些小小的碎石片，都会发出一种特别悦耳动听的声音。这奇妙的声音不但音乐纯美，而且音响十分清脆，就好像是从高山流水的“叮叮咚咚”的清泉一样，令人听起来如疾如醉，妙不可言。
如果不是亲眼所见、亲耳所听的话，人们根本不会想到这声音是靠敲打岩石发出来的。可是，更让人感到纳闷的是，这里的岩石只有在这个地方才能被敲击出如此悦耳动听的音乐。有人曾经做过一种试验，把这里的岩石搬到别的地方，不管怎么敲打也发不出这种美妙的声音。
那么，到底是什么原因使得这个地带产生这种奇异的现象呢？这里的岩石为什么在别的地方就发不出那种美妙的音乐呢？科学家们针对这些问题进行了一次又一次的研究和考察，对产生这种现象的原因也进行了种种的推测和解释。有人说，这是个地磁异常带，存在着某种干扰源，岩石在辐射波的作用下，敲击的时候就会受到谐振，于是就发出了声音。可是，这只是一种推测。所以，科学家们一直到现在也没有找到一个令人信服的答案。
在意大利西西里岛上，有一个叫做“狄阿尼西亚士的耳朵”的山洞。关于这个山洞流传着这样一个传奇故事：
古时候，有一个名字叫狄阿尼西亚士的国王。谁要反对他他就把谁关在这个山洞里面。看守山洞的狱卒们趴在山洞的顶上，用耳朵就能够监视犯人们的一举一动。因为，犯人之间说什么话，都可以传到狱卒的耳朵里。就这样，狱卒们把偷听到的话告诉那个国王，国王处死不少犯人。到了后来，犯人们才知道，原来这个山洞里到处都有耳朵呀。
这个山洞从洞顶到洞底有40米深，为什么狱卒趴在洞顶就能听到洞里犯人们的说话声呢？一直到现在，人们也弄不明白。
看起来，这个“狄阿尼西亚的耳朵”的山洞和那个奇特的“发声岩石”地带之谜一样，只能是一个没有解开的谜团了。琵琶
琵琶是一种拔奏弦鸣乐器，原称“批把”因弹奏方式而得名．公元四世纪，一种半梨形音箱、曲项、四弦或五弦、有四个相（品柱）的琵琶自西域传入内地．从白居易的不朽名诗《琵琶行》足见琵琶在唐宋时期相当盛行．“琵琶”二字，在中国古代是摹拟演奏手法的形声字，右手向前弹出曰“琵”，向后弹进曰“琶”，是弹奏时的两个基本手法．凡是用这两个手法抱在怀中弹奏的乐器，在早期都称为“琵琶”．
形制与潮流
从琵琶形制和来源考察，可以分作两种类型，一种是圆形音箱，另一类是半梨型音箱．在隋唐时代，琵琶主要用于歌舞的伴奏，节奏鲜明，用拔子演奏．现今的琵琶随着时代的发展和需求，已由最初的4个相位，仅能奏1个八度加纯四度转变为现在的6相25品，具备12个半音，可以转12个调．
琵琶曲的结构与风格
琵琶独奏，虽在唐、宋时代早已流行，但历代的演奏家却很少为人注意，即使在古代诗文中偶尔提及，也略而不详．唐代琵琶名家有裴神符、段善本、康昆仑等，明代有张雄、钟秀之、李近楼、汤庄曾等．所奏曲调，张雄以擅弹《拿鹅》、《海青拿天鹅》著名；李近楼号称“琵琶绝”，能弹《将军下校场》等曲．汤应曾能弹《楚汉》、《胡笳十八拍》等曲．《楚汉》一曲，根据《汤琵琶传》中所述，颇与现代流行的《十面埋伏》相似．
琵琶曲有大曲、小曲之分．大曲亦称大套．结构形式可分3种．第1种是描写单的内容，如《十面埋伏》、《月儿高》等．第2种是由几个小曲联成一套，如《阳春古曲》是由《十大样景》、《十小样景》等10个小曲加一段尾声组成；《塞上曲》是由《思春》、《昭君怨》等5个小曲组成．第3种为《龙船》的曲式．将一段摹拟锣鼓的音调与琵琶化了的民歌相组合而形成．过去弹词艺人中善弹琵琶者，往往在书场中以此为开场，吸引观众．
琵琶曲中，大曲有文武之分，文套宜于表现文静细腻、柔和美妙的情趣，如《夕阳渔鼓》、《汉宫秋月》等曲；武曲适于表现威武雄健、豪放爽朗的气慨，如《十面埋伏》、《海青拿天鹅》等曲．声 学
声学是研究媒质中机械波的产生、传播、接收和效应的物理学分支学科．媒质包括各种状态的物质，可以是弹性媒质也可以是非弹性媒质；机械波是指质点运动变化的传播现象．
声学发展简史
声音是人类最早研究的物理现象之一，声学是经典物理学中历史最悠久，并且当前仍处在前沿地位的唯一的物理学分支学科．
从上古起直到19世纪，人们都是把声音理解为可听声的同义语．中国先秦时就说“情发于声，声成文谓之音”，“音和乃成乐”．声、音、乐三者不同，但都指可以听到的现象．同时又说“凡响曰声”，声引起的感觉(声觉)是响，但也称为声，这与现代对声的定义相同．西方国家也是如此，英文的的词源来源于希腊文，意思就是“听觉”．
世界上最早的声学研究工作主要在音乐方面．《吕氏春秋》记载，黄帝令伶伦取竹作律，增损长短成十二律；伏羲作琴，三分损益成十三音．三分损益法就是把管(笛、箫)加长三分之一或减短三分之一，这样听起来都很和谐，这是最早的声学定律．传说在古希腊时代，毕达哥拉斯也提出了相似的自然律，只不过是用弦作基础．
1957年在中国河南信阳出土了蟠螭文编钟，它是为纪念晋国于公元前525年与楚作战而铸的．其音阶完全符合自然律，音色清纯，可以用来演奏现代音乐．1584年，明朝朱载堉提出了平均律，与当代乐器制造中使用的乐律完全相同，但比西方早提出300年．
古代除了对声传播方式的认识外，对声本质的认识也与今天的完全相同．在东西方，都认为声音是由物体运动产生的，在空气中以某种方式传到人耳，引起人的听觉．这种认识现在看起来很简单，但是从古代人们的知识水平来看，却很了不起．
例如，很长时期内，古代人们对日常遇到的光和热就没有正确的认识，一直到牛顿的时代，人们对光的认识还有粒子说和波动说的争执，且粒子说占有优势．至于热学，“热质”说的影响时间则更长，直到19世纪后期，恩格斯还对它进行过批判．
对声学的系统研究是从17世纪初伽利略研究单摆周期和物体振动开始的．从那时起直到19世纪，几乎所有杰出的物理学家和数学家都对研究物体的振动和声的产生原理作过贡献，而声的传播问题则更早就受到了注意，几乎2000年前，中国和西方就都有人把声的传播与水面波纹相类比．
1635年有人用远地枪声测声速，以后方法又不断改进，到1738年巴黎科学院利用炮声进行测量，测得结果折合为0℃时声速为332米/秒，与目前最准确的数值331.45米/秒只差0.15%，这在当时“声学仪器”只有停表和人耳和情况下，的确是了不起的成绩．
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中推理：振动物体要推动邻近媒质，后者又推动它的邻近媒质等等，经过复杂而难懂的推导，求得声速应等于大气压与密度之比的二次方根．欧拉在1759年根据这个概念提出更清楚的分析方法，求得牛顿的结果．但是据此算出的声速只有288米/秒，与实验值相差很大．
达朗贝尔于1747年首次导出弦的波动方程，并预言可用于声波．直到1816年，拉普拉斯指出只有在空气温度不变时，牛顿对声波传导的推导才正确，而实际上在声波传播中空气密度变化很快，不可能是等温过程，而应该是绝热过程．因此，声速的二次方应是大气压乘以比热容比(定压比热容与定容比热容的比)与密度之比，据此算出声速的理论值与实验值就完全一致了．
直到19世纪末，接收声波的“仪器”还只有人耳．人耳能听到的最低声强大约是10 瓦/米 ，在1000Hz时，相应的空气质点振动位移大约是10pm(10 米)，只有空气分子直径的十分之一，可见人耳对声的接收确实惊人．19世纪中就有不少人耳解剖的工作和对人耳功能的探讨，但至今还未能形成完整的听觉理论．目前对声刺激通过听觉器官、神经系统到达大脑皮层的过程有所了解，但这过程以后大脑皮层如何进行分析、处理、判断还有待进一步研究．
音调与频率的关系明确后，对人耳听觉的频率范围和灵敏度也都有不少的研究．发现著名的电路定律的欧姆于1843年提出，人耳可把复杂的声音分解为谐波分量，并按分音大小判断音品的理论．在欧姆声学理论的启发下，人们开展了听觉的声学研究(以后称为生理声学和心理声学)，并取得了重要的成果，其中最有名的是亥姆霍兹的《音的感知》．
在封闭空间(如房间、教室、礼堂、剧院等)里面听语言、音乐，效果有的很好，有的很不好，这引起今天所谓建筑声学或室内音质的研究．但直到1900年赛宾得到他的混响公式，才使建筑声学成为真正的科学．
19世纪及以前两三百年的大量声学研究成果的最后总结者是瑞利，他在1877年出版的两卷《声学原理》中集经典声学的大成，开创了现代声学的先河．至今，特别是在理论分析工作中，还常引用这两卷巨著．他开始讨论的电话理论，目前已发展为电声学．
20世纪，由于电子学的发展，使用电声换能器和电子仪器设备，可以产生接收和利用任何频率、任何波形、几乎任何强度的声波，已使声学研究的范围远非昔日可比．现代声学中最初发展的分支就是建筑声学和电声学以及相应的电声测量．以后，随着频率范围的扩展，又发展了超声学和次声学；由于手段的改善，进一步研究听觉，发展了生理声学和心理声学；由于对语言和通信广播的研究，发展了语言声学．
在第二次世界大战中，开始把超声广泛地用到水下探测，促使水声学得到很大的发展．20世纪初以来，特别是20世纪50年代以来，全世界由于工业、交通等事业的巨大发展出现了噪声环境污染问题，而促进了噪声、噪声控制、机械振动和冲击研究的发展高速大功率机械应用日益广泛．非线性声学受到普遍重视．此外还有音乐声学、生物声学．这样，逐渐形成了完整的现代声学体系．
现代声学的内容
现代声学研究主要涉及声子的运动、声子和物质的相互作用，以及一些准粒子和电子等微观粒子的特性．所以声学既有经典性质，也有量子性质．
声学的中心是基础物理声学，它是声学各分支的基础．声可以说是在物质媒质中的机械辐射，机械辐射的意思是机械扰动在物质中的传播．人类的活动几乎都与声学有关，从海洋学到语言音乐，从地球到人的大脑，从机械工程到医学，从微观到宏观，都是声学家活动的场所．
声学的边缘科学性质十分明显，边缘科学是科学的生长点，因此有人主张声学是物理学的一个最好的发展方向．
声波在气体和液体中只有纵波．在固体中除了纵波以外，还可能有横波(质点振动的方向与声波传播的方向垂直)，有时还有纵横波．
声波场中质点每秒振动的周数称为频率，单位为赫(Hz)．现代声学研究的频率范围为万分之一赫兹到十亿赫兹，在空气中可听到声音的声波长为17毫米到17米，在固体中，声波波长的范围更大，比电磁波的波长范围至少大一千倍．声学频率的范围大致为：可听声的频率为20～20000赫，小于20赫为次声，大于20000赫为超声．
声波的传播与媒质的弹性模量，密度、内耗以及形状大小(产生折射、反射、衍射等)有关．测量声波传播的特性可以研究媒质的力学性质和几何性质，声学之所以发展成拥有众多分支并且与许多科学、技术和文化艺术有密切关系的学科，原因就在于此．
声行波强度用单位面积内传播的功率(以瓦/米 为单位)表示，但是在声学测量中功率不易直接测量得，所以常用易于测量的声压表示．在声学中常见的声强范围或声压范围非常大，所以一般用对数表示．称为声强级或声压级，单位是分贝(dB)．
声学的研究方法与光学研究方法的比较
声学分析方法已成为物理学三个重要分析方法(声学方法、光学方法、粒子轰击方法)之一．声学方法与光学方法(包括电磁波方法)相比有相似处，也有不同处．
相似处是：声波和光波都是波动，使用两种方法时，都运用了波动过程所应服从的一般规律，包括量子概念(声的量子称为声子)．
不同处是：光波是横波，声波在气体中和液体中是纵波，而在固体中有纵波，有横波，还有纵横波、表面波等，情况更为复杂；声波比光波的传播速度小得多；一般物体和材料对光波吸收很大，但对声波却很小，声波在不同媒质的界面上几乎是完全反射．
这些传播性质有时造成结果上的极大差别，例如在普通实验室内很容易验证光波的平方反比定律(光的强度与到光源的距离平方成反比)．根据能量守恒定律，声波也应满足平方反比定律，但在室内则无法测出．因为室内各表面对声波来说都是很好的反射面，声速又比较小，声音发出后要反射很多次，在室内往返多次，经过很长时间(称为混响时间)才消失．任何点的声强都是这些直达声和反射声互相干涉的结果，与距离的关系很复杂．这就是为什么直到1900年赛宾提出混响理论以前，人们对很多声学现象不能理解的原因．
