『壹』 雷利資料
雷利勛爵(Lord Rayleigh)本名約翰·威廉·斯特拉特(1842—1919),後因繼承了他祖父和父親的爵位,所以他在三十二歲的時候,就根據英國的習慣,稱為雷利勛爵第三,科學界一般則簡稱他為雷利勛爵。
他是十九世紀後期到二十世紀初期英國最出名的一位物理學家,他既在實驗物理方面,又在理論物理方面,有過重大的貢獻。盡管他的主要貢獻是在經典物理學方面,可是他晚年對於近代物理學,如量子論和相對論,都發表過重大意見。因此,我們可以說,雷利勛爵是一位承前啟後的大科學家。
他於1842年11月12日生在倫敦附近的埃塞克斯(Essex)。他從1865年在劍橋大學畢業起,到1919年6月30日病故為止,前後五十多年的科學活動,一共寫了四百三十多篇科學論文,後來被集成六大卷,至今仍然有參考價值。他還寫過一部巨著,兩卷本《聲學理論》,成了物理學史上一部不朽的名著。雷利雖不是數學家,卻善於利用數學解決物理學上的重要問題。同時他對於實驗工作十分仔細認真,所以一生取得了豐富的實驗研究成果。
他在劍橋大學畢業後,26歲時按照當時的習慣,就到歐洲大陸去旅行,接著又去美國考察。他在1868年,購買一些實驗設備帶回來,設立了一座私人實驗室,成為英國當時很有名的物理實驗室。
他在1871年29歲時結婚了。結婚以後到埃及去旅行,同時就開始寫他的《聲學理論》一書。這部書一直經過六年的寫作時間,到1877年才寫完初次出版。
1873年31歲時,他繼承了父親的爵位。從這時候開始,就在自己家中的實驗室里,進行聲學和光學的實驗研究,使他成為當時全世界最著名的聲學專家。
他還引用光學理論來解釋天空為什麼是藍色的。1871年,他提出:散射光的強度與散射的方向有關,並與波長的四次方成反比。這就是光學上著名的「雷利散射公式」。
在組成陽光的七種可見光中,紅光波長最長,藍光波長較短。而藍光在空氣的微小塵粒中的散射能力,卻比紅光強十倍以上。無雲的天空之所以呈現蔚藍色,就是因為陽光中的藍光受到強烈的散射而造成的。
他在家庭實驗室里,研究光學儀器的光柵,這項工作使他對前人發明的光譜儀大加改進。從1870年起,光譜儀就成了研究日光和很多化學元素光譜的重要儀器了。
在十九世紀七十年代後期,雷利本來想就在家裡作一輩子的科學研究工作了。可是劍橋大學傑出物理學教授麥克斯韋爾(J·C·Maxwell)於1879年病故了,三十七歲的雷利被劍橋禮聘為教授。
他在劍橋大學做了一項很重要的工作,使學基礎物理學的學生,都必須做實驗。從此在歐美的大學里普遍實行起來。後來,由於他不願意太多的外務,到1884年42歲為止,就不再擔任劍橋大學教授了。
他在劍橋大學的時候,利用准確的儀器做了很重要的研究工作,就是對於電學的三個基本單位:歐姆、安培和伏特的精確數值,進行了仔細研究計算。他的研究成果,成為物理學界長期使用的基數。由於他感覺到基本單位準確的重要性,他建議英國政府成立國立物理實驗室。這個實驗室在1900年成立起來了,至今仍然是國際上的重要標准化機構。
在1884年,英國科學家公推雷利為英國科學促進會會長。就在這一年,這個促進會到加拿大去開年會。這使雷利又有機會和美國以及加拿大的一些物理學家,發生了更密切的友情。
他回到英國以後,仍然在自己家裡,從事實驗研究工作。盡管他從1887年到1905年還兼任過英國倫敦皇家學院教授,可是他每年只有很少時間在倫敦停留一下,做幾次短小精乾的講演。
從1880年後期起,他把大部分時間放在自己的實驗室工作上,而且方面很廣,包括光學、流體力學、聲學、電學以及熱力學等等方面,因此,他在科學界地位就很高很高了。
他對於研究所得數字是十分認真負責的,這使他後來和威廉·拉姆塞共同合作,發現了氬氣。這本來是化學方面的問題,所以他和化學家合作才徹底解決了這個稀有氣體存在於空氣中的問題。雷利從空氣取得的氮氣的密度,同從氨氣里得到的氮氣不完全相符,雖然數字相差只是在小數點第三位上。
氣體密度就是1L氣體的質量,以克數計算。氣體的體積會隨著溫度和壓力而變化,所以必須規定,氣體的密度是在零攝氏度和一個大氣壓下,每升的質量。
空氣中的氮氣,經多次測量密度仍然是每升1.2572g。而從氨化合物分解出來的氮氣,密度卻都是每升1.2508 g。當時有人勸他,先找一找前人的著作。雷利就重新翻讀了1795年卡文迪許手稿,卡文迪許曾經用靜電儀放電來氧化氮氣,發現盡管放電時間很長很長,總是留下一點點不能化合的氣體。讀了這個報告以後,雷利就相信空氣里除了氧氣和氮氣以外,一定還有另外的一種氣體。
雷利用三種不同的方法製取的氧,密度完全相等,但氮氣的研究結果則使人不解。他由氨製得的氮總比從大氣中除去氧、二氧化碳、水汽後所得的氮輕千分之五左右。於是他將這事實刊登在英國1892年9月29日的《自然》(Nature)周刊上,請讀者解釋,可是他沒有收到任何答復。
雷利勛爵本人起初想到了四種可能的解釋:(1)由大氣中所製得的氮,或者還含有微量的氧;(2)由氨所製得的氮,可能稍微混雜了氫;(3)由大氣中所得的氮,或許含有類似臭氧的N3分子;(4)由氨中所得的氮,可能有若干分子已經分解,因而把氣體的密度降低了。
第一個假設是最不可能的,因為氧和氮的密度相差極微,必須雜有極大量的氧,才可以用來解釋千分之五的差異。雷利又用實驗證明了由氨所製得的氮,其中絕不含氫,第三個解釋也是不足置信,因為他採用無聲放電,使之通過這種氣體,也未發現氮的密度有所增高。
雷利最初就使用感應線圈使氮氣氧化,但是這個工作進行得相當緩慢。於是威廉·拉姆塞向雷利建議不再用放電的辦法,改用化學方法。因為拉姆塞的方法得到成功,他們兩個人在1895年就共同寫成一篇論文,在英國科學促進大會上宣讀。因為他們對這種新氣體當時並沒有命名,大會主席建議名為Argon,來自希臘文「懶惰」之意,中文音譯成氬。
由於雷利知識十分淵博並且和其他科學家接觸很多,所以他在19世紀後期,已經開始感覺到物理學上有好多實驗,很難用經典理論去解釋,例如光譜就是其中的一個例子。盡管他對於經典物理學感覺有問題,他卻還沒有放棄希望,總是使用經典物理學去試圖解釋新的現象。
他對量子理論並不太熱心,他覺得這個理論提出得太突然了。由於他們共同發現了雷利——金斯定律(Raylejgh——Jears law),這個發現在普朗克(Planck)有名的理論發表前幾個月,所以他對量子學更不大重視。
他也曾經想利用經典學說來解釋原子光譜。例如:氫原子的發射光譜,他最後不得不承認,他的嘗試是失敗的。波爾提出解釋氫原子光譜的理論時,他又覺得這種學說太激進。
雷利對於相對論雖是相當信服的,但同時還提倡以太學說。盡管這種學說在1881年經過邁克爾孫(Michelson)的實驗證明,以太是不存在的。雷利對邁克爾孫的實驗也表示懷疑,他認為以太如果不存在,那就不好解釋許多現象了。由此可見,他對於經典光學理論一直是忠心的。他自己在1901年想用實驗來證明以太的存在,可是也失敗了。從此,他對相對論的正確性就十分佩服了。
雷利在晚年始終沒有放棄物理學的實驗工作。他在最後十五年中,還一共發表了九十篇論文之多。其中有一篇關於聲波理論的論文,大大改進了前人的工作。
他的《聲學理論》一書,經過多次的修訂,達到了二十世紀的高水平。
他除了對於理論科學研究有濃厚的興趣以外,還對於科學團體和政府提出的科學問題,都做了大量的工作。他一輩子在實驗室里和圖書館里為科學而獻身。
雷利在1873年被選進皇家學會,並且從1885年到1896年,他擔任了皇家學會秘書。他在學會里很重視提拔青年科學家,例如:蘇格蘭有一位青年學者對於氣體的分子理論,發表了很重要的見解,可是被很多人忽視了。雷利重新審查了被埋沒的論文,很重視這位蘇格蘭科學家,特別把別人所輕視的論文送交皇家學會的刊物上發表。
在1905年,雷利當選為英國皇家學會主席,他認真地負責一直擔任到1908年,他對學會做了好些被人不重視的工作。
在1896年,他擔任了三育學會(Trinity House)的科學顧問,雷利在這里兼任了十五年的義務工作。在這里,他用光學理論,解決了被濃霧擋住光線的問題。雷利在其他公共事業方面,也有很多的貢獻。例如,他擔任過國防部一個重要小組的組長,又擔任過倫敦煤氣公司改進工作的顧問。
盡管他擔任大學教授的時間不太長,卻曾經擔任國家的好幾個教育機構的董事。從1908年到1919年逝世為止,他是劍橋大學的名譽校長。
他在1904年接受諾貝爾物理獎金時,把獎金全部捐給劍橋大學。他一生得過好多名譽學位,共計有十三次之多;在全世界的學會之中,他取得了五十多個名譽會員的稱謂。
雷利和當時歐洲其他物理學家不大相同,並不熱心於提新理論。他只是把所遇到的科學問題,用物理實驗方法去設法解決。從他一生的行動,可以看出來,他一方面是一位造詣很高的物理學家,同時也是很和順可親的一位學者。
『貳』 聲波的種類
發聲體的振動在空氣或其他物質中的傳播叫做聲波。聲波藉助各種介質向四面八方傳播。聲波一種縱波,是彈性介質中傳播著的壓力振動。但在固體中傳播時,也可以同時有縱波及橫波。
根據頻率的高低,聲波又分為以下三種:
1.次聲波其頻率小於16Hz,是人耳聽不到的低頻聲波,對人體具有較強的殺傷力。
2.聲波其頻率在16-20000Hz之間,為人耳可以聽見的聲音。
3.超聲波其頻率大於20000Hz,是人耳聽不到的高頻聲波。醫用超聲診斷儀常用的頻率范圍在1-10MHz(聲的頻率單位為Hz,每秒鍾振動一次為1Hz。1MHz=106Hz,即每秒鍾振動100萬次)。 當波在介質某處傳播時,該處原來靜止的質點開始運動,因而具有動能,同時該處質點離開了原來的平衡位置,因而還具有勢能,動能和勢能構成了波的質點的總能量。波在傳播時,介質由近及遠地一 層層振動。其能量也就逐層傳播出去。
『叄』 我想知道笛子的製作的詳細的方法,就是每一個音孔的距離是多少
工具/原料
竹管一根,或者是別的管狀物,長度30CM——40CM,內徑以10MM——14MM,管壁厚大約2——3MM為佳。
電鑽一把,6-8MM鑽頭一根
計算器,直尺,鉛筆,手鋸各一
方法/步驟
1.在製作笛子之前,首先我們要明確一個概念,那就是「內徑」。內徑的大小和測量的准確性,直接關繫到笛子音域的准確與否,所以這一點非常重要。測量內徑的數值要精確到毫米(MM).
