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初中物理简易聚音伞实验设计

查字典物理网 2013-01-06

找两把同样的雨伞，一块手表，两段粗铁丝。先将一把伞撑开放在空地上，用铁丝把它支起来（如图）。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，沿着伞柄你会找到声音最响的一个位置。在这个位置挂上那块机械手表，它不停地发出滴嗒声。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手表的滴嗒声。

“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。挂表的伞把轻微的滴嗒声反射出去，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。

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。

传说有这么一个历史故事，说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。

这个故事是否真实，我们不必考证。这种可以聚集声音的建筑却是存在的，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。

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