声学的分支学科
与光学相似，在不同的情况，依据其特点，需要运用不同的声学方法进行研究．
波动声学也称物理声学，它是使用波动理论研究声场的学科．在声波波长与空间或物体的尺度数量级相近时必须用波动声学分析．其主要内容是研究声的反射、折射、干涉、衍射、驻波、散射等现象．
在封闭空间(例如室内，周围有表面)或半关闭空间(例如在水下或大气中，有上、下界面)，反射波的互相干涉要形成一系列的固有振动(称为简正振动方式或简正波)．简正方式理论是引用量子力学中本征值的概念并加以发展而形成的．
射线声学或称几何声学，它与几何光学相似．主要是研究波长非常小时，能量沿直线的传播的规律．即忽略衍射现象，只考虑声线的反射、折射等问题．这是在许多情况下都很有效的方法．例如在研究室内反射面、在固体中作无损检测以及在液体中探测等时，都用声线概念．
统计声学主要研究波长非常小，在某一频率范围内简正振动方式很多，频率分布很密时，忽略相位关系，只考虑各简正方式的能量相加关系的问题．赛宾公式就可用统计声学方法推导．统计声学方法不限于在关闭或半关闭空间中使用．在声波传输中，统计能量技术解决很多问题，就是一例．
声学仪器
20世纪以前，声源仅限于人声、乐器、音义和哨子．频率限于可听声范围内，可控制的声强范围也有限．接收仪器主要是人耳，有时用歌弧、歌焰作定性比较，电话上的接收器和传声器还很简陋，难于用作测试仪器．
20世纪以后，人们把电路理论应用于换能器的设计，把晶体的压电性用于声信号和电信号之间的转换，以后又发展了压电陶瓷、驻极体等，并用电子线路放大和控制电信号，使声的产生和接收几乎不受频率和强度的限制．
近年用半导体薄膜产生超声，用激光轰击金属激发声波等，使声频超过了可听声高限的几亿倍．次声频率可达每小时一周以下，声强可超过人耳所能接收高强声音的几千万倍．声功率也可超过人发声的一千亿倍．声学测量分析仪器也达到了高度准确的程度，以计算机为中心的测试设备可完成多种测试要求，60年代需要几天才能完成的测试分析工作，用现代设备可能只要几秒钟就可以完成，这些手段给声学各分支的发展创造了很好的条件．
利用对声速和声衰减，测量研究物质特性已应用于很广的范围．目前测出在空气中，实际的吸收系数比19世纪斯托克斯和基尔霍夫根据粘性和热传导推出的经典理论值大得多，在液体中甚至大几千倍、几万倍．这个事实导致了人们对弛豫过程的研究，这在对液体以及它们结构的研究中起了很大作用．对于固体同样工作已形成从低频到起声频固体内耗的研究，并对诸如固体结构和晶体缺陷等方面的研究都有很大贡献．
表面波、声全息、声成像、非线性声学、热脉冲、声发射、超声显微镜、次声等以物质特性研究为基础的研究领域都有很大发展．
声全息和声成像是无损检测方法的重要发展．将声信号变成电信号，而电信号可经过电子计算机的存储和处理，用声全息或声成像给出的较多的信息充分反应枝检对象的情况，这就大大优于一般的超声检测方法．用热脉冲产生的超声频率可达到10 Hz以上，为凝聚态物理开辟了新的研究领域．
声波在固体和液体中的非线性特性可通过媒质中声速的微小变化来研究，应用声波的非线性特性可以实现和研究声与声的相互作用，它还用于高分辨率的参量声呐中．
声波可以透过所有物体：不论透明或不透明的，导电或非导电的．因此，从大气、地球内部、海洋等宏大物体直到人体组织、晶体点阵等微小部分都是声学的实验室．近年来在地震观测中，测定了固体地球的简正振动，找出了地球内部运动的准确模型，月球上放置的地声接收器对月球内部监测的结果，也同样令人满意．进一步监测地球内部的运动，最终必将实现对地震的准确预报从而避免大量伤亡和经济损失．
声学与生命科学
听觉过程涉及生理声学和心理声学．目前能定量地表示声音在人耳产生的主观量(音调和响度)，并求得与物理量(频率和强度)的函数关系，这是心理物理研究的重大成果．还建立了测听技术和耳鼓声阻抗测量技术，这是研究中耳和内耳病变的有效工具．
在听觉研究中，所用的设备很简单，但所得结果却惊人的丰富．1961年物理学家贝剀西曾由于在听觉方面的研究获得诺贝尔医学或生理学奖，这是物理学家在边缘学科中的工作受到了承认的例子．目前主要由于对神经系统和大脑的确切活动和作用机理不明，还未形成完整的听觉理论，但这方面已引起了很多声学工作者的重视．
在语言和听觉范围内，基础研究导致很多重要医疗设备的生产：整个装到耳听道内的助听器；保护听力的耳塞，为声带损伤病人用的人工喉，语言合成器，为全聋病人用的触觉感知器和人工耳蜗等等．
除了助听、助语设备外，声学在医学中还有很多可以应用的方面，但发展都很不够或根本未发展，特别是在治疗方面．有迹象说明低强度超声可加速伤口愈合，同时施用超声和 X射线可使对癌症的辐射治疗更加有效，超声辐射可治愈脑血栓等，但这些都未形成常规的治疗手段．
超声检查体内器官，并加以显示的方法有广泛的应用，声波可透过人体并对体内任何阻抗的变化灵敏(折射、反射)，因此超声透视颅内、心脏或腹内的某些功效远比 X射线优越，而且不存在辐射病，但使用时也有局限．超声全息用于体内无损检测的技术则尚待发展．
声学与环境
当代重大环境问题之一是噪声污染，社会上对环境污染的意见(包括控告)有一半是噪声问题．除了长期在较强的噪声(90dB以上)中工作要造成耳聋外，不太强的噪声对人也会形成干扰．例如噪声级到70dB，对面谈话就有困难，50dB环境下睡眠休息已受到严重影响．近年来，对声源发声机理的研究受到注意，也取得了不少成绩．
噪声控制中常遇到的声源功率范围非常大，这也增加了噪声控制工作的复杂性．例如一个大型火箭发动机的噪声功率可开动一架大型客机，而大型客机的噪声功率可开动一辆卡车．噪声污染是工业化的后果，而降低噪声又是改善环境、提高人的工作效率、延长机器寿命的重要措施．
环境科学不但要克服环境污染，还要进一步研究造成适于人们生活和活动的环境．使在厅堂中听到的讲话清晰、音乐优美是建筑声学的任务．厅堂音质的主要问题是室内的混响，混响必须合适，有时还需要混响可变．实验证明，由声源到听者的直达声及其后50或100毫秒内到达的反射声对音质都有重要影响，反射声的方向分布也是很重要的因素，两侧传来的反射声似乎很重要，全面研究各种因素才能获得良好的音质．
音乐是声学研究最早注意的课题，今日则已开始进入新的境界．电子乐器和计算机音乐的问世，为作曲家和演奏艺术家开辟了新的创作天地．电子音乐合成器产生的乐音既可以模拟现有任何乐器的声音，也可以创造出从来未有过的新乐音．
除了次声外，声学对国防还有许多重要用途．海洋中除声以外的各种信号都很难传到几米之外，因此利用回声探测水下物体，如潜艇、海底、鱼群、沉船等是最有力的手段．夜半钟声到客船
——谈声音和波的传播
月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠．
姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船．
这是唐朝人张继写的诗《枫桥夜泊》．张继是天宝十二年（公元753年）的进士，他作的诗传世的不多，在诗坛上也不算第一流的大家，但他的这首诗却入选在历朝历代的唐诗选中，成为脍炙人口的绝唱．
对于这首诗，历史上有不少人评论，都认为很美．宋朝欧阳修在他的《诗话》中却提出了一个问题，他说：“唐人有人云：半夜钟声到客船，说者亦云句则佳矣，其如三更不是打钟时．”欧阳修肯定了诗句之佳，然而三更是否打钟时，颇引起后人的一番议论．南宋初的王观国在《学林》中写道：“世疑半夜非钟声时，观国案，《南史》文学传丘仲孚，吴兴乌程人，少好学，读书常以中霄钟鸣为限．然则半夜钟固有之矣．”后来南宋叶梦得在他的《石林诗话》中说：“欧公尝病其半夜非打钟时，盖未尝至吴中．今吴中寺，实夜半打钟．”他们说明早在唐以前的南朝，晚在唐以后的南宋，苏州一带都有半夜打钟的习俗．欧阳修的指责，不过是少见多怪而已．
与此同时，人们还找出在唐诗中谈到半夜钟声的诗，张继而外，还大有人在．如比张继早的张说，就在《山夜闻钟》诗中有：“夜卧闻夜钟，夜静山更响．”在于鹄的《送宫人入道归山》诗中有：“定知别后宫中伴，应听维山半夜钟．”白居易有：“新秋松影下，半夜钟声后．”温庭筠有：“悠然旅思频回首，无复松山半夜钟．”陈羽有：“隔水悠扬午夜钟．”
读着这许多诗句，我们可以想象，那悠扬的夜半钟声，可以从山上传到客船，可以隔河传到彼岸．更进一层，在皇甫冉的诗句里有：“秋水临水月，夜半隔山钟．”这使我们可以想象那悠扬的钟声甚至可以隔着一座山传过来．
唐诗中不仅有这么多的诗写到半夜钟、夜半钟、午夜钟，还有写到夜间的笛声、琴声．如于鹄有：“更深何处人吹笛，疑是孤吟寒水中．”白居易有：“江上何人夜吹笛？声声似忆故园春．”白居易还有一首著名的长诗《琵琶行》诗句开头几句用“秋索索”、“江浸月”交代了秋天和月夜的背景，然后说：“忽闻水上琵琶声”，再就是“寻声暗问弹者谁”，说明白居易同那位弹琵琶的人还是隔着一段距离的，所以需要“寻声暗问”，最后才得以“千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面”，才有“同是天涯沦落人，相逢何必曾相识”的一段故事．在唐诗中很少有人写白昼、正午的钟声、笛声、琴声．这绝不是单纯为了追求优美的词句而“递相沿袭”．宋代人说“恐必有说耳”，意思是说：这么多人写半夜钟声，怕自有它的道理．从张继的“枫桥夜泊”到现在已有1200多年了，在这段漫长岁月中，科学的发展证实张继等人的写法非常符合科学道理．在这许多诗句中，概括了一个科学事实：夜间的声音传得远．
夜间声音为什么会传得远呢？一种说法是：夜深人静了，背景噪音小了，人更易于分辨远处传来的声音．这当然是一个因素，但它不是最主要的原因，这得从声音是怎样地传播说起．
首先，声音是声源的振动扰动了空气，扰动以波的形式往出传．设想声源是地面上空的一个点，空气中的波是以它的密度不同往外传递，如果空气中各点的声速是相同的，由这个点传出的声波的波前是一个球面，声音传播的方向认为是和波前垂直的方向即半径的方向．现在设声音在大气中不同高度传播速度不同，这时波前就不再保持球面，而发生畸变；相应的，声音传播方向也不再是球半径的方向，而是拐了弯，这种声音传播道路拐弯的现象，也称为声折射现象．白天同夜间，声音传播远近不同，就是由这个折射现象产生的．
其次，在地面附近空气中，声速c（m／s）和温度t（℃）的关系，可近似表为
c＝（331.45＋0.61t／℃）m·s-1
就是说在地面上温度每升高一度，声速增加约0.61米／秒．
我们人类活动在贴近地面的大气里，在高度20千米以下，大气的温度变化十分复杂．白天，由于地面接受太阳辐射温度升高，靠近地面大气层比稍高的气层温度高，也就是说近地声速大于高空．这时声音传播路径折向高空，在适当的地方还可以形成声静区，即对远处发出的什么声音都听不见（图1（a））．这时，由于声传播路径折射向高空，如果坐在气球上便会听到格外清晰的气球下面地面的发声，坐在气球里的张继也许会来上一句“正午钟声到气球”．在夜间，靠近地面空气逐渐冷下来了，上空的气温相对高，结果高空声速比地面大，因而声音会向地面折射（图1（b））．这就是夜间声音相对远的道理．在寒冷的天气，尤其在结了冰的湖面或未结冰的水面上，即使在白天，由于地面温度低，声音向地面折射的效果也十分明显．“月落乌啼霜满天”，在诗里张继写的是晚秋天气，不仅是夜半钟声，而且是晚秋天气的夜半钟声，不就格外清晰了吗？真可谓“秋声半夜真”（转引自钱钟书《谈艺录》）．可见唐代诗人观察得多么仔细．由于“秋”和“半夜”这双重的因素加在一起，皇甫冉的诗句：“秋水临水月，夜半隔山钟”就显得非常现实了，只有在这样的条件下，声音才能通过折射从山那边传过来．现在，住在闹市区的人大概都有这样的体验，对马路车辆行驶造成的讨厌的噪声，白天除了临街的楼房外，大多感受不到，而到深夜，即使只有一辆车驶过，也会搅得你睡不好觉，甚至隔几座楼还可以听到，可以说是“夜半噪声扰眠床”吧，它和“夜半钟声到客船”是同样的道理．