總結如下
3.0588,1.52,1.75,0.57,1.077,1.30,0.286,0.921.
以上數據是固定不變的常數,只要知道一管狀物的內徑,就能依次推出笛子上的所有音孔,膜孔和吹孔的准確位置。但順序千萬不能搞亂了。
注意事項
1.所開孔壁的邊緣要光滑平整,不能帶毛刺。
2.計算結果最少要精確到小數點後兩位。
『肆』 誰能提供一些對音樂廳建築的聲學分析..
1453年東羅馬帝國滅亡之後,教會的威信下降,世俗的力量上升,思想自由的限制逐
漸地已力不從心,科學研究日漸盛行,理性的信仰開始取代對神明的膜拜.經過了一個多世
紀eQ難探索的歲月,歐洲終於迎來了奇偉壯麗的文藝復興.這是一個在科學,哲學,文學,
藝術諸多領域中百花爭妍,紛紛奏響"知識就是力量"的凱歌的時代.音樂也從教堂中走出
來,進入王公貴族的府邸和富人私宅的客廳中.
1古典時期
17世紀,音樂藝術發展迅猛,這時期已經有了以弦樂為主,並有木管樂器,銅管樂器
組成的室內樂隊:到了17世紀末,己具有了早期的古典交響樂團;17世紀70年代末出現
了歐洲最早的專業音樂廳—倫敦約克大廈音樂廳(200座).這時期演奏音樂的音樂廳在
整體和局部關繫上都是以天體和諧為根據,還從音樂中吸取比例和和諧,並承襲了16世紀
義大利帕拉第奧(1518-1580)設計的廳,室所常用的3:2長寬比:因此,這時期音樂廳
的體型是矩形的,其高:寬;長的比例常為]二2.3二3.7,符合"黃金率".
古典時期音樂廳的建築風格仍沿襲宮廷客廳的特點,其空間形象容易辨認,尺度和比
例有節奏上的均衡性,合理和有人性,與安靜的生活方式相貼切,由於容積小,比例符合"黃
金率",擴散好;混響時間短〔約1,G-1-3秒i;直達聲強,各表面的反射能力強,所以清
晰度高,親切感強.這時期以巴赫(16851750),亨德爾(1685-1759)作品風格為代表
對音節,明晰的要求也正是很重要,各部分不能有掩蔽.所以音樂廳的音質特性與音樂風格
是相適應的.
2巴洛克時期
18世紀初,管弦樂隊的概念和模式己基木形成,阿爾坎傑洛 科雷利(-1713)的
室內奏鳴曲和大協奏曲是巴洛克器樂作品的典範.is世紀中,管弦樂隊逐漸成型.到了18
世紀末,交響樂隊己經具有包括一個力量平衡的弦樂器組,雙管編制的木管樂器組,兩支園
號,兩支小號和一組銅鼓.
由於社會發展,音樂走向社會,在倫敦,巴黎,萊比錫,柏林,維也納等地經常舉行
公共性的音樂會,為此建造了不少的公共音樂廳.如英國牛津Holywell音樂廳(1748年)
約300座,滿場混響時間約1.5秒:德國萊比錫Altes Gewandhaus (1780年)400座;滿場
混響時間不會超過1.3秒:維也納Redoutensaal 800座,該廳建於1631年,建成後又經過不
斷地改建,最後完成於1700年,倒堵有淺挑台,高度增到16m,所以是最早的"鞋盒式"
的音樂廳,,K.響時間大約為1.4秒.
這時期的音樂廳的規模己大於17世紀的客廳式的音樂廳.由於容量增多,廳內側牆和
後牆建有挑台,廳高度大約為15m左右,寬度約為16m左右,空間的比例大約為1:1:2
已是"鞋盒式"的體型.混響時間為1.5-1.7秒.廳內具有豐富的音調,聲場擴散,具有明
晰和親切感,適宜演出貝多芬早期(1820年以前)的作品.
廳內己從古典建築風格漸漸演變為巴洛克風格;這種風格強調和用手法來製造特殊的
藝術效果,因此大大地吸引了那些講究排場的王公貴族,那些宮廷客廳的布局是層次高低起
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伏很大,牆面凹凸明暗,裝飾豐富,珠光寶氣.但是空間和諧,富麗.巴洛克音樂強調情感
表現,豐富多樣,充滿著美妙的內涵,但又往往不可避免地帶上浮華,傲作和對純形式的追
求,缺乏深度.所以這時期的音樂廳在聲學特點上與巴洛克建築和音樂的風格是相適應的,
具有很好的聲譽.
3.浪漫時期
18世紀中葉以後是歷史學家以英國資產階級革命作為近代史的開端,當時在文學,藝
術,哲學的思潮更新迭起,法國革命的風暴和拿破崙時代過去之後,法國的浪漫主義開始了.
歐洲的音樂經歷了巴洛克時期發展到了浪漫"'明,這時期的音樂人才輩出,群星璀璨,是音
樂的黃金時代.音樂成為新興資產階級市民`6文化生活所必須,歐洲開始出現了規模比以往
大得多的,主要供音樂演出的公共音樂廳:泛芝音樂廳大部分是模仿音質成功的音樂廳建造
的,因此在造型,空間,內部安排和建築處理等甚至聲學特性都是相似的,這類音樂廳有
Old Boston Sympheny Hall (1863年),2400座,混響時間為1.8秒;維也納Grosser Musik
Vereinssaal(1870年),1680座,混響時間為2.0秒;巴塞爾Stadt-Casino (1876年),1400座,
a響時間為2.1秒;格拉斯哥Andeew's Music Hall (1877年),2130座,混響時間為1.9秒,
該廳在演奏台後布置了座席,可以吸收大聲功率樂器的音量,如打擊樂器,銅管樂器等,獲
得了好的各聲部之間的平衡.這也是後來圍繞式音樂廳的雛形;萊比錫Nut c Gewandhaus
(1886年),1560座,混響時間為1.55秒:阿姆斯丹達音樂廳(1888年),22(,0座,混響時
間為2.0秒.其中佼佼者則以維也納音樂廳,容積(V)約15000m3,總表面積(S)約4000護,
每座容積為9礦,寬(W)為21m,高(H)為17. 5 m,長(L)為40 m,空間比側為1:1.2:
2. 3 (H:.:L).這座被稱之為"金色大廳"的宏偉建築由泰奧菲爾.漢森設計金碧輝煌的
建築風格和華麗璀璨的聲學效果使其無愧於"金色"的美稱.著名指揮卡拉揚贊道:"大廳
的聲音很豐滿,低音很豐富,高音弦樂的音色也很美……,這是一個能喚起人C高度想像力
的大廳,它給指揮以美感".到現在仍為音樂廳建築的典範.
