卓雅倩
春天來了,萬物復蘇,你聽,大自然給我們演奏了一曲盛大的交響樂:有冰雪融化的叮叮咚咚,燕子報春的嘰嘰喳喳,春雨落下的淅淅瀝瀝……其實,我們每天都被聲音環繞著,它像空氣一樣無處不在,在我們的生活中扮演著各種各樣的角色。
傳遞信息的“快遞員”
為什么在夜間活動的蝙蝠,在黑暗環境中也能敏捷地捕獲獵物?這是因為大多數蝙蝠可以由口腔或鼻部發出超聲波,再由耳朵接收被外界物體反射回來的聲波,從而判斷外界物體及自身的位置。人們模仿蝙蝠,開發了聲吶定位技術。大自然的許多活動,如地震、火山噴發、臺風、海嘯發生時,都伴有次聲波產生。由于次聲波傳播的距離很遠,幾千米外的人們也能夠使用靈敏的聲學儀器接收次聲波,并以此判斷這些活動發生的位置和強度。
粗中有細的“大力士”
看似無形的聲音,卻可以傳遞能量。一般來說,超聲波產生的振動比可聞聲波更加強烈,常被用來清洗物體。當你去眼鏡店清洗眼鏡時,工作人員把眼鏡放在機器中,不用動手清潔,也能讓眼鏡變得干干凈凈。這是因為超聲波穿過清潔液并引起振動,這種振動能夠敲擊下物體上的污垢而不會損壞被清潔的物體。外科醫生也常常利用超聲波振動除去人體內的結石,在向結石發射超聲波后,結石會被擊成細小的粉末,從而順暢地被排出體外。日常生活中,聲音還會產生什么神奇的現象呢?我們不妨探索一下。
懸停在空中的珠子是有魔法嗎?
你是否見過珠子在半空中懸停?一個珠子穩穩當當停在半空中,沒有人接觸它,它也不會掉落,讓人產生反重力的錯覺。將物體懸浮在半空中看似是科幻小說中的情節,實際上,這是一種被稱為聲懸浮的物理現象,聲波就像一只看不見的手,將微小物體抓取到空中。
聲音是由物體振動產生的,是通過介質(空氣或固體、液體)傳播并能被人或動物聽覺器官所感知的波動現象。聲音是一種波,它在空氣中傳播,同水波在水中傳播類似。不過水波是橫波,聲波是縱波,聲波的振動方向就在傳播方向上。由于聲波連續振動,空氣分子不斷交替地壓縮和松弛,大氣壓迅速產生起伏,處在聲場中的物體就會受到壓強差產生的力的影響。當珠子處于這樣的聲場中時,就可以實現在空中懸浮。
知識拓展:聲懸浮裝置在生活中的應用
聲懸浮技術在很多行業都大有用武之地,特別是在無容器條件下進行生產的場景中。
制造微芯片時,芯片體積小,懸?。o需被夾持)時更容易硬化和銳化;
某些材料具有腐蝕性并會與容器發生反應,運用聲懸浮技術,我們可以實現在無容器條件下進行化學處理;
在制藥行業,懸浮器也為藥物制造提供了一個無污染的空間。
玩中學:一起制作聲懸浮裝置
聲懸浮裝置中包括兩個主要部件。裝置下方是一個超聲揚聲器,它像一個喇叭,能夠發出超聲波。裝置上方則是一個反射裝置,當下方發射的聲波傳遞到上方的反射裝置時,聲波會在發生反射后向下傳播,進而反射波會和下方發出的入射波形成干涉。
第一步:將聲波發生器固定到底板上,上方安裝好兩個試管和反射裝置,底板右下角安裝好手搖發電機。
第二步:在底板背面將所有線路連接好。通過手搖發電機供電,確保玻璃管下方的聲波發生器電路模塊正常工作。
第三步:聲波傳播形成駐波,試管內的珠子在豎直方向力的作用下懸于空中。我們可以觀察到,當音樂頻率發生變化時,駐波節點隨之發生變化,物體開始上下跳動。
作者單位 浙江省云和縣第二中學