用现代科学的方法研究声音，大约在张继《枫桥夜泊》诗后的1000年．那时，在欧洲有一种说法：“英国的听闻情况比意大利好．”1704年，两位认真的人：一位是英国牧师 W．德勒，一位是意大利人阿韦朗尼，他们合作对两地的声音传播情况进行了实测，结果证实两国的声音传播情况差别不大．较早测量声速的是1636年法国人M．梅森，而后于1738年，法国科学院测得了比较准确的声速．
谈到大气中声音的传播，我们应当提到清朝的康熙皇帝爱新觉罗·玄烨（1654～1722年）．他是一位既聪明又博学的政治家．在他的随笔《几暇格物编》中，记载了一则他所做的关于枪声的实验，题目是“雷声不过百里”．他说：“朕以算法较之，雷声不能出百里．其算法：依黄钟准尺寸，定一秒之重线，或长或短，或重或轻，皆有一定之加减．先试之铳炮之属，烟起即响，其声益远益迟．得准比例，而后算雷炮之远近，即得矣．朕每测量，过百里虽有电而声不至，方知雷声之远近也．朕为河工，至天津驻跸，芦沟桥八旗放炮，时值西北风，炮声似觉不远，大约将二百里．以此度之，大炮之响比雷尚远，无疑也．”从玄烨的话里，看出他做实验很精细．所说的“黄钟”是古时一个标准音阶，它的律管长九寸径九分，可以当作标准长度．至于定1秒之重线，很可能使用的单摆摆长周期为1秒．定好了量测时间的标准，后面的测量就不难进行了．他的实验，和大致在同时代法国科学院于1738年测声速的办法差不多．只不过玄烨没有提出声速的概念，而得到的是比例的概念，玄烨说的“得准比例”，便是现今单位时间内声波走的距离，也便是声速．可惜他未记下得到的比例是多大．
关于声的折射现象，到了19世纪，欧洲学者才定量地研究了温度梯度与声折射效应的关系．后来，人们逐渐认识到，要了解大气中声折射的复杂现象，就得要有一张声速沿高度变化的图．即声速作为距地面高度的函数关系．据现在人们的实测和理论计算，这个函数关系简略地可表为图2．从图2我们可以解释许多大气中声音传播的有趣现象．我们看到从B点到地面数千米内，白天到晚上速度梯度相反．它可以解释地面声音晚上比白天传得远的原因，已如前面所说．
我们还看到，这条曲线拐了几个弯．注意声速局部极小处C点，在这个高程上发声，任何方向的声音都会折射弯向水平．因为从C点往上看，它的梯度正好和夜间地面上声速梯度一样，从C往下看，也是远离C的高度声速变大，所以无论怎样，声音都会弯向过C的水平线．就是说，这个高程，声音传得特别远，称为声道．而具有声速极大值的D点，则相反，当声音传播接近它时，有一部分会折射返回声波来的那一侧，犹如波的反射．
夏天打雷，总是在闪电之后．闪电只是一瞬间的事，也许不到千分之一秒．可是一次闪电之后，往往雷声隆隆不绝，要持续好一段时间．这原因就是由于沿高度声音反射，有时来回若干次，就像在山谷中喊一嗓子听到的不断回声．事实上，夏天雷雨前，声速分布比图2要复杂得多．这时由于近地的风、云，声速分布不仅沿高度变化，沿水平也变化，会造成极复杂的声折射现象．
在第一次世界大战时，发现了一个奇怪现象．一门不断发射的大炮，当有人驱车从数百千米外的远方驶向它时，起初听到炮声隆隆，但驶得更近时，在一段路上却听不到炮声．原因是，起初听到的炮声是大气反射的波，更近些是静区，再靠近又听到从大炮直接传来的声波．
风对声音的传播是有影响的，声音的速度在顺风和逆风时不同．顺风时，是静止空气中声速c加上风速，而逆风时要减去风速．但是风速沿不同高度的分布是增加的，而且近似地按指数增加．高空风速大，贴近地面小，于是逆风时，高空声速小于地面声速；顺风时高空声速大于地面声速，这样，在刮风时，顺风时声音的折射犹如夜间，而逆风声音折射犹如白天．这就是为什么在刮风时听人讲话，站在下风处听得格外清楚，也就是荀子在《劝学》中所说的：“顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰”的道理．
前面谈到的玄烨所做的声速实验，的确很仔细，他甚至没有忽略他在天津听到芦沟桥炮声时刮的是西北风，可见他已经意识到风对声音传播会产生影响．他当时处于下风，所以听得较远．然而夏天打雷的时候，恰好天空温度较低，声音一般向天空折射，玄烨所以听不到超过百里以外的雷声，很可能他是处于声静区．听到声音与否，不仅同雷炮二者发声的能量有关，还同听者所处的地方和气象条件有关．设想玄烨听炮声是处于上风头，听到的炮声未必会比雷声距离远．所以还不能就一般地说：“大炮之响比雷尚远，无疑也．”
声在水中的传播也类似于在空气中的传播．二次大战中发现了海水深层存在声道，在那里声波可以传播数千千米．这个现象受到很大重视，因为用它可以监视敌方潜水艇的动态，它至今还是水声学技术应用的重要课题．
声在固体中传播要复杂一些，但也无非是折射反射现象．近代精密仪器可以测出在地球另一边发生的地震和核爆炸．依靠多点测量可以推算它的大小和准确位置．
利用人工爆炸，声在固体中传播的折射、反射，并收集这些讯号加以分析，还可以用于地质探矿．既然波的传播和速度有关，而速度又和介质的密度有关，所以收集各个方向传来的声波可以从中分析出介质的密度．这种技术的应用称为声全息．
要深入了解这些技术的细节，在力学学科中有一个研究方向，称为分层介质或不均匀介质中的波和波动问题的反问题．声音是一种波，光也是一种波，在不均匀介质中，光波也会折射，它们都是同一个道理．“海市蜃楼”现象就是光折射造成的．
“夜半钟声到客船”是1200多年前的诗句，诗句概括的科学事实不断为后来的科学发展所证实．人类对自然的认识逐渐进步着，我们沐浴在科学发展的薰风化日之中．当我们反复吟诵这优美的诗句时，又怎能不叹服这诗句的语言美和科学美的完整结合．千年来日益发展的科学技术，不正是对这诗句作更为精细详尽的注解吗？典型例题
张明和王红欲测一段铁路的长，但没有合适的刻度尺，他们查表知道声音在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为5000m/s，于是张明站在欲测铁路的一端，王红站在另一端，张明用锤子敲击一下铁轨，王红在另一端听到两次响声，两次声响的时间间隔为2s，求这段铁路有多长？
选题目的：通过本题教会学生根据声音的传播速度分析生活现象．
错解：
错解分析：产生错误的原因：（1）不懂声音传播的物理过程，不知道为什么能听到两次声音；（2）误认为声音在铁轨中传播的时间为2s．
分析：声音在铁轨中传播的速度大于在空气中的速度，故能听到2次声音，2s是声音在空气和铁轨传播的时间差．
正确解法：设铁路长为s，则声音在空气中和铁轨中传播的时间分别为：
，
∴
∴．
答：这段铁轨的长度为729.6m．回 声
回声是我们日常生活中常见的一种声现象。声波在传播过程中，碰到大的反射面(如建筑物的墙壁等)在界面将发生反射，人们把能够与原声区分开的反射声波叫做回声。人耳能辨别出回声的条件是反射声具有足够大的声强，并且与原声的时差须大于0.1s，当反射面的尺寸远大于入射声波长时，听到的回声最清楚。
关于回声的应用，声呐装置可谓典型。课本中介绍的用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位，都是由不同功能的声呐装置完成的。
1912年，英国大商船“泰坦尼克”号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。这次大的海难事件引起了全世界的关注，为了寻找沉船，美国科学家设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪，用它在船上发出声波，然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。测量发出信号和接收信号之间的时间，根据水中的声速就可以计算出障碍物的距离和海的深浅。第一台回声探测仪于1914年成功地发现了3km以外的冰山。实际上这就是现在被广泛应用于国防、海洋开发事业的声呐装置的雏形。
第一次世界大战时，德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只，几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下，看不见，摸不着，一时横行无敌。于是利用水声设备搜寻潜艇和水雷就成了关键的问题。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐，1918年在地中海首次接收到(2～3)km以外的潜艇回波。这种声呐可以向水中发射各种形式的声信号，碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理，除掉干扰，从而显示出目标所在的方位和距离。
第二次世界大战期间，由于战争需要，声呐装置更趋完善。战后，人们开始实验使用军舰上的声呐探测鱼群。不但测到了鱼群，而且还能分辨出鱼的种类和大小。人们在此基础上研制出各种鱼探机，极大地促进了渔业的发展。
回声在地质勘探中也有广泛的应用。例如在石油勘探时，常采用人工地震的方法，即在地面上埋好炸药包，放上一列探头，把炸药引爆，探头就可以接收到地下不同层间界面反射回来的声波，从而探测出地下油矿。
在建筑方面，设计、建造大的厅堂时，必须把回声现象作为重要因素加以考虑。在封闭的空间里产生声音后，声波就在四壁上不断反射，即使在声源停止辐射后，声音还要持续一段时间，这种现象叫做混响。混响时间太长，会干扰有用的声音。但是混响太短也不好，给人以单调、不丰满的感觉。所以设计师们须采取必要的措施，例如，厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等，以获得适量的混响，提高室内的音质。揭开世界各地“自然音乐”之迷
夏威夷的音乐沙
在夏威夷群岛的哈那累伊沙滩上，有一片绵延800多米，高达18米的沙丘，由珊瑚、贝类及砂粒堆积起来，每当人们迈步在沙丘上时，就会听到脚下发出动听的音乐。如果用两手抓起一把沙子用力磨擦，手中的沙子也会发出奇妙的声音来。据科学家分析，这是由于这里的沙子被海水和雨水打湿以后，随着水分的不断蒸发，产生振动，而沾在沙子表面的空气薄层就在振动的情况下产生音响，于是就发出了节奏不同、音色各异的音乐。
墨西哥的音乐山
此山位于墨西哥的索那拉州，是一座既没人烟，又不长树的山。上得此山，懂音乐的人先在山石上叩击，就能确定音阶，然后拉开架势打奏，就可奏出打击乐。但音乐山不仅如此，所发出的乐声种类，简直比一个交响乐队的乐音还复杂。沿山叩击过去，一路抑扬顿挫，千变万化，如果多人叩击，就能演奏出雄壮的进行曲。更为奇妙的是，有时人们没有去叩击它，在自然风的作用下，它也能演奏出奇妙的音乐。音乐山的奥妙，经地质学家考证，认为这是一座死火山，山上到处是洞穴裂缝，当人们叩击它或是狂风吹进这些洞穴裂缝时，就会发出各种不同的声音。
委内瑞拉的音乐河
在委内瑞拉东部，有一条常发出优美动听、音律变化无穷的“音乐河”。经科学家考察认为，因为这条河流被许多岩洞中的奇岩阻隔，分成无数条涓涓细流，然后穿出将近300米的奇岩层，在细流穿出各种岩层时，由于涧缝宽窄不一、水速快慢不同，就发出了各种奇异的声响，宛如一曲曲交响乐。
埃及的音乐柱
在埃及的特本城有一根门柱，每当太阳初升时，它就会奏出像管风琴一样的乐声。科学家们经过研究后认为，这是一种热胀冷缩的物理现象。由于该门柱距今年代久远，中间有许多大小空洞，夜晚温度下降时，空洞中潜藏的空气收缩，等到早上太阳突然照晒时，空洞中的空气迅速受热膨胀，由柱子上的小缝隙拥挤向外，就发出了声响奇特、旋律各异的乐声。