這時期所建音樂廳的容積較大,為10000^-20000 m ,容量為2000座左右,空間較大,
每座容積為7.10護,其比例約為1:1-1.3:2.3-2.6扭:w:L)比例修長,纖巧,但仔
細分析一下其空間會發現:以指揮處為割點,聽音區與演奏區的長度比例約為1.618二la
這類音樂廳的寬度約為20.左右,廳高為15-19.,長度在40.左右,因有側向淺挑台,
所以高與寬的比例接近為1二1.容積(V)與總面積(S)之比約在3.7左;5,"鞋盒式"的空
間;沿側牆有淺挑台和後牆有挑台,演奏區和聽音區共處在同一空間中:廳內裝修典雅華麗,
具有大量的雕塑以及大型水晶燈,聲場擴散,混響時間為1.8-2.2秒,直達聲與混響聲的
聲能比例較小,形成音調豐富而清晰度較低的音質特點,成為演賽浪沒派音樂作品的典型環
境.這些音樂廳大都是古典復興和巴洛克或羅可可風格的折中,但都具有端莊蔽華的藝術形
象,不同凡吶的聲學效果.到現在還是音樂廳建築的聲學和建築空間的典範;所以它們在室
內聲學的發展史上具有相當大的貢獻,同時也是建築藝術中的珍品和瑰寶.
4.新建築時期
19世紀末到20世紀初,人和物質世界之間的關系顯示出對科技規律的遵從,主張理性
至上:"功能決定形式"的設計思想得到了廣泛地接受,並認為設計建築應有科學根據,該
時期的科學發展在觀演建築的功能,視線,照明,聲學,舞台機械甚至空調技術等方面的成
就都適時地提供設計的根據.另外,荃於社會的發展,人們對音樂的需求,迫切要求建造大
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ilwewe日月..,.,11
容量的音樂廳.以上種種促進了建築師對設計音樂廳的變革和創新的思潮.但是,無論從建
築藝術的表現形式,與功能結合的合理性上,還是對科學技術的運用上等都存在著很大的矛
盾和不成熟,這充分表明了該歷史時期的時代特點.
這時期建造了不少的音樂廳,著名的有:
芝加哥Orchestra Hall(1891一1905),2582座,混響時間為1.3秒.為了解決視線問
題,取消了廳內的側向淺挑台;為了增加容星,建造了兩層大挑台:池座有不高的升起:廳
內處理手法明顯地具有古典歌劇院的影響,但是演奏區和聽音區仍處在同一空間中.演奏區
的頂棚和聽音區的項棚都連在一起做成向上傾斜,有利於一次聲反射.廳內音質千澀,但清
晰.紐約Casnegie HaI1(1891年).2760座,餛響時(a]為1.7秒.正廳平面近乎正方形(30m
X 34m) ,第二和第三層為圍向演奏台口呈馬蹄形的包佣,如同古典歌劇院:第四和第五層為
大桃台.廳高為24m.演奏區明顯地形成鏡框式台口:管風琴在台內的側牆處.廳內音質一
般.倫敦Queen's Hall(1893年),2000座,混響時間為1.3秒.在演奏台兩側有凸形牆面,
可以將樂隊的聲音均勻地反射到聽眾席.該廳音質不很理想.愛丁堡Usher Hall(1914年),
2760座,混響時間為1. 7秒.聽音區為馬蹄形平面.具有兩層挑台,它們圍向演奏台,具
有現代劇場的特點,但又明顯地具有古典歌劇院的影響.演奏區為盡端式,兩側牆的斜角小
於100,對聲反射有利.樂隊後有合唱隊的座席.明顯地把演奏區和聽音區分為兩個區域:
形成鏡框式台口.由於演奏台上有諧振現象,對低頻聲有"染色"現象,廳內聲擴敞不好,
音質粗糙.並且聲場不均勻.
這類音樂廳的容里大約2500^2800座.大廳體型樣式不同於傳統音樂廳"鞋盒式"的
樣式,與古典歌劇院的形式相仿,由於容量多,視線短,所以廳的寬度大;由於多層挑台.
高度為18-20m,所以容積很大,但是容積與總表面積((V/S)之比並不大,所以混響時間並
不長,豐滿度較差,同時因寬度大,所以對反射聲的理解是初步的,不全面和處理不成熟,
不系統,反射聲的時序和方向也不好,因此音質並不好.但是,由哈佛大學著名聲學教授賽
賓,根據他通過實驗得出的室內混響時間的理論作為指導,進行設計建造的新波士頓音樂廳
(190.年),2631座,混響時間為1.8秒,則獲得非凡的成功,並與維也納音樂廳,阿姆斯
特月音樂廳同被譽為三大著名古典音樂廳.在建築藝術上,該廳承襲了19世紀末以前古典
音樂廳的模式-—"鞋盒式"的體型,側牆有兩層淺挑台,後牆有兩層挑台.演奏區為盡端
式,側牆和頂棚具有V度,以利反射.廳的高度(H)為18.5m.寬度(W)為23m,長度(L)為39. 5m,
空間比例(H:W:L為1 : 1. 24 : 2. 14,符合"黃金率".賽賓在設計該廳時,堅持了聲學科
學的原則,拒絕了業主提出容量為維也納容量(1680座)兩倍的要求,而為2631座,保持了該
廳的"鞋盒式"的空間比例,改進了演奏台上高而斜項擁,以利反射.
5現代主義(二次大戰前)
歐戰前夕,西方建築界繼承了"新建築"運動的革新精神,力圖掙脫學院派復古主義,
折衷主義的束縛,進行各種.新"建築的探索,日漸形成了"現代建築".戰後以德國的格
羅披亞斯為首的"包系斯"派主張"技術,經濟和功能",也就是要求建築設計要以新技術
來經濟地解決新功能.在理論和實踐上最終地摧毀了被"新建築"運動所動搖.而在學術界
仍是主導地位的學院派的統治.
在此期間聲學研究也取得了很大成就,特別是在1925-1927年,努特生通過對不同廳
堂的測量和評價,提出最佳混響時間與廳堂容積之間的關系:語言清晰度與房間的物理參量
—響度,雜訊級,混響時間和體型之間的關系;實際上只做了響度,混響時間對語言清晰
度影響的實驗,以及形成回聲的最小聲程差.所以出現了當時認為以最佳音質條件為出發點
所設計和建造的現代音樂廳,如:
巴黎Salle Pleyel (1927年),3000座,混響時間為1. 45秒.為了增加音量和改進
視線,採用了扇形平面和兩層大挑台.按照流行於建築師中的聲學概念-—聲線分析方法,
即均勻分布第一次反射聲,必然採用拋物線的頂棚,可以把演奏台上聲9均勻地反射到觀眾
席,並且使第一次反射聲與直達聲的聲程差不大於22米,不會產生回聲:但是觀眾席的噪
聲也經頂棚反射,集中到演奏台,造成干擾並且分析了體型和確定了尺寸—長(L為51
米,寬度21-31米,平均高度為18米:因為建築師不理解混響時間與容積和材料的關系,
所以容積過大.而聲學家則關心根據賽賓的棍響概念來確定大廳的餛響時間,而對聲線的分
析與體型的關系不關心,所以不能提出設計大廳的聲學根據,因此,當聲學家們還在討論如
何選擇混響時間時,建築師己經根據聲線概念確定了大廳的尺寸,構成了空間,因為尺寸是
構成空間的要素,而建築師的主要任務是空間的設計.兩者各行其是,配合不好,產生不少
問題.另外,當時聲學界認為聽音區應盡量得寂靜,演奏台周圍應是強反射,使演奏的聲音
盡量反射到觀眾席,實質上這是當時剛興起的電影院音質設計的做法,雖然這種做法對於電
影院來說也是不全面的.因此該音樂廳的音質對於語言清晰度很好,對於音樂則不好,所以
很少在此演奏交響樂.美國克里夫蘭的Severance Hall(1930年),1890座,混響時間1.4
秒.該廳的設計思想如同上述,所以音質效果相同.英國利物浦的New Philhinmonic Hall
(1939年),1955座,混響時間1.5秒.美國的Buffalo的Klimhans Hall (1!41年),2839
座,混響時間為1.32秒.上述各音樂廳代表了自1900-195.年間所建造的音幾廳的模式,
音質都不理想.
這時期的音樂廳容量多,一般為2000-3000座,在美國甚至達到4000-^6000座,為
了增加容量和縮短視距以及避免多層包廂視線不良的缺點,大廳後部被大大地擴大成為扇形
平面,同時又增加了大挑台,而其高深比一般都不大於1/2.根據當時在建築師中流行的聲
學設計概念,頂棚的縱剖面被設計成弧形或拋物線形,以取得最小的聲程差,所以頂棚的高
度被大大地降低,這樣音樂廳的高度與寬度之比由1:1-3:4變成為1:2^+1:3,成為扁形空
間.由於對電影的聲學特點尚未正確理解.大盤使用吸聲材料,甚至到了濫用的地步,因
此廳內的混響時間都很短(大約在1.5秒以下),清晰度高,音調很不豐滿.由子以巴黎Salle
Pleyel為代表的聲學設計方法曾被多數教科書和有關建築雜志所推薦和介紹,在不同程度
上為大多數現代音樂廳或劇場設計中所採用.其影響很深遠,直到50年代之後,聲學科學
的發展,才逐漸地減少,但還有影響,特別是以聲線法來替代聲學設計的觀念還很牢固,尤
其在我國的建築界中.