突尼斯的音乐泉
在非洲突尼斯的临犹莱山上，有一个“音乐泉”。在泉旁，人们可以听到一支支曲调丰富、不断变化的乐曲。经有关专家考察发现，“音乐泉”的出水处，挡着一块千孔百洞的空心岩石，泉水流到那里后被分离成无数条细流，这些有着喷射力的细流冲击着空心岩壁，就汇成了一首首连绵不断的乐曲。超音速时代
第二次世界大战后期，战斗机的最大速度，已超过每小时700公里．要进一步提高速度，就碰到所谓“音障”问题．声音在空气中传播的速度，受空气温度的影响，数值是有变化的．飞行高度不同，大气温度会随着高度而变化，因此当地音速也不同．在国际标准大气情况下，海平面音速为每小时1227.6公里，在l1000米的高空，是每小时1065.6公里．时速700多公里的飞机，迎面气流在流过机体表面的时候，由于表面各处的形状不同，局部时速可能出700公里大得多．当飞机再飞快一些，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧增．
这种“音障”，曾使高速战斗机飞行员们深感迷惑．每当他们的飞机接近音速时，飞机操纵上都产生奇特的反应，处置不当就会机毁人亡．第二次世界大战后期，英国的"喷火"式战斗机和美国的"雷电"式战斗机，在接近音速的高速飞行时，最早感觉到空气的压缩性效应．也就是说，在高速飞行的飞机前部．由于局部激波的产生，空气受到压缩，阻力急剧增加．"喷火"式飞机用最大功率俯冲时，速度可达音速的十分之九．这样快的速度，已足以使飞机感受到空气的压缩效应．为了更好地表达飞行速度接近或超过当地音速的程度，科学家采用了一个反映飞行速度的重要参数：马赫数．它是飞行速度与当地音速的比值，简称M数．M数是以奥地利物理学家伊·马赫的姓氏命名的．马赫曾在19世纪末期进行过枪弹弹丸的超音速实验，最早发现扰动源在超音速气流中产生的波阵面，即马赫波的存在．M数小于1，表示飞行速度小于音速，是亚音速飞行；M数等于1，表示飞行速度与音速相等；M数大于 1，表示飞行速度大于音速，是超音速飞行．
第二次世界大战后期，飞行速度达到了650－750公里/小时的战升机，已经接近活塞式飞机飞行速度的极限．例如美国的P-5lD"野马"式战斗机，最大速度每小时765公里，大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中，飞得最快的了．若要进一步提高飞行速度，必须增加发动机推力但是活塞式发动机已经无能为力．航空科学家们认识到，要向音速冲击，必须使用全新的航空发动机，也就是喷气式发动机．
二战末期，德国研制成功Me-163和 Me-262新型战斗机，投入了苏德前线作战．这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机，具有后掠形机翼．前者装有1台液体燃料火箭发动机，速度为933公里/小时；后者装2台涡轮喷气发动机，最大速度870公里/小时，是世界上第一种实战喷气式战斗机．它们的速度虽然显著超过对手的活塞式战斗机，但是由于数量稀少，又不够灵活，它们的参战，对挽救法西斯德国失败的命运，实际上没有起什么作用．
德国喷气式飞机的出现，促使前反法西斯各国加快了研制本国喷气式战斗机的步伐．英国的"流星"式战斗机很快也飞上蓝天，苏联的著名飞机设计局，例如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等飞机设计局，都相继着手研制能与德国新式战斗机相匹敌的飞机．
米高扬设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机，它采用复合动力装置，由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成．在高度7000米时，这种发动机产生的总功率为2800马力，可使飞行速度达到825公里/小时．1945年3月3日，试飞员杰耶夫驾驶伊-250完成了首飞．伊250在苏联战斗机中，是飞行速度率先达到825公里/小时的第一种飞机．它进行了小批量生产．
苏霍伊设计局研制出苏-5试验型截击机，也采用了复合动力装置．1945年4月，苏-5速度达到800公里/小时．另一种型号苏-7，除活塞式发动机外，还加装了液体火箭加速器（推力300公斤），可短时间提高飞行速度．拉沃奇金和雅科夫列夫设计的战斗机，也安装了液体火箭加速器．但是，用液体火箭加速器来提高飞行速度的办法并不可靠，其燃料和氧化剂仅够使用几分钟；而且具有腐蚀性的硝酸氧化剂，使用起来也十分麻烦，甚至会发生发动机爆炸事故．试飞员拉斯托尔古耶夫，就在一次火箭助推加速器爆炸事故中以身殉职．在这种情况下，苏联航空界中止了液体火箭加速器在飞机上的使用，全力发展涡轮喷气发动机．
涡轮喷气发动机的研制成功，冲破了活塞式发动机和螺旋浆给飞机速度带来的限制．不过，尽管有了新型的动力装置，在向音速迈进的道路上，也是障碍重重．当时，人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数MO.9空中时速约950公里时，出现的局部激波会使阻力迅速增大．要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力．更严重的是，激波能使流经机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难．同时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰．这些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁．
空气动力学家和飞机设计师们密切合作．进行了一系列飞行试验，结果表明：要进一步提高飞行速度，飞机必须采用新的空气动力外形，例如后掠形机翼要设法减薄．前苏联中央茹科夫斯基流体动力研究所的专家们，曾对后掠翼和后掠翼飞机的配置型式，进行了大量的理论研究和风洞试验．由奥斯托斯拉夫斯基领导进行的试验中，曾用飞机在高空投放装有固体火箭加速器的模型小飞机．模型从飞机上投下后，在滑翔下落过程中，火箭加速器点火，使模型飞机的速度超过音速．专家们据此探索超音速飞行的规律性．苏联飞行研究所还进行了一系列研究，了解在空气可压缩性和气动弹性作用增大下，高速飞机所具有的空气动力特性．这些基础研究，对超音速飞机的诞生，都起到了重要作用．
美国对超音速飞机的研究，主要集中在贝尔X-1型“空中火箭”式超音速火箭动力研究机上．研制X-l最初的意图，是想制造出一架飞行速度略微超过音速的飞机．X-l飞机的翼型很薄，没有后掠角．它采用液体火箭发动机做动力．由于飞机上所能携带的火箭燃料数量有限，火箭发动机工作的时间很短，因此不能用X-1自己的动力从跑道上起飞，而需要把它挂在一架B-29型“超级堡垒”重型轰炸机的机身下，升入天空．
飞行员在升空之前．已经在X-l的座舱内坐好．轰炸机飞到高空后，象投炸弹那样，把X-l投放开去．X-l离开轰炸机后，在滑翔飞行中，再开动自己的火箭发动机加速飞行．X-1进行第一次空中投放试验，是在1946年1月19日；而首次在空中开动其火箭动力试飞，则要等到当年12月9日才进行，使用的是X-l的2号原型机．
又过了大约一年，X-l的首次超音速飞行才获得成功．完成人类航空史上这项创举的，是美国空军的试飞员查尔斯．耶格尔上尉．他是在1947年10月14日完成的．24岁的查尔斯·耶格尔从此成为世界上第一个飞得比声音更快的人，使他的名字载入航空史册．那是一次很艰难的飞行．耶格尔驾驶X-l在12800米的高空，使飞行速度达到1078公里/小时，相当于M1.015．
在人类首次突破“音障”之后，研制超音速飞机的进展就加快了．美国空军和海军在竞创速度记录方面展开了竞争．1951年8月7日，美国海军的道格拉斯 D.558-II型“空中火箭”式研究机的速度，达到M1.88．有趣的是，X-l型和D.558-II型，都被称为“空中火箭”． D.558-II也是以火箭发动机为动力，由试飞员威廉·布里奇曼驾驶．8天之后，布里奇曼驾驶这架研究机，飞达22721米的高度，使他成为当时不但飞得最快，而且飞得最高的人．接着，在1953年，“空中火箭”的飞行速度，又超过了M2.0，约合2172公里/小时．
人们通过理论研究和一系列研究机的飞行实践，包括付出了血的代价，终于掌握了超音速飞行的规律．高速飞行研究的成果，首先被用于军事上，各国竞相研制超音速战斗机．1954年，前苏联的米格-19和美国的F-100“超佩刀”问世，这是两架最先服役的仅依靠本身喷气发动机即可在平飞中超过音速的战斗机；很快，1958年F-104和米格-21又将这一记录提高到了M2.0．尽管这些数据都是在飞机高空中加力全开的短时间才能达到，但人们对追求这一瞬间的辉煌还是乐此不疲．将“高空高速”这一情结发挥到极致的是两种“双三”飞机，米格-25和SR-71，它们的升限高达30000米，最大速度则达到了惊人的M3.0，已经接近了喷气式发动机的极限．随着近年来实战得到的经验，“高空高速”并不适用，这股热潮才逐渐冷却．
超音速飞机的机体结构，同亚音速飞机相当不同：机翼必须薄得多；关键因素是宽高比，即机翼厚度与翼弦的比率．以亚音速的活塞式飞机来说，轰炸机的宽高比为17％，歼击机是14％；但对超音速飞机来说，厚弦比就很难超过5％，即机翼厚度只有翼弦的二十分之一或更小，机翼的最大厚度可能只有十几个厘米．超音速飞机的翼展（即机翼两端的使离）不能太大，而是趋向于较宽较短，翼弦增大．设计师们想出的办法之一，是将机翼做成三角形，前缘的后掠角较大，翼根很长，从机头到机尾同机身相接（如幻影-2000）．另一个办法，把超音速机翼做得又薄又短，可以不用后掠角（如F-104）．
由上可以知道，根据一架飞机的外形，我们就基本上可以判断出它是超音速还是亚音速的飞机了．
摘自http://it.马赫数与音速
马赫数，也称“马氏数”、“M－数”，因奥地利物理学家马赫而得名．飞行器在空气中的运动速度与该高度远前方未受扰动的空气中的音速的比值，称飞行 马赫数．气流速度与音速的比值，称气流马赫数．如果流场中的各点速度不同，那么某一点的流速与该点音速的比值称为当地马赫数（局部马赫数）．马赫数是一个无量纲的数．马赫数越大，介质的压缩性的影响越显著．当飞行器当地马赫数M达到1时，形成激波，造成所谓“音障”．当地马赫数M小于1而接近1称“亚音速”，当地马赫数M大于1称“超音速”．
音速，也称“声速”，是声波在介质中的传播速度．它同介质的性质和状态（如温度）有关．在0℃时，海平面空气中音速为每小时1192．9千米，每升高1℃ 音速约增加每小时2．16千米．水中音速约为每小时5184千米．钢铁中音速约为每小时1．8万千米．
由此可见，马赫数和音速不能混为一谈，马赫数也不能简单地换算成“每小时××千米”，因为在不同气象条件下、在不同高度，音速是不同的，所以同一速度在不同气象条件下、在不同高度，马赫数是不同的．从马赫数可以十分清楚了解飞行器速度的状况———是亚音速，还是超音速，甚至是高超音速．因此，有时用马赫数表示速度的大小是很合适的．
应该指出的是，现在不少报刊说“这种飞机的速度可达到×马赫”或“这种飞机的速度可达到×M”．这种表述是不正确的，因为马赫数是无量纲的．正确的表述是“这种飞机可达到马赫数×”或“这种飞机可达到M－数×”，或者干脆写作“这种飞机可达到M×”．
摘自（国防报 2001年01月03日 第3版）教学目标
1、 知道声音是由物体振动发生的。