丹麥哥本哈根廣播電台音樂廳(1946年),1093座,混響時間為1.5秒,其模式同上述,
但是因為採用薄殼結構,因為殼頂高,所以演奏台的聲音不能均勻的反射,大多數是反射到
第一層挑台的坐席,並有聚焦現象,所以在戰後(1954-1955年)改建,其措施是在演賽台
上部懸吊水平的有機玻琦的聲反射系列共5排,26塊大小不等,離檯面高為7-8米,保證
了均勻地分布第一次反射聲,井在50毫秒之內,同時也給予演賽台內一定的反射聲.這是
在現代音樂廳中首先出現了在高空間中懸吊聲反射板,對以後的音樂廳棋式的變化形響很
大.
6現代主義(二次大戰後)
>0年代,歡洲經濟有了發展,所以各國開始新建以及恢復戰爭中被毀的文化建築如:
倫教早家節日音樂廳(1951年),3000座,混響時間為1.45秒,該音樂廳的聲學設計考慮比
較周到,在體型,反射面和聲學材料布置上都經多次討論和實驗.音樂廳的平面是矩形的,
空間屬於介鞋盒式"的,吸收了古典音樂廳的經驗,由於3000座席,所以在演奏台兩側和
後而布置了座席1400座).形成了環繞式的特點.本廳的體型雖屬古典音樂廳的模式,但仍
然只4戰前現代r義設計的影響.以均勻分布第一次反射聲為目的,對側向反射的重要性還
沒有認識,所以使演奏台和池座前區處在一個扇形平面中,但側牆斜角較大.在演奏台上懸
吊三片大的弧1(%斜向的肖反射板,增加第一次反射聲.側牆上部有四層包廂,原來是希望增
加擴散,卻相反,不僅沒有擴散效果,反而產生大量吸聲值,特別對於低頗的吸收.所以廳
內太寂靜.豐滿度不夠,但很清晰.所以效果仍然與戰前現代音樂廳相同.由於對於交響樂
作品風格與混響時間關系的研究,後期所建造的晉樂廳的混響時間日漸增長,如柏林音樂學
跪音樂廳(1954年),1360座,混響時間為1.95秒.矩形平面,樓座則向外擴張變成為長
六角形.設計中仍受戰前現代主義的影響,頂棚是弧形的,使演奏台的聲音直接反射到樓座,
廳內聲場分布不均勻,擴散不好,因此對交響樂效果不好,室內樂和獨奏效果較好.由於聲
學研究對室內聲能衰減過程中進行了微觀的分析,探討了前次反射聲對室內音質的影響,並
且又發現了側向反射的重要作用,但是混響理論仍然是基本的根據,所以聲場的擴散應是音
樂廳音質好壞的基本條件.德國斯圖加德的音樂廳(1965年〕,2000座,混響時間為1.9
妙為了獲街好的擴散聲場,克里邁爾教授提出不對稱的原則.大廳的平面很特殊,形似三
角鋼琴,演奏台處在廳內非對稱的位置上,它的左側牆是大片混凝土的凸面,保證輻射聲能,
使右側聽眾具有強的一次反射聲.為了使聽眾盡呈接近聲源.所以大盤聽眾席布置在左側,
以便使大量聽眾更接近第一提琴.廳內具有大量的擴散體,保證聲能衰減的混響過程具有好
的擴散程度.因此廳內不僅有強的反射聲能,又有良好的擴散聲能,這是該時期中突出的例
子這是在正確的聲學科學指導下,創造了完全新穎的模式.
7王見代主義(近期)
由於"學理論和實踐的發展,建築理論的反思和創新,音樂廳設計的視野更為重視科
學與藝術的結合,柏林愛樂音樂廳(1963年),2218座,混響時間為2秒,這是由"現代建
築"大師夏隆fir,署名聲學家克里邁爾教授合作設計,他們把各方的主張和成就融合在一起,
著重考慮了人的因素,探索音樂廳的空間環境與人的關聯,成功的解決了科學與藝術,內容
與形式的矛盾,創造了世界上第一個圍繞式的音樂斤,這是世界范圍內成功的作品之一:在
音樂廳的建築史和聲學史上都具有重大的意義.它是一個從平面上看來是對稱的.但是空間
上是不對稱的,實現了克里邁爾的非對稱原則.紐西蘭克賴斯特丘奇音樂廳(1972年), 2650
座,混響時間為2. 3秒.悉尼歌劇院的音樂廳(1973年),2690座,混響時間為2.0秒.
紐西蘭惠靈頓音樂廳(1976年),2500座,混響時間為2.45秒.美國丹佛音樂廳(1978
年.,2750座,混響時間為2. 0抄.舊金山大衛音樂廳(1980年),混響時間為2.2秒.
日本三得利音樂廳(1986年),2690座,混響時間為2..秒.這些音樂廳都是在柏林愛樂
音樂片之後調動和綜合發揮各種技術和藝術的手段,創造出類型各異,視聽俱佳的坐席包圍
演奏ry的A-樂廳,這種音樂廳的平面無論是鞋盒式的,還是圓形的,橢圓形的,不規則形的
等等,雖然空間形式各異,但是以演奏台為主和正面坐席所圍合的空間比例都符合古典音樂
廳的空間比例,也就是遵循著"黃金率".
縱觀蘭百餘年西方音樂廳的發展,它從矩形平面的廳室,發展到19世紀末的"鞋盒式"
的規模宏大的公共音樂廳,其模式的變化,主要是受社會的發展人們對音樂的需求,促使
容量的增多所致.但仍遵循著"黃金率"的比例.自本世紀以來,科技的發展,促便人們思維
方式發生變化,遵從科技的規律,因此,音樂廳的摸式的變化主要是從視線,舒適等要求考
慮,取消了側向淺挑台,形成了鏡框式舞台口的劇場式模式,但這模式在視覺上無論是科學
性,還是藝術性都並不高明,很快就被淘汰.本世紀初,賽賓教授創立混響時間概念,使音
樂廳的設計和建造建立在科學的基礎上,但是在二次大戰以前,由於認iR不夠全面,聲學界
著眼於聲學理論和技術的研究,而對如何構成音樂廳空間的具體措施並不注意.建築界則片
面從均勻分布第一次反射聲,對混響概念與音樂廳空間尺寸和材料的關系並不理解,兩者各
自進行設計,使聲學理論和建築藝術設計脫節,即使在構成空間的要素~一音樂廳的尺寸上
都不能相互配合,提出合乎聲學和建築科學的根據.以致大V角的扇形平面,大挑台,扁形
空間成為這一時期的主要空間模式,混響時間短,音質干澀,不豐滿,但很清晰.現代人的
生活方式和思維方式的多元化,引起作為文化形態的建築風格的多元化,並且因建築,材料
和技術的發展,更促使建築向著多元化和多樣化發展.為了適應人們對文化娛樂和審美情趣
的多元化和多樣化的要求,音樂廳的空間環境也有很大的變化,音質設計也從本世紀初的混
響理論,逐步地在實踐中探索到在混響過程中具有不同階段的特性,而進入到對室內聲能衰
減過程進行了微觀的研究,理解到早期反射聲的時序和方向的特性,以及整個衰減過程中各
種特性對主觀感覺的影響.目前更向著綜合方向發展,確認混響理論為基礎,並向微觀方向
開拓,考慮早期反射聲組成的合理性和適度的側向反射,井促使室內的聲能隨r間的增長,
在室內混響過程的早期階段就能達到擴散聲場的條件,使人們能感受到強的混響感.因此,
聲學理論和技術的發展,適應著人的思維的多元化和多樣化.促使音樂廳的模式,隨著時代
的發展,容量增多,其類型也多姿多采,風格多樣;但因聲學規律限制其對尺寸有要求,所
以音樂廳的空間必然是應充分利用自然聲源的音量,使聽眾包國潛演奏台,形成圍繞式高空
間的模式,而其所圍繞的主要空間即演奏區與它正面的聽眾席所組合的空間,應遵循"黃金
率"的比率.但是其空間特徵應是多樣的,多元的;混響時間已從古典音樂廳的1.8-2.0
秒,延長到2.0-2.2秒,並有再延長的趨勢,而容量則不大於2500座左右.
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『伍』 雷利和《一個中國孩子的呼聲》詳細資料
雷利勛爵(Lord Rayleigh)本名約翰·威廉·斯特拉特(1842—1919),後因繼承了他祖父和父親的爵位,所以他在三十二歲的時候,就根據英國的習慣,稱為雷利勛爵第三,科學界一般則簡稱他為雷利勛爵。
他是十九世紀後期到二十世紀初期英國最出名的一位物理學家,他既在實驗物理方面,又在理論物理方面,有過重大的貢獻。盡管他的主要貢獻是在經典物理學方面,可是他晚年對於近代物理學,如量子論和相對論,都發表過重大意見。因此,我們可以說,雷利勛爵是一位承前啟後的大科學家。
他於1842年11月12日生在倫敦附近的埃塞克斯(Essex)。他從1865年在劍橋大學畢業起,到1919年6月30日病故為止,前後五十多年的科學活動,一共寫了四百三十多篇科學論文,後來被集成六大卷,至今仍然有參考價值。他還寫過一部巨著,兩卷本《聲學理論》,成了物理學史上一部不朽的名著。雷利雖不是數學家,卻善於利用數學解決物理學上的重要問題。同時他對於實驗工作十分仔細認真,所以一生取得了豐富的實驗研究成果。
他在劍橋大學畢業後,26歲時按照當時的習慣,就到歐洲大陸去旅行,接著又去美國考察。他在1868年,購買一些實驗設備帶回來,設立了一座私人實驗室,成為英國當時很有名的物理實驗室。
他在1871年29歲時結婚了。結婚以後到埃及去旅行,同時就開始寫他的《聲學理論》一書。這部書一直經過六年的寫作時間,到1877年才寫完初次出版。
1873年31歲時,他繼承了父親的爵位。從這時候開始,就在自己家中的實驗室里,進行聲學和光學的實驗研究,使他成為當時全世界最著名的聲學專家。
他還引用光學理論來解釋天空為什麼是藍色的。1871年,他提出:散射光的強度與散射的方向有關,並與波長的四次方成反比。這就是光學上著名的「雷利散射公式」。
在組成陽光的七種可見光中,紅光波長最長,藍光波長較短。而藍光在空氣的微小塵粒中的散射能力,卻比紅光強十倍以上。無雲的天空之所以呈現蔚藍色,就是因為陽光中的藍光受到強烈的散射而造成的。
他在家庭實驗室里,研究光學儀器的光柵,這項工作使他對前人發明的光譜儀大加改進。從1870年起,光譜儀就成了研究日光和很多化學元素光譜的重要儀器了。
在十九世紀七十年代後期,雷利本來想就在家裡作一輩子的科學研究工作了。可是劍橋大學傑出物理學教授麥克斯韋爾(J·C·Maxwell)於1879年病故了,三十七歲的雷利被劍橋禮聘為教授。
他在劍橋大學做了一項很重要的工作,使學基礎物理學的學生,都必須做實驗。從此在歐美的大學里普遍實行起來。後來,由於他不願意太多的外務,到1884年42歲為止,就不再擔任劍橋大學教授了。
他在劍橋大學的時候,利用准確的儀器做了很重要的研究工作,就是對於電學的三個基本單位:歐姆、安培和伏特的精確數值,進行了仔細研究計算。他的研究成果,成為物理學界長期使用的基數。由於他感覺到基本單位準確的重要性,他建議英國政府成立國立物理實驗室。這個實驗室在1900年成立起來了,至今仍然是國際上的重要標准化機構。
在1884年,英國科學家公推雷利為英國科學促進會會長。就在這一年,這個促進會到加拿大去開年會。這使雷利又有機會和美國以及加拿大的一些物理學家,發生了更密切的友情。
他回到英國以後,仍然在自己家裡,從事實驗研究工作。盡管他從1887年到1905年還兼任過英國倫敦皇家學院教授,可是他每年只有很少時間在倫敦停留一下,做幾次短小精乾的講演。
從1880年後期起,他把大部分時間放在自己的實驗室工作上,而且方面很廣,包括光學、流體力學、聲學、電學以及熱力學等等方面,因此,他在科學界地位就很高很高了。
他對於研究所得數字是十分認真負責的,這使他後來和威廉·拉姆塞共同合作,發現了氬氣。這本來是化學方面的問題,所以他和化學家合作才徹底解決了這個稀有氣體存在於空氣中的問題。雷利從空氣取得的氮氣的密度,同從氨氣里得到的氮氣不完全相符,雖然數字相差只是在小數點第三位上。
氣體密度就是1L氣體的質量,以克數計算。氣體的體積會隨著溫度和壓力而變化,所以必須規定,氣體的密度是在零攝氏度和一個大氣壓下,每升的質量。
空氣中的氮氣,經多次測量密度仍然是每升1.2572g。而從氨化合物分解出來的氮氣,密度卻都是每升1.2508 g。當時有人勸他,先找一找前人的著作。雷利就重新翻讀了1795年卡文迪許手稿,卡文迪許曾經用靜電儀放電來氧化氮氣,發現盡管放電時間很長很長,總是留下一點點不能化合的氣體。讀了這個報告以後,雷利就相信空氣里除了氧氣和氮氣以外,一定還有另外的一種氣體。
雷利用三種不同的方法製取的氧,密度完全相等,但氮氣的研究結果則使人不解。他由氨製得的氮總比從大氣中除去氧、二氧化碳、水汽後所得的氮輕千分之五左右。於是他將這事實刊登在英國1892年9月29日的《自然》(Nature)周刊上,請讀者解釋,可是他沒有收到任何答復。
雷利勛爵本人起初想到了四種可能的解釋:(1)由大氣中所製得的氮,或者還含有微量的氧;(2)由氨所製得的氮,可能稍微混雜了氫;(3)由大氣中所得的氮,或許含有類似臭氧的N3分子;(4)由氨中所得的氮,可能有若干分子已經分解,因而把氣體的密度降低了。
第一個假設是最不可能的,因為氧和氮的密度相差極微,必須雜有極大量的氧,才可以用來解釋千分之五的差異。雷利又用實驗證明了由氨所製得的氮,其中絕不含氫,第三個解釋也是不足置信,因為他採用無聲放電,使之通過這種氣體,也未發現氮的密度有所增高。
雷利最初就使用感應線圈使氮氣氧化,但是這個工作進行得相當緩慢。於是威廉·拉姆塞向雷利建議不再用放電的辦法,改用化學方法。因為拉姆塞的方法得到成功,他們兩個人在1895年就共同寫成一篇論文,在英國科學促進大會上宣讀。因為他們對這種新氣體當時並沒有命名,大會主席建議名為Argon,來自希臘文「懶惰」之意,中文音譯成氬。
由於雷利知識十分淵博並且和其他科學家接觸很多,所以他在19世紀後期,已經開始感覺到物理學上有好多實驗,很難用經典理論去解釋,例如光譜就是其中的一個例子。盡管他對於經典物理學感覺有問題,他卻還沒有放棄希望,總是使用經典物理學去試圖解釋新的現象。
他對量子理論並不太熱心,他覺得這個理論提出得太突然了。由於他們共同發現了雷利——金斯定律(Raylejgh——Jears law),這個發現在普朗克(Planck)有名的理論發表前幾個月,所以他對量子學更不大重視。
他也曾經想利用經典學說來解釋原子光譜。例如:氫原子的發射光譜,他最後不得不承認,他的嘗試是失敗的。波爾提出解釋氫原子光譜的理論時,他又覺得這種學說太激進。
雷利對於相對論雖是相當信服的,但同時還提倡以太學說。盡管這種學說在1881年經過邁克爾孫(Michelson)的實驗證明,以太是不存在的。雷利對邁克爾孫的實驗也表示懷疑,他認為以太如果不存在,那就不好解釋許多現象了。由此可見,他對於經典光學理論一直是忠心的。他自己在1901年想用實驗來證明以太的存在,可是也失敗了。從此,他對相對論的正確性就十分佩服了。
雷利在晚年始終沒有放棄物理學的實驗工作。他在最後十五年中,還一共發表了九十篇論文之多。其中有一篇關於聲波理論的論文,大大改進了前人的工作。
他的《聲學理論》一書,經過多次的修訂,達到了二十世紀的高水平。
他除了對於理論科學研究有濃厚的興趣以外,還對於科學團體和政府提出的科學問題,都做了大量的工作。他一輩子在實驗室里和圖書館里為科學而獻身。
雷利在1873年被選進皇家學會,並且從1885年到1896年,他擔任了皇家學會秘書。他在學會里很重視提拔青年科學家,例如:蘇格蘭有一位青年學者對於氣體的分子理論,發表了很重要的見解,可是被很多人忽視了。雷利重新審查了被埋沒的論文,很重視這位蘇格蘭科學家,特別把別人所輕視的論文送交皇家學會的刊物上發表。
在1905年,雷利當選為英國皇家學會主席,他認真地負責一直擔任到1908年,他對學會做了好些被人不重視的工作。
在1896年,他擔任了三育學會(Trinity House)的科學顧問,雷利在這里兼任了十五年的義務工作。在這里,他用光學理論,解決了被濃霧擋住光線的問題。雷利在其他公共事業方面,也有很多的貢獻。例如,他擔任過國防部一個重要小組的組長,又擔任過倫敦煤氣公司改進工作的顧問。
盡管他擔任大學教授的時間不太長,卻曾經擔任國家的好幾個教育機構的董事。從1908年到1919年逝世為止,他是劍橋大學的名譽校長。
他在1904年接受諾貝爾物理獎金時,把獎金全部捐給劍橋大學。他一生得過好多名譽學位,共計有十三次之多;在全世界的學會之中,他取得了五十多個名譽會員的稱謂。
雷利和當時歐洲其他物理學家不大相同,並不熱心於提新理論。他只是把所遇到的科學問題,用物理實驗方法去設法解決。從他一生的行動,可以看出來,他一方面是一位造詣很高的物理學家,同時也是很和順可親的一位學者。
一個中國孩子的呼聲
聯合國秘書長加利先生:
您好!