2、知道声音传播需要介质，声音在不同介质中传播的速度不同，知道声音在空气中的传播速度。
3、 知道回声现象和回声测距离。重点难点提示
重点：声音产生和传播，对此，教师可以多举实例，让学生容易理解接受。
难点：回声测距离。对此可以利用典型例题让学生理解声速，回声等知识点全面把握。大气声学
研究大气中声波(包括可闻声、次声、超声)的产生机制和声波在空气中的传播规 律及应用的学科，是大气物理学的一个分支。大气声学的研究内容主要包括：声波衰 减和异常传播现象、声波反射、折射与衍射等。
大气中产生声波的源地称声源，分为人工声源与自然声源。人们说话或开动机器、触发爆炸等产生的声波即为人工声源， 而自然界的地震、闪电、海浪等发出声波则是自然声源。声波分为可闻声波、次声与 超声波。人耳是灵敏的声波接收器，但由于大气中的声波频率范围很宽广，正常人的 耳朵大约能够听到频率为16—２0000赫兹的声波，这个频段的声波称可闻声波。低于 16赫兹的声波称次声，例如地震、强风暴、飞行火箭等可发出次声，海水中的水母能 接收次声波。高于２0000赫兹的声波称超声波例如超声探测仪、医疗仪可产生超声波， 蝙蝠、猎狗、猫等能听到某些超声波。什么是回声
当声波碰到一个障碍物(如悬崖)时，它会弹回来，我们会再听到这个声音．这种反射回来的声音称为回声．在户外空旷的地方，回声比较模糊，因为声音的震动会向四处散开，能量会散失．而在一个密闭的空间里(如隧道)，反射的声音不会跑掉，所以回声很大．
1、回声和声学
声学是研究房子的形状和发出声音的物质，对声音的品质有何影响的学问．声学在音乐厅和剧院是很重要的，因为在这些地方，声音必须被听得很清楚．
如果在墙壁和墙壁之间有太多回声来回地弹来弹去，那么观众就会听到一大堆混乱的杂音．这就称为交混回响．为了减少交混回响，音乐厅可以建造成特殊的形状，并用木材这类吸音效果好的质料来建造．
2、回声的实验
研究回声最好的地方是一片石墙(如悬崖)的附近．如果你面对悬崖大声叫，你的声音会传到悬崖再反射回来．如果声音是从悬崖的不同部分反射回来的，你就可以听到好几个回音，就好像有好几个人在回答你．
3、海底的回声
回声可以用来测鱼群、潜水艇和沉到海底的船．有些船上装有回声测深器，这种仪器会把声波送到海里．而回声传回船上所花的时间，可以用来算出船下任何物体的形状和位置．它也可以用来画出海床的深度和轮廓．
这种技术称为声纳，意思是声音的航行和测距．声纳是很灵敏的，它可以分辨一条大鱼和一群小鱼．
4、动物的回声
蝙蝠会发出尖锐的叫声，再用灵敏的耳朵收集周围传来的回声．回声会告诉蝙蝠附近物体的位置和大小，以及物体是否在移动．这种技术称为回声定位法．它可以帮蝙蝠在黑暗中找到方向以及捕捉猎物(如飞行中的昆虫)．
蝙蝠尖锐的回声我们是听不到的，但蝙蝠发出的其他声音有些是我们能听得到的．声音会"跳"吗
声音不但会"爬行"，而且还会"跳跃"呢！
1921年5月9日，苏联的莫斯科近郊发生了一次大爆炸。据调查，在半径70公里范围内，人们清清楚楚地听到了"轰隆轰隆"的爆炸声；但是从半径70公里到半径160公里的范围内，人们却什么也没有听到；奇怪的是，从半径160公里以外一直到半径300公里的远方，人们又听到了爆炸的轰鸣声。
这真是怪事！声音怎么会"跳"过中间这片地区呢？物理学家发现，声音有一种"怪癖"，它在空气中爱拣温度低、密度大的道路走。当遇到温度高、密度小的空气，声音便会向上拐弯到温度较低的空气中去。如果某一个地区，地面附近的气温变化比较复杂，这儿温度高，那儿温度低，声音经过的时候，一会儿拐到高空，一会儿又往下拐，这样上上下下，就形成了上面所说的那种声音"跳"动的现象。
安徽省合肥市新建的长途电话大楼，楼顶耸立着一座塔钟。这塔钟准时打点，钟声悦耳，响遍全市。但是住在远郊的居民听到的钟声，有时候清晰，有时候模糊，有时正点，有时"迟到"。这是塔钟的失误吗？不是，这也是声音的"怪癖"--爱走气温低、密度大的道路引起的。天长日久，社员们得出一条经验：平日听不见或听不清钟声，一旦突然听得很清楚，就预兆着天要下雨了，或正在下雨呢！这是因为这时空气湿度大，湿空气比干空气的密度大，容易传播声音的缘故。
传说有这样一个有趣的故事：从前有一位住在古寺附近的老人，他虽然不识字，却有识别天气变化的本领。后来老人快要死了，乡邻们要求他把"预测风雨"的秘诀留下，以便今后安排农事。老人同意了，但是他只说了一句话："远寺钟声清，不用问天公"。说完便咽气了。当时人们都不明白这句话的意思。随着科学的发展，人们逐渐懂得了其中的秘密。原来，这位老人已懂得钟声清晰程度跟天气变化的关系了。典型例题
在一个长931m注满水的铁管的一端敲一下，在另一端听到了三次声音．第一次和第二次间隔0.4s，第二次和第三次间隔2.1s，当时空气中的声速为340m/s，求在铁管中和水中的声速各是多少？
选题目的：通过本题提高学生运用声音在不同介质的传播速度知识与公式来解题的能力．
分析：敲铁管的一端，声音同时在铁、水和空气中传播．由于在这三种介质中声音传播的速度关系为，所以在另一端听到三次声音，第一次由铁传来，第二次由水传来，第三次是由空气传来的．两次声音的时间间隔为声音在不同介质传播的时间之差．
解：设铁管长为s，则 代入数值
解方程组得
答：声音在铁中传播速度为3910m/s，在水中传播速度为1459m/s．声音在海洋中的传播
战争一结束，BT数据库就为阿瑟斯坦·斯比尔霍斯（Athelstan Spilhaus）构思已久的各种基础海洋研究提供了依据。1946年，美国海军创立了海军研究局，后来成了海洋声学研究的最早创立者，于是科学家们恢复了他们对影响水下声音信号传播条件的研究。
许多因素影响到声音在水下会传播多远，持续多长时间。其中之一，海水颗粒会反射，分散和吸收某种频率的声音——正如某种波长的光会被大气中特殊类型的颗粒反射，分散和吸收一样，海水吸收的声音量是蒸馏水吸收的30倍，海水中的某种化学成分（如镁硫酸盐和硼酸）会使某种频率的声音衰减。研究人员还发现波长较长的大都可以穿过小颗粒的低频声音，一般不会因吸收或分散而减少，因而传播较远。
这个时间表表明了导致人们通过声音海洋地理学的研究，对地球海洋的了解不断加深的基础研究的发展历程。
1490年，达·芬奇注意到轮船的声音在水下传播得很远。
1687年，牛顿在《数学的自然法则》一书中，发表了第一个声音传播的数学理论。
1826年，瑞典物理学家丹尼尔·克拉顿(Daniel Colladon)和法国数学家查尔斯·斯特姆(Charles Sturm)m测量出声音在日内瓦湖每秒1435米的速度比声音在空气中的速度几乎快5倍。
1877年，瑞利（Rayleign）勋爵发表了声音理论，为现代声学奠定了理论基础。
1912年，瑞查得森（l. R. Richardson）在英国申请了水中回波定位仪的专利。
1914年，瑞格纳德·Ａ·泰森德（Reginald A. Tessenden）在美国申请了应用于回波定位的一种新型转换器的专利。
1919年，德国科学家理查德（H. lichte）提出理论：声波在水中遇到温度、咸度和压力的微小变化时会向上或向下折射。
1937年，阿瑟斯坦·斯比尔霍斯（Athelstan Spilhaus）制造了海水温度深度自动记录仪（BT）
对咸度、温度和压力对水下声速的影响的进一步研究产生了对海洋结构的奇妙洞察。一般来说，在海洋的水平分层中，声音在上层地区多受温度影响，而在下面的深层中，多受压力影响。海水表面是太阳光照暖的上层，其实际温度和厚度随季节不同而变化，在中纬地区，这一层一般是等温的，即这一整层的温度一般是一致的，因为海水被波浪、风和对流洋流的运动混合得很均匀；向下移动的穿越这一层的声音信号一般是以几乎不变的速度传播的，然后是称为温跃层的过渡层。这一层的温度随深度稳步下降，随着温度下降，声速也下降。然而，在海表约600到1000米（0.4到0.5海里）以下，温度的进一步变化就很小了（从此以下到海底的海水实际是等温的），在那一点影响声速的首要因素是不断增加的压力，它使声音加速。来自地下的情报
1800多年以前，在东汉的京城洛阳，有位著名的学者张衡，一天，他告诉大家：京城西边有的地方发生了地震。可是人们并未感觉到震动，谁也不肯相信。过了几天，送信的使者骑着快马带来了消息，果然那天在甘肃西部发生了地震。
是谁那样迅速地向张衡报告了地震的消息呢？不是别人，正是地震自己。
原来在发生地震的时候，从地震的发源地向四面传出了一阵阵波动，这种波动叫做地震波，地震波到了哪里，哪里就有震动。地震波跑的速度很快，有一种跑得特别快的叫做纵波，在地壳中传播的速度达到每秒五六千米；另一种跑得较慢的，在地壳中传播的速度也有每秒二三千米。要知道喷气式飞机的速度最快也不过每秒1／4千米左右，就可以想到地震波传播得是多么快了。
地震波传播的速度，和它是在什么物质中进行传播有关，物质的弹性愈强，地震波在其中传播的速度也愈快。当地震波传到地面时，还能激发地壳表面产生一种只能沿地壳表面传播的波动，叫做表面波，地震时造成地面各种破坏的多是由于这种波动。
表面波的速度也不慢，每秒有3000多米。
因此，一处发生了地震，在它周围的地区很快就会感到：愈是靠近地震发源地的地方，感到的震动愈强，愈远愈弱；地震的程度愈剧烈，所能影响的范围也愈大。
单凭人的感官来察觉地震波的传播是很不够的，当震动变得很微弱以后，人就不能发现了，这时用仪器才能测出。张衡在公元132年发明制作了世界上第一台地震仪，因此他能在一般人不能察觉的情况下得知什么方向发生了地震。
近代的地震仪不仅能实知震动的存在和来自何方，还能查出震动的强烈程度以及传播速度的变化。
有了这些资料，我们就能准确地找出地震发源地的所在。
地震的发源地通常是地壳发生断裂、塌陷或是有火山喷发的地方。
人为的原因也可以引起大地的震动，火车过时，附近尚感到震动，核武器爆炸当然更要引起震动了。因此，研究地震波传播的规律对国防有重要的意义。
地震波的研究还广泛应用于找矿以及其他需要了解地下情况的地方，因为地震波像光波一样在从一种物质进入另一种物质时会发生折射或反射。我们用爆炸人工制造地震，使地震波向地下传播，这时地震波就会有因地下岩石或矿体性质的不同而发生折射或反射的，遇到地下有裂缝、空洞等时也会改变前进的方向。我们将折射和反射上来的地震波用仪器接收下来，研究它在地下旅程中速度的变化和在多深的地方发生了折射和反射，就可以查明地下许多情况，帮助我们找到矿藏和提供其他方面所需要的资料。
地震波像探照灯一样，给我们照亮了地下的世界，使我们得到了来自地下的许多重要的情报。雷鸣的产生过程
伴随闪电而来的，是隆隆的雷声．听起来，雷声可以分为两种．一种是清脆响亮，象爆炸声一样的雷声，一般叫做“炸雷”；另一种是沉闷的轰隆声，有人叫它做“闷雷”．还有一种低沉而经久不歇的隆隆声，有点儿象推磨时发出的声响．人们常把它叫做“拉磨雷”，实际上是闷雷的一种形式．
闪电通路中的空气突然剧烈增热，使它的温度高达15000—20000℃，因而造成空气急剧膨胀，通道附近的气压可增至一百个大气压以上．紧接着，又发生迅速冷却，空气很快收缩，压力减低．这一骤胀骤缩都发生在千分之几秒的短暂时间内，所以在闪电爆发的一刹那间，会产生冲击波．冲击波以5000米/秒的速度向四面八方传播，在传播过程中，它的能量很快衰减，而波长则逐渐增长．在闪电发生后0.1—0.3秒，冲击波就演变成声波，这就是我们听见的雷声．
还有一种说法，认为雷鸣是在高压电火花的作用下，由于空气和水汽分子分解而形成的爆炸瓦斯发生爆炸时所产生的声音．雷鸣的声音在最初的十分之几秒时间内，跟爆炸声波相同．这种爆炸波扩散的速度约为5000米／秒，在之后0.1—0.3秒钟，它就演变为普通声波．