我們雖然沒有見過面,我和媽媽卻接到過您的問候。兩年以前,我親愛的爸爸做為羅漢果的一名軍事考察員,在執行維護和平的行動中壯烈犧牲,您給予了他高度的評價贊揚他是「一名卓越的軍事觀察員,在執行聯合國維和的行動中體現了人道與工整的素質。」對此,我和媽媽向您表示深深的謝意。
兩年多來,我們全家沉浸在失去親人的巨大悲痛中,我至盡都忘不了,爸爸臨上飛機前對我那申請的目光,他說:「孩子,等爸爸回來,我一定送你一頂『藍盔』。」我們與爸爸相約,等爸爸凱旋的那一天,我們要帶著最美的鮮花迎接他。
現在這頂藍盔回來了,但它是釘在爸爸的靈柩上回來的。我們如約捧著鮮花,接到的卻是爸爸那覆蓋著國旗的遺體。鮮血染紅了他的征衣,腕上的手錶浸滿了凝固的血。爸爸的嘴張著彷彿在呼喚著什麼。啊!我聽到了,媽媽聽見了,在場的叔叔阿姨聽見了,全世界都聽見了,他呼喚的是「和平!和平!和平!」
我的爸爸精通四國語言,是一名出色的經濟學碩士,本來他應該為人類做出更大的貢獻,卻被戰爭奪去了寶貴的生命。他的死是光榮的他是為和平而倒下的,他倒在了維護世界和平的聖壇上。今天我要向爸爸獻上一束最美的鮮花,為他是保衛和平的光榮戰士。
五十一年前,全世界人民用鮮血和生命贏得了反法西斯的勝利,但五十一年後的今天,和平之神還沒有永駐人間。
今天,我們中國孩子雖然生活在和平環境中但是世界並不太平,不少地區還彌漫著戰爭的硝煙,罪惡的子彈還威脅著嬌嫩的「和平之花」。我們一定要向爸爸那樣熱愛和平,勇敢的用自己的生命保衛和平。
敬愛的聯合國秘書長加利先生,在此我代表我的家庭,我代表所有的中國孩子同過您向整個國際社會呼籲:「救救孩子們,要和平不要戰爭!」為了母親不再失去丈夫,為了妻子不再失去丈夫,為孩子不再失去父親,全世界一致行動起來,維護和平,制止戰爭!讓二十一實際那已經能夠聽到腳步聲為戰爭敲響喪鍾,讓明天的世界真正成為充滿陽光、鮮花和愛的人類家園!
敬禮!
『陸』 初中階 段 物理題中 怎麼判斷超聲波 次聲波 電磁波
(1) 聲波
人們把能引起聽覺的機械波稱為聲波(音頻)。頻率在20~20000Hz之間。
(2) 次聲波
頻率低於20Hz的機械波稱為次聲波。
(3) 超聲波
頻率高於20000Hz的機械波稱為超聲波。
下面有詳細資料,有時間可以看一看。
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聲波的類型
(1) 縱波
媒質中質點沿傳播方向運動的波。
(2) 橫波
媒質中的質點都垂直於傳播方向而運動的波。
(3) 表面波
沿媒質表面層傳播,幅值隨深度迅速減弱的波。
頻率、超聲波、次聲波
其他關於聲波的參考資料:
聲學是一門古老的學科,大約從17世紀初分析物體的振動開始,直到19世紀末,還只能用人耳接收聲波。1877年出版了瑞利的《聲學理論》,該書對經典聲學的內容進行了總結。20世紀初,貝爾發明了用於電話機的碳粒傳聲器,人們首次把聲波轉換為電信號,從而使聲學研究進入了一個新的階段。電子學的發展,大大地促進了聲學研究,從此,人們能夠精確測量、觀察和研究各種頻率、波形和強度的聲波,從而奠定了近代聲學的基礎。聲學與人們日常生活密切相關。例如,改進廳堂的音質和放聲系統的高保真度;測量並控制雜訊水平,以改善人們的生活環境等。由於數字技術和大規模集成電路的發展,微處理機進入了聲學研究與應用領域,使聲學研究手段和方法的准確性和速度都得到提高。隨之而出現一批新的聲學測量技術和相應的儀器設備。例如,實時頻率分析、聲強測量、聲源鑒別、快速傅里葉變換、相關分析等。
隨著科學技術的發展,近代聲學同時也得到了迅速發展,在工業、農業、國防、交通、衛生、教育、科學研究、文化生活以及社會等各個方面獲得了廣泛的應用,形成了許多新興的邊緣學科。
聲學是研究各種媒質中聲波的產生、傳播、接收和作用等問題的一門學科。傳播聲波的媒質有三種不同狀態,一般稱為氣體、液體和固體,因此形成相應的分支學科,分別稱為空氣聲學、水聲學和超聲學,其中空氣聲學涉及人們的聽覺,因此,與人們的文化生活和社會活動關系非常密切。由於聲學在不同的媒質及其不同狀態下傳播時,有著不同的傳播特性,利用這些特性可以研究和測量各種媒質的物理性質和狀態。例如,彈性模量、硬度、粘度、溫度、厚度、料位等。特別是頻率較高的超聲波與物質內部某些微觀結構有相互作用,如超聲波與金屬、半導體、超導體中的電子等相互作用,故可用於物質結構的研究。
由於超聲波在固體和液體中傳播時衰減小,因此傳播距離相應要遠些,一般稱為穿透性強;同時超聲波頻率高,波長短,因此固體中輻射的聲場具有方向性強,並且傳播過程中遇到障礙物時能夠反射等特點,可以用於探測金屬和非金屬材料內部的缺陷位置、大小和性質。這就是應用相當廣泛的無損檢測技術之一——超聲檢測。同樣原理推廣應用於人體上,可以從體外來檢查體內的某些疾病、器官動態或生理變化。
下面簡單介紹聲學中一般概念和傳播特性。
1.次聲波、聲波和超聲波
次聲波、聲波和超聲波都是在彈性媒質中傳播的機械波。它們的區別主要在於頻率不同。
(1) 聲波
人們把能引起聽覺的機械波稱為聲波(音頻)。頻率在20~20000Hz之間。
(2) 次聲波
頻率低於20Hz的機械波稱為次聲波。
(3) 超聲波
頻率高於20000Hz的機械波稱為超聲波。
2.聲波的類型
(1) 縱波
媒質中質點沿傳播方向運動的波。
(2) 橫波
媒質中的質點都垂直於傳播方向而運動的波。
(3) 表面波
沿媒質表面層傳播,幅值隨深度迅速減弱的波。
3.平面波、柱面波、球面波
(1) 平面波
波陣面為平面且與傳播方向垂直的波。
(2) 柱面波
波陣面為同軸柱面的波。
(3) 球面波
波陣面為同心球面的波。
定義
從科學的角度來說,電磁波是能量的一種,凡是高於絕對零度的物體,都會釋出電磁波。 正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣,除光波外,人們也看不見無處不在的電磁波。電磁波就是這樣一位人類素未謀面的「朋友」。
產生
電磁波是電磁場的一種運動形態。電與磁可說是一體兩面,變化的電場會產生磁場(即電流會產生磁場),變化的磁場則會產生電場。變化的電場和變化的磁場構成了一個不可分離的統一的場,這就是電磁場,而變化的電磁場在空間的傳播形成了電磁波,電磁的變動就如同微風輕拂水面產生水波一般,因此被稱為電磁波,也常稱為電波。
性質
電磁波頻率低時,主要藉由有形的導電體才能傳遞。原因是在低頻的電振盪中,磁電之間的相互變化比較緩慢,其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去;電磁波頻率高時即可以在自由空間內傳遞,也可以束縛在有形的導電體內傳遞。在自由空間內傳遞的原因是在高頻率的電振盪中,磁電互變甚快,能量不可能全部返回原振盪電路,於是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去,不需要介質也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。舉例來說,太陽與地球之間的距離非常遙遠,但在戶外時,我們仍然能感受到和煦陽光的光與熱,這就好比是「電磁輻射藉由輻射現象傳遞能量」的原理一樣。
電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變,其強度與距離的平方成反比,波本身帶動能量,任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。
其速度等於光速c(每秒3×10八次方)。在空間傳播的電磁波,距離最近的電場(磁場)強度方向相同,其量值最大兩點之間的距離,就是電磁波的波長λ,電磁每秒鍾變動的次數便是頻率f。三者之間的關系可通過公式c=λf。
電磁波的傳播不需要介質,同頻率的電磁波,在不同介質中的速度不同。不同頻率的電磁波,在同一種介質中傳播時,頻率越大折射率越大,速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質中才能沿直線傳播,若同一種介質是不均勻的,電磁波在其中的折射率是不一樣的,在這樣的介質中是沿曲線傳播的。通過不同介質時,會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波,還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少,電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。 機械波與電磁波都能發生折射、反射、衍射、干涉,因為所有的波都具有波粒兩象性.折射、反射屬於粒子性; 衍射、干涉為波動性。
能量
電磁波的能量大小由坡印廷矢量決定,即S=E×H,其中s為坡印庭矢量,E為電場強度,H為磁 場強度。E、H、S彼此垂直構成右手螺旋關系;即由S代表單位時間流過與之垂直的單位面積的電磁能,單位是W/m²。
電磁波具有能量,電磁波是一種物質。
編輯本段
電磁波的計算
c=λf
c:光速(這是一個常量,約等於3×10^8m/s) 單位:m/s
f:頻率(單位:Hz,1MHz=1000kHz=1×10^6Hz)
λ:波長(單位:m)
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電磁波的發現
1864年,英國科學家麥克斯韋在總結前人研究電磁現象的基礎上,建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在,推導出電磁波與光具有同樣的傳播速度。 1887年德國物理學家赫茲用實驗證實了電磁波的存在。之後,1898年, 馬可尼又進行了許多實驗,不僅證明光是一種電磁波,而且發現了更多形式的電磁波,它們的本質完全相同,只是波長和頻率有很大的差別。
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電磁波譜
按照波長或頻率的順序把這些電磁波排列起來,就是電磁波譜。如果把每個波段的頻率由低至高依次排列的話,它們是工頻電磁波、無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線及γ射線。以無線電的波長最長,宇宙射線的波長最短。
無線電波 3000米~0.3毫米。(微波 0.1~100厘米)
紅外線 0.3毫米~0.75微米。(其中:近紅外為0.76~3微米,中紅外為3~6微米,遠紅外為6~15微米,超遠紅外為15~300微米)
可見光 0.7微米~0.4微米。
紫外線 0.4微米~10毫微米
X射線 10毫微米~0.1毫微米
γ射線 0.1毫微米~0.001毫微米
高能射線 小於0.001毫微米
傳真(電視)用的波長是3~6米;雷達用的波長更短,3米到幾毫米。
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電磁輻射
廣義的電磁輻射通常是指電磁波頻譜而言。狹義的電磁輻射是指電器設備所產生的輻射波,通常是指紅外線以下部分。
電磁輻射是傳遞能量的一種方式,輻射種類可分為三種:
游離輻射
有熱效應的非游離輻射
無熱效應的非游離輻射
基地台電磁波 絕非游離輻射波
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電磁輻射對人體的傷害
電磁輻射危害人體的機理主要是熱效應、非熱效應和積累效應等。
熱效應:人體內70%以上是水,水分子受到電磁波輻射後相互摩擦,引起機體升溫,從而影響到身體其他器官的正常工作。
非熱效應:人體的器官和組織都存在微弱的電磁場,它們是穩定和有序的,一旦受到外界電磁波的干擾,處於平衡狀態的微弱電磁場即遭到破壞,人體正常循環機能會遭受破壞。
累積效應:熱效應和非熱效應作用於人體後,對人體的傷害尚未來得及自我修復之前再次受到電磁波輻射的話,其傷害程度就會發生累積,久之會成為永久性病態或危及生命。對於長期接觸電磁波輻射的群體,即使功率很小,頻率很低,也會誘發想不到的病變,應引起警惕!