人们常说的炸雷，一般是距观测者很近的云对地闪电所发出的声音．在这种情况下，观测者在见到闪电之后，几乎立即就听到雷声；有时甚至在闪电同时即听见雷声．因为闪电就在观测者附近，它所产生的爆炸波还来不及演变成普通声波，所以听起来犹如爆炸声一般．
如果云中闪电时，雷声在云里面多次反射，在爆炸波分解时，又产生许多频率不同的声波，它们互相干扰，使人们听起来感到声音沉闷，这就是我们听到的闷雷．一般说来，闷雷的响度比炸雷来得小，也没有炸雷那么吓人．
拉磨雷是长时间的闷雷．雷声拖长的原因主要是声波在云内的多次反射以及远近高低不同的多次闪电所产生的效果．此外声波遇到山峰、建筑物或地面时，也产生反射．有的声波要经过多次反射．这多次反射有可能在很短的时间间隔内先后传入我们的耳朵．这时，我们听起来，就觉得雷声沉闷而悠长，有如拉磨之感．大雪后为什么很寂静
在冬天，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事 难道是人为的活动减少了吗
那么，为什么在雪被人踩过后，大自然又恢复了以前的喧嚣． 原来，刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能则被吸收掉了．从而导致自然界声音的大部分能均被这个表面层吸 收，故出现了万籁俱寂的场面．
而雪被人踩过后，情况就大不相同了．原本新鲜蓬松的雪就会被压实，从而减小了对声波能量的吸收．所以，自然界便又恢复了往日的喧嚣．典型例题
以下关于声音的说法中，正确的是（ ）
A．声音是由发声体的振动而产生的，振动停止发声停止
B．声音在空气中的传播速度保持340 m/s不变
C．声音可以在固体、液体、气体中传播，真空不能传声
D．小提琴的琴弦停止振动，仍有声音发出
选题目的：通过本题加深学生对声音的产生与传播介质知识点的理解．
分析：发声体都在振动，振动停止，发声停止．因此选项A正确，D错误．声音的传播需要介质，固体、液体、气体均可担当传播声音的介质，且在固、液、气中声音传播的速度由快到慢的顺序是：固体、液体、气体，声音在介质中速度的大小与温度也有关系，在空气中（15C）时，传播速度为340m/s，而在空气中（25C）时，传播速度为346m/s，因此，选项B错误，C正确．
答案：本题应选择AC.飞机是如何突破音障的
美国先进计划研究公司的研究工程师、加州理工学院访问学者罗斯曼回答：要讨论一个物体突破音障时究竟是怎么样的状况，就要先从物理描述着手．声音是一种传送速度有限的波，任何人都曾经有过先看见远处某个事件，再听到声音的经验，因此很清楚声波的传送速度是相对较慢的．在海平面水温22℃处，声波每秒行进345公尺(每小时770公里)．若某处温度下降，音速也会下降，所以一架飞在一万公尺高空的飞机(其周围温度约-45℃)，该处的音速是每秒295公尺(每小时660公里)．
由于声波的传递速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波．当物体速度增加到与音速相同时，声波开始在物体前面堆积．如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去，也就是冲破音障．
一个以超音速前进的物体，会持续在其前方产生稳定的压力波(弓形震波)．当物体朝观察者前进时，观察者不会听到声音；物体通过后，所产生的波(马赫波)朝向地面传来，波间的压力差会形成可听见的效应，也就是音爆．
摘自――面向决策科技信息网声音的反射
声音是一种波，它具有许多物理性质．这里介绍两点：一点是声波在空气里是沿直线前进的，并且具有一定速度，大约是每秒一百四十米左右．利用这一点可以测量距离．据后魏的《水经注》上记载，四世纪时有个建筑师名叫陈遵，受命建造江陵金堤．为了测量某高地的高度，他命一人在高处打鼓，另一人在低处测听，然后由磬速乘以时间等于距离的关系，算出了高度．据说那结果还相当准确，出色地完成了筑堤任务．西方利用同样的原理搞声速测量，是一六三六年法国人默森做的，比起我国这位「陈工程师」来，要迟一千三百年左右．
声波的另一物理性质是反射．反射回来的声波传入耳朵，就叫做「回音」，这是大家所熟悉的．但是有的回音效果很特别，譬如我国江西省弋阳县的圭峰，风景优美．是个游览胜地．那里有个名叫「四声谷」的山谷，游客高喊一声，可以听到四次回音．据说在英国牛津郡的一个山谷里，放一枪，竟可以听到三十多次回音．
这些特殊的回音现象为山川增色，招引了更多的游客．但这毕竟是大自然的恩赐，我国先民却以自已的智能与双手，巧夺天工，利用声波的反射原理，造出了建筑声学里光彩夺目的丰碑－－北平天坛公园里的回音壁、三音石和圜丘．
天坛建造于十五世纪初年．回音壁是一道圆形的围墙，高约六米，半径约三十二点五米．围墙内有三座建筑物，靠北边围墙二点五米处的一座叫「皇穹宇」，原来是皇帝用来祭祀的地方，此外还有两座长方形建筑物．如果某乙把耳朵贴近围墙，某甲在相距四十五米左右处紧贴围墙向北对乙说话，听起来十分清楚，好象说话的人就在身边一样．如果乙地贴着围墙向北对甲讲话，甲同样能听到非常清楚．这是什么道理呢？原来整个围墙砌得整齐光滑，适于反射声音．甲或乙的声音，只要是贴着墙发出的，就往往会满足所谓「全反射」的条件．在此情况下，连续反射的声音沿着围墙一条折线，一重保持着跟原来差不多的能量，传到对方的耳朵里，所以听起来仍很清楚．而实际上它已经几经周折，绕过了一百米以上的途径呢！
三音石是位于围墙正中央的一块石头．在皇穹宇通往围墙南大门的石路上，从皇穹字的台阶下来，往南数第三块石头即是．据说站在三音百上鼓掌一次，可以连续听到「啪、啪、啪」三次回音，所以叫做三音石．而实际上，如果用力鼓掌，听到回响就不止三次，可能多达五、六响．究其原因，是因为三音石正好处在围墙的中心，掌声等距离地传到围墙，又等距离地被反射回来，在中心点合成为第一响；接着再向四面八方传播，碰到围墙后又「弹回来」在中心点组成第二响；如此往返不停，便能听到第三、第四响等等．当然，声波的能量会逐渐消耗，所以五、六响之后，剩下的声音就微弱得人耳觉察不出来了．
说到圜丘，它是一个由青石建成的圆形平台．它的基层占地很广，最高层平台离地约五米，半径为十一点四米．除了东南西北四个出入口外，四周全用青石栏杆围住．说是平台，实际上并不平，台面的中心略高，向四周微微倾斜．如果有人站在台中央叫一声，他本人听到的声音就比平常听到的要响亮；若是两人对谈，也会有同样感觉．这也是反射的结果．原来由台中心发出的声音，碰到了石栏杆，一部分被反射到栏杆附近稍有倾斜的台面上，再出台面反射到台中心（图十一）．因为时间短促，回声和原来的声音混在一起，耳朵分辨不出，就觉得比平常要响得多．
回音壁、三音石和圜丘，其所以具有如此奇妙的声学效果，决不是偶然的．古代建筑师们从选材到造型都考虑了声学上的原理．譬如圜丘，全部采用青石和大理石砌城，因为这两种材料对于声音有优良的反射性能．又如回音壁，不但整个围墙砌得整齐光滑，构成为优良的声音反射体，而且皇穹宇和整个围墙的大小比例以及所处的位置，都是精心设计的，使得只要甲发声，对围墙甲点的切线来说，入射角小于二十二度，声波就总是被围墙连续地反射，而不受皇穹宇的散射．又如圜丘台面的倾斜必须合理，才能得到良好的增强音响的效果．这些都是建筑声学上的创造，因而使天坛更加增辉，成为驰名中外的罕见的建筑物．第一节 声音的产生与传播
●教学目标
一、知识目标
1.通过观察和实验，初步认识声音产生和传播的条件.
2.知道声音是由物体的振动产生的.
3.知道声音传播需要介质，声音在不同介质中传播的速度不同.
二、能力目标
1.通过观察和实验，探究声音是如何产生的 声音是如何传播的？从而培养学生初步的研究问题的方法.
2.通过学习活动，锻炼学生初步的观察能力.
三、德育目标
1.通过教师、学生的双边教学活动，激发学生的学习兴趣，培养学生对科学的热爱，使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
2.注意在活动中培养学生善于与其他同学合作的意识.
●教学重点
通过观察和实验,探究声音的产生和传播.
●教学难点
组织、指导学生在探究过程中，仔细观察、认真分析，并能得出正确结论.
●教学方法
探究法、讨论法、实验法、观察法.
●教学用具
橡皮筋、塑料尺、军鼓、小提琴、口琴、气球、闹钟、接有抽气机的玻璃罩、实物投影仪、录像带、电视机、录像机.
●课时安排
1课时
●教学过程
一、创设问题情境，引入新课
［师］我们生活的世界充满了各种声音.优美动听的音乐可以陶冶情操，给人以美的享受，而电锯锯木的声音、砂轮打磨工件的声音使人感到刺耳难听.在漆黑的夜晚，几声呱呱的蛙声划破了村野广阔的夜空，给宁静的乡村夜色增添了一分美丽.我们从呱呱坠地的那时起，就无时无刻不在与声（sound)打交道，声音无时不有，无处不在，声音是我们了解周围事物、获取信息的主要渠道.同学们想知道与声有关的哪些问题呢？
［生甲］声音是怎样产生的？
［生乙］声音在空气中能传播，在固体、液体中能传播吗？
［生丙］声音在真空中能传播吗？
［生丁］声音在不同介质中传播的快慢一样吗？
［师］同学们对声有这样浓厚的兴趣，这很让我高兴，要想知道这些问题的答案，就需要同学们和老师共同协作，一起做好一系列的探究活动和演示实验.
二、进行新课
［探究］声音是怎样产生的？
［师］请每组选一位同学，做各种活动，使物体发声，其他同学仔细观察.
［生甲］把一根橡皮筋张紧，拨动橡皮筋，橡皮筋振动发出声音.
［生乙］把一只塑料尺压在桌边，使一端伸出桌外，用手拨动尺的伸出端，尺振动发出声音.
［生丙］用鼓棰打击鼓面，鼓面振动，听到宏亮的击鼓声.
［生丁］拨动小提琴的琴弦，弦振动发出悦耳的琴声.
［生戊］我这个活动，需要全体同学来配合一下：请同学们把手指放在喉结处，让我们从1数到10，声带振动，发出声音.
［师］通过同学们的探究活动，总结概括物体发声时的共同特征.
［生甲］打击或拨动物体可以产生声音.
［生乙］我们发声时没有打击，也没有拨动.
［生丙］所有发声的物体都在振动.
［师生共同活动］声音是怎样产生的？
声音是由物体的振动（vibration）产生的.
［师］经过我们的共同努力，声音产生的奥秘被我们揭开了谜底，为我们的成功合作 鼓掌.
［生］沉浸在成功的喜悦中，情绪十分高涨.
［想想议议］
［师］物体振动发声的现象真是太多了，同学们能列举出生活及自然界中一些神奇的发声现象吗？
［生甲］吹口琴的声音，是由于气流的冲击，琴内的弹簧片发生振动发出的.
［生乙］悠扬的萨克斯声是由于气流通过管时，使管内空气柱振动而发出的.
［生丙］吹口哨声是口腔内空气振动产生的.
［生丁］炎热的夏天，响亮的蝉鸣是蝉的发音肌收缩时，引起发音膜的振动而产生的.
［生戊］气球爆炸声是气球膜的振动引起周围空气的振动而产生的.
［生己］声势浩大的瀑布声是水撞击石头，引起空气的振动发出声音.
［生庚］笑树能发出笑声是果实的外壳上面有许多小孔，经风一吹，壳里的籽撞击壳壁发出声音.
……
［师］同学们刚才列举了生活与自然界中丰富多彩的声音，而且能把所学的知识应用到实践中去，这很好.关于声音的发生，同学们还有什么疑问呢？
［生］我们平常听唱片、录音是怎么回事？
［师］同学的这个问题提得很好.振动可以发声.如果将发声体的振动记录下来，需要时再让物体按照记录下来的振动规律去振动，就会产生与原来一样的声音，这样就可以将声音保存下来.唱片上有一圈圈不规则的沟槽.当唱片转动时，唱针随着划过的沟槽振动，这样就把记录的声音重现出来.随着科学技术的进步，人们还发明了用磁带和激光唱片记录声音的方法.
［探究］声音怎样从发声体向远处传播？
［师］请同学们大胆猜想一下，声音怎样从发声体向远处传播？
［生甲］声音由发声体传播出去，可能沿直线传播.
［生乙］声音传播出去，可能需要什么东西来作媒介.
［师］请同学们设计一个实验证实你的猜想.