各國科學家經過長期研究證明:長期接受電磁輻射會造成人體免疫力下降、新陳代謝紊亂、記憶力減退、提前衰老、心率失常、視力下降、聽力下降、血壓異常、皮膚產生斑痘、粗糙,甚至導致各類癌症等;男女生殖能力下降、婦女易患月經紊亂、流產、畸胎等症。但是暫時未經實驗證明,也無大規模的數據統計證實存在必然聯系
具有防電磁波輻射危害的食物有:綠茶、海帶、海藻、裙菜、Va、Vc、Vb1、卵磷脂、豬血、牛奶、甲魚、蟹等動物性優質蛋白等。
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電磁波的降低
降低電磁波的不良影響,就必須養成自我防範的習慣。一般電器行都有販售「電磁波測試筆」,可以輕易測出電磁波的強度,只要超過標准就會發出警訊,使用者就應遠離被測物直至警訊消失為止。
要測知電氣產品是否有輻射或電磁波,也可以採取比較簡便的方式,就是利用家用、小型可接收AM(調幅)頻道的收音機,打開後將頻道調在沒有廣播的地方,並且靠近所要測量的 電視、冰箱、微波爐或電腦等家電用品,就會發現收音機所傳出的> 噪音突然變大,走出一段距離後,才會恢復原來較小的噪音量;如此即可測出「安全」距離來。
不同的電器也有不同的防範辦法,像電腦用過最好只關螢幕不關機,電腦螢幕改換成液晶螢幕;接聽手機時,手機最好不要放在腰間或褲子口袋中,而應該用手持或放置於距離人體五十公分處;購買住宅則在遠離變電設備及基地台設置地點。
1993 年瑞典北歐三國研究調查公布,受到2mG 以上電磁輻射影響,罹患白血病的機會是正常人的 2.1 倍,罹患腦腫瘍的機會是正常人的1.5 倍,以上資料摘自日本1996.3 出版SAPIO 雜志。
(4-1), 專家建議:
防止電磁波的10 大對策 原 因 說 明
1.盡量遠離電化製品 距離愈遠,受電磁波的影響愈小。
2.無法遠離時要盡量縮短使用時間 再強的電磁波,時間愈短,影響愈小。
3.選用電磁波小的製品 電燈泡比日光燈小,無線電話比行動電話小
4.與其選用大型,盡量選用小型 同種的家電製品,大型的不但耗電量高,電磁波也強。
5.年輕人要特別注意 細胞分裂正值旺盛的年輕人容易受影響,孕婦特別要注意。
6.要曉得測定出的安全距離 廠家的電磁波數字不準,要明確的測出才好。
7.注意後方及兩側 電視機與個人電腦的後方及兩側所釋出的電磁波極強。
8.插頭不用的時候要拔掉 插頭插著的時候,大多數的電磁波即會釋出。
9.睡覺時要特別注意 睡覺時間通常很長,即使微量的曝露其影響也會很大
10.改變非依賴電不可的心態 電化製品環繞著的生活,曝露於電磁波的機會乃大增。
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電磁波的特性
與聲波和水波相似,電磁波具有波的性質。可以發生折射等現象。它的速度,波長,頻率之間滿足關系式:
傳播速度=波長×頻率。
電磁波在空氣中的傳播速度為光速,波長λ=300/頻率F(GHz)mm。從同步衛星到地球的傳播時間大約1/8秒。
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電磁波的應用
電磁波為橫波,可用於探測、定位、通信等等。
電磁波譜(波長從長到短)是無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線(X射線),伽瑪射線.
應用:
◆無線電波用於通信等
◆微波用於微波爐
◆紅外線用於遙控、熱成像儀、紅外製導導彈等
◆可見光是所有生物用來觀察事物的基礎
◆紫外線用於醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等
◆X射線用於CT照相
◆伽瑪射線用於治療,使原子發生躍遷從而產生新的射線等.
◆無線電波。無線電廣播與電視都是利用電磁波來進行的。在無線電廣播中,人們先將聲音信號轉變為電信號,然後將這些信號由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點,人們利用接收機接收到這些電磁波後,又將其中的電信號還原成聲音信號,這就是無線廣播的大致過程。而在電視中,除了要像無線廣播中那樣處理聲音信號外,還要將圖像的光信號轉變為電信號,然後也將這兩種信號一起由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播,而電視接收機接收到這些電磁波後又將其中的電信號還原成聲音信號和光信號,從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。
電磁波的電場(或磁場)隨時間變化,具有周期性。在一個振盪周期中傳播的距離叫波長。振盪周期的倒數,即每秒鍾振動(變化)的次數稱頻率。
很顯然,波長與頻率的乘積就是每秒鍾傳播的距離,即波速。令波長為λ,頻率為f,速度為V,得: λ=V/f波長入的單位是米(m),速度的單位是米/秒(m/sec),頻率的單位為赫茲(Hertz,Hz)。 整個電磁頻譜,包含從電波到宇宙射線的各種波、光、和射線的集合。不同頻率段落分別命名為無線電波(3KHz—3000GHz)、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線(伽馬射線)和宇宙射線。 在19世紀末,義大利人馬可尼和俄國人波波夫同在1895年進行了無線電通信試驗。在此後的100年間,從3KHz直到3000GHz頻譜被認識、開發和 逐步利用。根據不同的持播特性,不同的使用業務,對整個無線電頻譜進行劃分,共分9段:甚低頻(VLF)、低頻(LF)、中頻(MF),高頻(HF)、甚 高頻(VHF)\特高頻(uHF)\超高頻(sHF)\極高頻(EHF)和至高頻,對應的波段從甚(超)長波、長波、中波、短波、米波、分米波、厘米波、 毫米波和絲米波(後4種統稱為微波)。見下表。無線電頻譜和波段劃分
段號 頻段名稱 頻段范圍(含上限不含下限) 波段名稱 波長范圍(含上限不含下限)
1 甚低頻(VLF) 3~30千赫(KHz) 甚長波 100~10km
2 低頻(LF) 30~300千赫(KHz) 長波 10~1km
3 中頻(MF) 300~3000千赫(KHz) 中波 1000~100m
4 高頻(HF) 3~30兆赫(MHz) 短波 100~10m
5 甚高頻(VHF) 30~300兆赫(MHz) 米波 10~1m
6 特高頻(UHF) 300~3000兆赫(MHz) 分米波 微波 100~10cm
7 超高頻(SHF) 3~30吉赫(GHz) 厘米波 10~1cm
8 極高頻(EHF) 30~300吉赫(GHz) 毫米波 10~1mm
9 至高頻 300~3000吉赫(GHz) 絲米波 1~0.1mm
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電磁波治療應用
「特定電磁波譜」(TDP)是由特定的加熱器對治療板產生的波長范圍在2-25μm,強度范圍(28-35mw/cm²)內分布的特定電磁波,當人體匹配接收後與體內細胞所含相同物質產生諧振,因而可增強微循環作用,促進新陳代謝,產生對人體病變的修復,使病患者能迅速康復,非病患者能提高自身的抵抗能力。
例如國仁TDP,在經大量臨床試驗的基礎上,確認特定電磁波譜的照射可應用於治療頸椎病,腰椎間盤突出、腰痛,腰飢勞損,風濕關節炎,坐骨神經痛,面神經麻痹,術後傷口癒合,外傷感染,凍瘡,胃炎、橫隔膜痙攣、神經性皮炎、濕疹,偏頭痛、頭痛、痛經,痔瘡等。被廣泛應用到外科、內科、婦科、兒科、神經科及其它疾病。同時經過國家計量科學院等權威機構的精確測定,證實對人體無任何副作用。
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電磁波的傳導
電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變,其強度與距離的平方成反比,波本身帶動能量,任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。
其速度等於光速c(每秒3×10^8米)。在空間傳播的電磁波,距離最近的電場(磁場)強度方向相同,其量值最大兩點之間的距離,就是電磁波的波長λ,電磁每秒鍾變動的次數便是頻率f。三者之間的關系可通過公式c=λf。
通過不同介質時,會發生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波,還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少,電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。電磁波的應用。
電磁波為橫波,可用於探測、定位、通信等等。
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電磁波譜
電磁波譜是無線電波,微波,紅外線,可見光,紫外線,倫琴射線(X射線),伽瑪射線.首先,無線電波用於通信等,微波用於微波爐,紅外線用於遙控,熱成像儀,紅外製導導彈等,可見光是所有生物用來觀察事物的基礎,紫外線用於醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等,X射線用於CT照相,伽瑪射線用於治療,使原子發生躍遷從而產生新的射線等.