［生］把两张课桌紧紧地挨在一起.一个同学轻敲一张桌面的一端，而另一个同学把耳朵贴在另一张桌面的一端，可以清晰地听到击桌子的声音.
［师］刚才同学设计的这个实验简单易行，而且有力地说明了声的传播需要物质，物理学中把这样的物质叫做介质（medium）.
［生］有时候好像没有介质也能听到声音.比如雷声，似乎没有什么东西把它传递来呀.［师］雷声的传播不需要介质吗？
［生］意见有分歧.有的认为不需要介质，有的认为需要介质.
［师］实践是检验真理的惟一标准，让我们通过实验来证实大家的想法.
［演示］
把一只正在响铃的闹钟放在接有抽气机的玻璃罩内，用抽气机逐渐抽出其中的空气，随着罩内空气的抽出，请同学们注意声音有什么变化？
［生］随着罩内空气的抽出，铃声逐渐变小，最后直到听不到铃声.
［师］请同学们再注意观察：让空气逐渐进入玻璃罩内，声音又有什么变化？
［生］随着空气逐渐进入，铃声逐渐加强.
［师］启发学生思考，由上面的实验同学们可以得出什么结论？
［生］真空不能传声.
［师］经过同学们的仔细观察，认真分析，同学们得出了真空不能传声的正确结论.实际上，我们平常能听到彼此讲话的声音，就是依靠了空气这种介质.假想云层和我们之间是真空，大家就听不到雷声了.我们周围充满了空气，空气为人类、动物传递声音信息提供了便利条件.
［生］月球上没有空气，登月宇航员怎么交谈呢？
［师］月球上没有空气，所以在月球上宇航员即使近在咫尺，也只能通过无线电交谈，因为无线电波在真空中也能传播.
［看录像］声音在空气中的传播.
声音在空气中怎样传播呢？以击鼓为例：鼓面向左振动时压缩左侧的空气，使得这部分空气变密；鼓面向右振动时，又会使左侧的空气变稀疏.鼓面不断左右振动，空气中就形成了疏密相间的波动，向远处传播.这个过程和水波的传播相似.用一支铅笔不断轻点水面，水面就会形成一圈一圈的水波，不断向远处传播.因此，声音也是一种波，我们把它叫做声波（sound wave）.
［想想议议］
［师］同学们已经知道固体和气体都可以传声.那么，声能在液体中传播吗？请同学们找出事实或实验来支持你的想法.
［生甲］在游泳池游泳的人，潜入水底时仍能听到岸边人的谈话声.
［生乙］钓鱼时要保持周边环境的安静.
［生丙］渔民们常用电子发声器发出鱼喜欢的声音，将鱼诱入鱼网.
［生丁］把正在响铃的闹钟由塑料袋包好，把它放入水中，仍能听到铃声.
……
［师］通过上面的探究活动、演示实验、想想议议，我们已经知道了：气体、液体和固体都可以做媒介将声音传播出去，那么声音在不同介质中传播的快慢一样吗？请同学们阅读课本第15页图表：几种物质中的声速，并回答下列问题：
［投影］
问题1：声音在15 ℃和25 ℃的空气中传播的速度分别是多大？这说明声速跟什么因素有关？
问题2：声音在25 ℃的空气和蒸馏水中传播的速度分别是多大？这说明声速跟什么因素有关？
问题3：对比表中的数据，你可以发现什么？
［生甲］15 ℃时空气中的声速为340 m/s，25 ℃时空气中的声速为346 m/s.说明声速跟介质的温度有关.
［生乙］25 ℃时空气中的声速为346 m/s，25 ℃时蒸馏水中的声速为1497 m/s.说明声速跟介质的种类有关.
［生丙］声音在固体、液体中比在空气中传播得快.
［想想做做］
［师］请同学们分组讨论，每组想出一个测量声速的方法，尽可能的话，进行实际测量，看看哪个组的方法更合适，测得的声速更接近当时的真实值.
第一组：百米赛跑时，测出计时员与发令枪的发令地点之间的距离s，再测出计时员从看到发令枪发令时的烟雾到听到枪声的时间t，利用v=就可以计算出声音在空气中的速度.
第二组：测出海底的深度s，把恰好没在海面下的钟敲响，测出钟声传到海底，再反射回海面共用的时间t，利用v=就可以算出声音在海水中的速度.
第三组：对着山崖喊话，测出从喊声发出到听到回声所用的时间t，再测出喊话者距山崖的距离s，利用v=，就可以计算出声音在空气中的速度.
第四组：利用声纳对着墙壁发出超声波，它会自动记录从发出超声波到接收到被墙壁反射回来的超声波共用的时间t，再测出声纳与墙壁之间的距离s，利用v=计算出声音在空气中的速度.
第五组：两个同学相距较远的距离s，让其中的一位同学喊话，并记下开始喊话的时刻t1;当另一位同学听到喊声时，也记下听到喊声的时刻t2，则利用v=计算出声音在空气中的速度.
［师］同学们刚才设计的方案都具有一定的科学性、可行性，祝贺同学们成功的设想，课后若同学们能通过实验测出声速，就更加完美了.
［动手动脑学物理］
1.学生想出了许多办法说明桌子声是由桌面的振动引起的.
方法（1）：在桌子上固定一根弹性较好的细棍，细棍顶端固定一根细弹簧，弹簧上连接一个轻质小球，敲打桌子，轻质小球也随着跳起舞来.
方法（2）：在桌面上撒一些碎纸屑，用力敲打桌面，纸屑会跳动起来.
方法（3）：把手放在桌面上，当用力敲打桌面时，感觉手在振动，说明桌面在振动?
2.通过查阅资料可知，北京到上海的铁路线距离s1=1500 km，快车的速度v1=105 km/h，火车从北京到上海所用的时间为
t1==14.3 h
北京到上海的航线距离为s2=1200 km，大型喷气式客机的速度v2=600 km/h，则喷气式客机从北京到上海所用的时间为
t2==2 h
声音在空气中的传播速度约为v3=340 m/s,北京到上海的距离s3=1000 km，声音传到上海所用的时间为
t3==0.8 h
3.能听到两次敲打声.第一次声音是由铁传来的，第二次听到的声音是由铁管中的空气传来的.
三、小结
本节课我们主要学习了以下内容：
1.声是由物体的振动产生的.
2.声的传播需要介质，真空不能传声.
3.声在不同介质中的声速不同.
四、布置作业
P16动手动脑学物理1、2、3写在作业本上.
五、板书设计古琴
你有没有听过俞伯牙和钟子期的故事
传说俞伯牙是一位操琴高手.有一日,他于一个山清水秀之所悠悠操琴.正当他沉浸于琴声之中,有一个渔夫走过来,席地而坐.当伯牙操琴如痴如醉之时,他喃喃自言:"巍巍乎志在高山..."又言:"汤汤乎志若流水..." 伯牙闻语惊然,世间竟有如此心意相通之人,遂二人结交为挚友.时逝如水,当数年过去,伯牙再次来到此地访子期,却闻得子期的死讯.伯牙大悲大恸,遂摔琴,曰自此无知音也...
于是便有伯牙摔琴谢知音之传.故事的细节小麦记不太清楚了,可是这种摔琴谢知音的深厚情谊却让小麦感慨万千.也是从这个故事,小麦知道了世上有古琴这一寄情抒意之物.后又有幸观得《大明宫词》这一电视剧．虽未从头至尾详解之，但却听到了《长相思》这段摄人心弦的古琴曲．无奈小麦是个性情中人，虽然明知这是个与历史相背的故事，却仍然为之感动得泣然．．．
琴—拔奏弦鸣乐器．是中国古老的拔弦乐器，亦称瑶琴，玉琴．现代称为古琴、七弦琴．我国古代许多思想家、文人，如孔子、司马相如、蔡邕、嵇康等都以弹古琴著称．传闻诸葛亮巧施空城计，悠然操琴智退司马懿十万大军的故事．
形制—琴的全身是扁长共鸣箱．面板就是指板．琴身宽的一端为头，窄的一端为尾．琴头上嵌有承弦的岳山，尾端有承弦的龙龈和保护琴尾的焦尾．琴面外侧13个圆点称为徽，是泛音的标志，也是音位的重要根据．琴徽多用贝壳制，也有用玉石或纯金制．琴背有大小不等的两个出音孔．大者称龙池，小者称凤沼，出音孔以长方形为常见，也有圆形或一圆一方者．古琴的常用定弦为C、D、F、G、A、c、d，音域宽达四个多八度，借助面板上的十三个“徽”位，可以弹奏出许多泛音和按音．琴面多用桐木也可用松木、杉木，背板用梓木．周身刷漆，以黑色为主，也有红色和棕色者．琴身的漆经过百年左右，开始产生断纹．有了断纹的琴音质会更美．凡传世古琴无不经过生漆的修补．古琴有大、中、小多种，以中型为多．其形制和结构基本相同，有仲尼式、连珠式、落霞式、蕉叶式等等，仲尼式最为常见．古代琴用丝弦，最佳者呈半透明状，称为冰弦．现用钢丝芯缠尼龙弦，音量增大，余音加长，按弦移指的磨擦噪声减少．古琴的音色古朴典雅，富有韵味．低音区音色深沉，苍劲，中音区音色淳厚、纯净、高音区则清细、明朗，丰富的泛音则特具透明、晶莹之感．古琴的演奏手法繁复，常用于独奏或与洞箫合奏．
名琴—在琴的漫长发展历史中，产生了精湛的造琴工艺和造琴名家．唐代造琴以四川雷氏家族及四川郭亮、江南张越为一代名家，而雷氏家族中以雷威的制琴技术最高．宋琴传世精品更多些，但见于记载的造琴名家很少．元人朱致远、明人张敬修是当时的造琴名家，传世之作不少．明代藩王、潞王监造的琴200多张，但佳者极少．古人造琴的经验收录在一些琴书中，最早是北宋时期的造琴法．一种见于《太音大全集》（1413年以前刊），一种见于《琴苑要录》（宋人编，明代抄本）．明代《风宣玄品》（1539年刊）等都收有系统的造琴法．有的琴腔内或琴背上刻有制作者或监造者的姓名和年代，优良的琴经常有人写诗题词刻在琴背，并根据琴的特点、造型和作者的意愿命名．如：九霄环佩、海月清辉、太古遗音、雪夜冰、幽涧泉等．
名曲—由于派别较多，有浙派、虞山派、广陵派等．所形成的代表作也不尽同．现存较为常见的的琴谱有：《流水》、《潇湘水云》、《梅花三弄》、《胡笳十八拍》、《凤求凰》等．远钟沉响缘云湿
——古诗中蕴含的波的传播知识
明朝末年诗人钟惺和谭元春，既是至交好友，作诗风格也相近，合称「钟谭」．两人力求诗思清远，有时太出偏锋，不免过于险怪．又因为学识所限，虽然有不少好的诗句，但是往往全诗仅有一句好句，必须要费力去披沙拣金．谭元春有《舟闻》一诗，整体而言，还算好诗，但其中第三句尤为佳妙：
杨柳不遮明月愁，
尽将春色与轻舟．
远钟渡水如将湿，
来到耳边天已秋．
对照诗圣杜甫的五言律句《船下夔州郭宿雨湿不得上岸别王二十判官》一诗，描写相似的景色：
依沙宿舸船，石濑月娟娟．
风起春灯乱，江鸣夜雨悬．
晨钟云外湿，胜地石堂烟．
柔橹轻鸥外，含凄觉汝贤．
只用了短短「晨钟云外湿」五字，不但描写简练，而且全诗观察物态事理更为丰富且深入．杜甫一诗，宋人陈衍《石遗室诗话》中有如后的精彩解释：「蜀江岸峻，雨下如绠縻，篷底听之，知江之鸣由雨之悬也．明晨雨止，寺钟鸣，以关心天气人闻之，觉钟声不如寻常响亮，似从云外来，被湿云裹住．」姑留之，待后一一详述．
谭元春诗中警句「远钟渡水如将湿」对应杜诗的第三句「晨钟云外湿」，皆是于深夜或清晨于船上闻钟．钟声在夜间独能传远，道理何在，这是我们要解的第一个谜题．张继《枫桥夜泊》中「夜半钟声到客船」，其理亦同，可一并索解．
声波是一种可以以气体、液体或固体为介质的波动，以介质压缩造成的疏密变化传播能量．波动在密介质中因为分子间距较小，振动易于传播，所以速度较快．当波传播出去时，由于密介质中波速较快，波面会向波速较小的疏介质方向偏，这就是折射的现象．相较于空气，水是密介质，一般来说，水中波速约为空气中波速的四倍；而固体由于更为紧密，其中波速较水中更快．
空气中的情形与固体、液体中不同，受温度而非密度影响较大；空气温度愈高，密度愈低，但是其中波速却愈快，对声波而言是较密的介质．因为空气中的波速．固体、液体中的分子速度都并不甚快，而空气中的分子速度则是极快，而且易随温度升高，所以差异极为明显．例如对干空气而言，摄氏零度时的声速是每秒331公尺，摄氏15度时的声速则是每秒345公尺．由于空气中声速随温度变化的差异可观，所以交响乐团演奏前或中场时，每每要现场调音，便是为了要就当场的温度调整，以免乐器频率产生变化．
杜甫、张继和谭元春所处的环境，都是已入深夜或时当清晨，江水已将在白日所吸收的日照热量散去，温度较低．相较之下，江面以上的空气温度较高．所以寺庙中的钟声声波传出，无论在上层热空气中或下面的江面上，都会折向贴近水面声速较慢的空气层中．这部份空间，好似声波的甬道，不使散失，故能够传远．夜半钟声或歌声，所以特为悠远不散，引人伫听，固然是夜半万籁俱寂的缘故，介质分布的特性使其不易散失尤为主因．
同样的原理，在近代的航海技术中，曾被应用为快速且及远的传讯之用，在通讯或海上救难中颇为方便．原来海洋可依声速大小分为表面层、主跃变层和深海等温层三层．其中位于水面下约一千公尺处的主跃变层中声速最小，因此在此深度的声波都会被上下两层密介质折射回来，使其必定保持在此「水下声道」中传播，不易散失．其中低频声波，更由于吸收率较低（见下文），竟然可以传到几千公里之外．所以遇难船只或坠海飞行员可以投掷炸药包，使其在水下声道中传播出爆响，由三个以上的测站接收即可定出遇难地点，施以援手．由水下声道传播的声音，甚至可以先期预报海啸的袭击，以利早先走避．
而「钟声不如寻常响亮」，如「被湿云裹住」，听钟而得辨空气湿度，岂非神异？若果如此，足见诗人观察周至、心思细密，「晨钟云外湿」或「远钟渡水如将湿」都无愧为见人所未见的佳句．
声波在传播时，因为距离愈远，能量会分布到更大的空间，因而逐渐衰减，称为「几何衰减」．除此而外，声波的能量也会逐渐消散在空气中，转成空气的热量．但是空气中如果饱含水分，水分子更能够为声波所振动，将声波的能量吸收．但是水分子对高频率的声波吸收较多，而且湿度愈高时，吸收率也愈高．所以钟声在湿度高的空气中传播愈远，其中高频率部份丧失愈多，所以钟声的音色也因而改变，显得较为低沉．
杜诗中「江鸣夜雨悬」句，更为奇特，「夜雨」居然可以使「江鸣」．一夜喧闹，又为雨所阻，不得送故人远行，想来诗人必不得好睡？
陈衍说「蜀江岸峻」，雨打水面声，不易散去，果然不错．但是还不足以说明「江鸣」之故，「江鸣」还要以杜甫所乘的有蓬船只才能解释．宋代科学家沈括的名著《梦溪笔谈》〈器用〉篇中有如此的记载：「古法以牛革为矢服，卧则以为枕，取其中虚，附地枕之，数里内有人马声，则皆闻之，盖虚能纳声也．」牛马皮所做的中空箭囊，取做枕头，贴地而听，可以将远处的人马声放大．这种设置，与杜甫所乘的有蓬船只并无二致．沉括的解释是「虚能纳声」，其实也就是共鸣器的原理．
声波和光波相异处之一在于光波容易被物体吸收，声波却极容易为物体反射．声波一旦传入封闭的共鸣器空间内，便可以多次反射，加强音量．诗人如果不畏下雨，撤去顶蓬，使雨打水面声无法来回混响，便不至于喧声扰人了．
诗是经济的语言，以简短的文字涵蕴深广的内容，才是好诗．杜诗凝练博大，由此可见一般．琵琶
琵琶是一种拔奏弦鸣乐器，原称“批把”因弹奏方式而得名．公元四世纪，一种半梨形音箱、曲项、四弦或五弦、有四个相（品柱）的琵琶自西域传入内地．从白居易的不朽名诗《琵琶行》足见琵琶在唐宋时期相当盛行．“琵琶”二字，在中国古代是摹拟演奏手法的形声字，右手向前弹出曰“琵”，向后弹进曰“琶”，是弹奏时的两个基本手法．凡是用这两个手法抱在怀中弹奏的乐器，在早期都称为“琵琶”．
形制与潮流
从琵琶形制和来源考察，可以分作两种类型，一种是圆形音箱，另一类是半梨型音箱．在隋唐时代，琵琶主要用于歌舞的伴奏，节奏鲜明，用拔子演奏．现今的琵琶随着时代的发展和需求，已由最初的4个相位，仅能奏1个八度加纯四度转变为现在的6相25品，具备12个半音，可以转12个调．
琵琶曲的结构与风格
琵琶独奏，虽在唐、宋时代早已流行，但历代的演奏家却很少为人注意，即使在古代诗文中偶尔提及，也略而不详．唐代琵琶名家有裴神符、段善本、康昆仑等，明代有张雄、钟秀之、李近楼、汤庄曾等．所奏曲调，张雄以擅弹《拿鹅》、《海青拿天鹅》著名；李近楼号称“琵琶绝”，能弹《将军下校场》等曲．汤应曾能弹《楚汉》、《胡笳十八拍》等曲．《楚汉》一曲，根据《汤琵琶传》中所述，颇与现代流行的《十面埋伏》相似．
琵琶曲有大曲、小曲之分．大曲亦称大套．结构形式可分3种．第1种是描写单的内容，如《十面埋伏》、《月儿高》等．第2种是由几个小曲联成一套，如《阳春古曲》是由《十大样景》、《十小样景》等10个小曲加一段尾声组成；《塞上曲》是由《思春》、《昭君怨》等5个小曲组成．第3种为《龙船》的曲式．将一段摹拟锣鼓的音调与琵琶化了的民歌相组合而形成．过去弹词艺人中善弹琵琶者，往往在书场中以此为开场，吸引观众．
琵琶曲中，大曲有文武之分，文套宜于表现文静细腻、柔和美妙的情趣，如《夕阳渔鼓》、《汉宫秋月》等曲；武曲适于表现威武雄健、豪放爽朗的气慨，如《十面埋伏》、《海青拿天鹅》等曲．“声波子弹枪”发射脉冲令劫机恐怖分子无法动弹
据英国《新科学家》杂志报道，美国研究人员发明了一种可以发射“声波子弹”的枪，企图劫持客机的恐怖分子被击中后会暂时动弹不得，机组人员可以借机将其制服．
现在的构想是让穿便衣的空中警察佩带这种枪，这种枪射出的大功率声波脉冲，可以让恐怖分子暂时失去活动能力，但不会像普通的枪支那样伤害乘客，造成危险．
本周六出版的《新科学家》说，这种枪的样机已经由设在美国加州圣迭戈的高技术公司“美国技术”制造出来，该项研究是由美国通用动力公司出资的．
这种枪包括一个大约3米长、直径4厘米的聚合物合成管子．
在合成管里面，是一套压电圆盘，其作用好象小型的扬声器．
由第一个圆盘发出的脉冲，会由后面的第二个盘接收和放大，这样继续下去就可在另一端得到多次放大的声波脉冲，其强度足以让人的耳鼓非常疼痛和使人晕头转向．
美国技术的主席诺里斯说：“这种枪射出的声波脉冲，就像一颗子弹。脉冲强度在一到两秒钟里超过了140分贝。”
当声音强度介于120至130分贝之间时，就会造成疼痛．
诺里斯就亲身试验了这种枪。他说：“我差一点被打中，接着有好一阵什么都不知道了。”他还说，脉冲子弹的威力足可以打倒一头牛．
不过德国多特蒙德大学非致命声学武器专家阿特曼对此表示担心。他认为除非距离非常进，否则射出的脉冲可能会伤及其他人．
“脉冲可能会击中其他人，或是在机舱里来回反射，造成其他乘客暂时失去听觉。”箜篌
箜篌，十分古老的弹弦乐器，最初称“坎侯”或“空侯”，文献中有“卧箜篌、竖箜篌、凤首箜篌”三种形制．箜篌历史悠久、源远流长，音域宽广、音色柔美清澈，表现力强．古代除宫廷雅乐使用外，在民间也广泛流传．现常用于独奏、重奏和为歌舞伴奏，并在大型民族管弦乐队中应用．箜篌在古代有卧箜篌、竖箜篌、凤首箜篌三种形制《史记.封神书》：“於是塞南越，祷祠太一，后土，始用乐舞，益召歌儿，作二十五弦及空侯琴瑟自此起．”唐代杜佑《通典》：“汉武帝使乐人侯调所作......今按其形，似瑟而小，七弦，用拨弹之如琵琶也．”此属琴瑟类的卧箜篌．从甘肃省嘉峪关魏晋墓砖书看，其面板上没有品柱．竖箜篌，汉代自西域传入，《隋书音乐志》记载：“今曲项琵琶、竖头箜篌之徒，并出自西域，非华夏之乐器．”
从古代大量演奏图像中所绘的竖箜篌和日本奈良正庵院保存的我国唐代漆箜篌和螺箜篌残件看，它的音箱设在向上弯曲的曲木上．凤首箜篌形制似与竖箜篌相近，又常以凤首为装饰而得名，其音箱设在下方横木的部位，向上的曲木则设有轸或起轸的作用，用以紧弦．正如《乐唐书》所载：[凤首箜篌，有项如轸]，杜佑《通典》：[凤首箜篌，头有轸]．有轸或无轸的图像在敦煌壁书中均有所见．凤首箜篌自印度传入，用於隋唐燕乐中的天竺乐，至宋代隋炀《乐书》中仍绘有当时存在的多种形制的箜篌，明代以后失传．
竖箜篌状如半截弓背，曲形共鸣槽，设在向上弯曲的曲木上，并有脚柱和肋木，张着20多条弦，竖抱于怀，从两面用双手的拇指和食指同时弹奏，因此唐代人称演奏箜篌又叫“擎箜篌”．《通典》记载：“竖箜篌，胡乐也，汉灵帝好之，体曲而长，二十二弦，竖抱于怀中，而两手齐奏，俗谓‘擘箜篌’”．根据古代壁画和文献记载，竖箜篌的弦有23根、22根、16根、7根等数种．声波介绍
1、声音：声音产生于物体的振动，并通过激发周围的气体、液体或固体介质的扰动，而以声波的形式进行传播．
如钢板的振动（铜锣）：
１） 声源：产生声音的振动物体．如敲击后因振动而发出声音的铜锣（声源），用手一捂声音即止，这就揭示了：声源的振动强弱、动态性能直接决定声音大小．
２） 声波：声源的振动而激发传播介质产生的疏密变化的一种波动形式．
①波阵面：同一时刻波传播到的面，可以是平面、球面、柱形面或它们的组合．
②机械波：机械振动在介质中依一定的速度传播的过程．声频范围内的机械波即为声波．
③机械波可以是纵波，也可以是横波或二者的组合．
纵波：介质质点的振动方向与波的传播方向相同，如上图示．
横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，如石块投入水中．
2、不同传播介质中的声传播特性不同
空气中声速：C空(0．C)=331.6m/s，C空(20．C)=334m/s，ρ空＝1.2×9.8N/m3；
水中声速： C水(20．C)=1450m/s，ρ水＝1000×9.8N/m3；
钢材中声速：C钢(20．C)=5000m/s，ρ钢＝7800×9.8N/m3．
可见：声速与介质密度、温度等关系极大．
3、声音的频率范畴
声源的振动频率： 0 ~ 20Hz ~ 300Hz ~ 2000Hz ~ 20000Hz
次声 （0~20Hz） 低频声 中频声 高频声声频范围（20Hz~20kHz） 超声（>20kHz）
*1961年智利大地震，地壳产生1/3600Hz的次声，危害极大．* 1908年西伯利亚流星大爆炸，产生的次声绕地球转了几圈，周期为数十分钟．*人听不到，但明显感到的次声主要在2~20Hz．已证明在船上、车上、巨大建筑物和桥梁旁都有次声． * 可闻域，直接与人的生活有关．* 乐声：使人愉快的声音．*语音：用于人与人之间的思想交流．*噪声：使人烦躁，有损身心健康的声音，应设法予以消除． *不可闻，对人无害．*可在任何物体中传播．* 广泛应 用于诊疗（B超）、探伤、测位（声纳）、通讯等．*目前超声波发掘和应用可达1012Hz以上．