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電磁波用途
無線電廣播與電視都是利用電磁波來進行的。在無線電廣播中,人們先將聲音信號轉變為電信號,然後將這些信號由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播。而在另一地點,人們利用接收機接收到這些電磁波後,又將其中的電信號還原成聲音信號,這就是無線廣播的大致過程而在電視中,除了要像無線廣播中那樣處理聲音信號外,還要將圖象的光信號轉變為電信號,然後也將這兩種信號一起由高頻振盪的電磁波帶著向周圍空間傳播,而電視接收機接收到這些電磁波後又將其中的電信號還原成聲音信號和光信號,從而顯示出電視的畫面和喇叭里的聲音。
無線電廣播利用的電磁波的頻率很高,范圍也非常大,而電視所利用的電磁波的頻率則更高,范圍也更大。
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電磁波穿透力
因為電磁波具有波粒二象性,波長與光子能量成反比關系,當波長越短光子能量越大,則穿透力越強。
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電磁波對人體的副作用及防護
一、 電磁污染對人體的副作用
(1)電磁輻射是心血管疾病、糖尿病、癌突變的主要誘因之一;
(2)電磁輻射會對人體生殖系統、神經系統和免疫系統造成直接傷害;
(3)電磁輻射是造成孕婦流產、不育、畸胎等病變的誘發因素之一;
(4)過量的電磁輻射直接影響兒童身體組織、骨骼發育,導致視力、肝臟造血功能下降,嚴重者可導致視網膜脫落;
(5)電磁輻射可使男性性功能下降、女性內分泌紊亂。
二、電磁波的防護
1、電磁環境標准及相關規定。為控制現代生活中電磁波對環境的污染,保護人們身體健康,1989年12月22日我國衛生部頒布了《環境電磁波衛生標准》( GB9175-88),規定居住區環境電磁波強度限制值:長、中、短波應小於lOV/m,超短波應小於5V/m,微波應小於10μW/cm2。我國有關部門還制訂了《電視塔輻射衛生防護距離標准》,國家環保局也頒布了《電磁輻射環境保護管理辦法》。
針對移動通信發展狀況,北京市環保局於2000年2月17日頒布了全國首例對電磁污染進行規范管理的《北京市移動通訊建設項目環境保護管理規定》(試行),以規范移動通信台(站)的建設和運行,防止其對環境造成電磁污染。該規定中明確了能夠產生電磁輻射的移動通信台(站)在建設前均要履行環保審批手續,並要辦理環保驗收審批,經環保部門的監測,當地功率密度符合國家《電磁輻射防護規定》中的頻率在20 MHz~3000 MHz范圍內、照射導出限值的功率密度在40μW/cm2這一標准,才可正式投人使用,大於這一標準的必須停用或整改;建設蜂窩移動通訊基站前要預測用戶密度分布,採用最佳頻率復用方式,盡量減少基站個數;在居民樓上建設移動通信台(站),事前建築物產權單位或物業管理單位必須徵得所住居民意見;無線尋呼通信、集群通信天線最低允許高度不得低於40m,而蜂窩移動通信基站室外天線一般不得低於25m,發射天線主射方向50m范圍內、非主射方向30m范圍內,一般不得建高於天線的醫院、幼兒園、學校、住宅等建築;建設單位應在上述各類天線安裝地點設置電磁輻射警示牌。
2、 電磁波防護措施。根據電磁波隨距離衰減的特性,為減少電磁波對居民的危害,應使發射電磁功率較大、可能產生強電磁波的工作場所和設施,如電視台、廣播電台、雷達通信台站、微波傳送站等,盡量設在遠離居住區的遠郊區縣或地勢高的地區。必須設置在城市內、鄰近居住區域和居民經常活動場所范圍內的設施,如變電站等,應與居住區間保持一定安全防護距離,保證其邊界符合環境電磁波衛生標準的要求。同時,對電磁波輻射源需選用能屏蔽、反射或吸收電磁波的銅、鋁、鋼等金屬絲或高分子膜等材料製成的物品進行電磁屏蔽,將電磁輻射能量限制在規定的空間之內。
3、高壓特別是超高壓輸電線路應遠離住宅、學校、運動場等人群密集區。使用電腦時,應選用低輻射顯示器,並保持人體與顯示屏正面不少於75cm的距離,側面和背面不少於90cm,最好加裝屏蔽裝置。
4、應嚴格控制移動通信基站的密度,確保設置在市區內的各種移動通信發射基站天線高於周圍建築,在幼兒園、學校校舍、醫院等建築周圍一定范圍內不得建立發射天線。
5、為減輕家庭居室內電磁污染及其有害作用,應經常對居室通風換氣,保持室內空氣暢通。科學使用家用電器:例如,觀看電視或家庭影院、收聽組合音響時,應保持較遠距離,並避免各種電器同時開啟;使用電腦或電子游戲機持續時間不宜過長等。
6、使用手機電話時,盡量減少通話時間;手機天線頂端要盡可能偏離頭部,盡量把天線拉長;在手機電話上加裝耳機等。
7、另外,可每天服用一定量的維生素C或者多吃些富含維生素C的新鮮蔬菜,如辣椒、柿子椒、香椿、菜花、菠菜等;多食用新鮮水果如柑橘、棗等。飲食中也注意多吃一些富含維生素A、C和蛋白質的食物,如西紅柿、瘦肉、動物肝臟、豆芽等;經常喝綠茶。這些飲食措施,可在一定程度上起到積極預防和減輕電磁輻射對人體造成傷害的作用。
8、電磁波輻射是近三四十年才被人們認識的一種新的環境污染,現在人們對電磁輻射仍處於認識和研究階段。由於它看不見、摸不著、不易察覺,所以容易引起人們的疑慮。另外,有些關於電磁輻射的報道不太客觀、缺乏科學性,導致了不必要的誤解和恐慌。一般地說,判定電磁輻射是否對居住環境造成污染,應從電磁波輻射強度、主輻射方向、與輻射源的距離、持續時間等幾方面綜合考慮。所以,在加強電磁防護同時,對電磁波污染問題也應採取科學的態度,客觀分析、嚴肅對待,切不可人雲亦雲,不負責的盲目誇大,造成人們認識的混亂。當然,隨著科學技術水平的發展,人們對電磁波污染及其危害的認識會逐漸深人,許多謎底終將被揭開。
『柒』 聲學發展史(梗概)
聲音是人類最早研究的物理現象之一。世界上最早的聲學研究工作主要在音樂方面。《呂氏春秋》記載,黃帝令伶倫取竹作律,增損長短成十二律;伏羲作琴,三分損益成十三音。三分損益法就是把管(笛、簫)加長三分之一或減短三分之一,這樣聽起來都很和諧,這是最早的聲學定律。傳說在古希臘時代,畢達哥拉斯也提出了相似的自然律,只不過是用弦作基礎。
古代對聲本質的認識與今天的聲學理論很接近。在東西方,都認為聲音是由物體運動產生的,在空氣中以某種方式傳到人耳,引起人的聽覺。對聲學的系統研究是從17世紀初伽利略研究單擺周期和物體振動開始的。從那時起直到19世紀,幾乎同時代所有傑出的物理學家和數學家都對研究物體的振動和聲的產生原理作過貢獻。
聲的傳播問題很早就受到了注意,早在2000年前,中國和西方就都有人把聲的傳播與水面波紋相類比。1635年就有人用遠地槍聲測聲速,以後方法又不斷改進。1738年,巴黎科學院的科學家利用炮聲進行測量,得到0℃時空氣聲速為332m/s。1827年瑞士物理學家丹尼爾和法國數學家斯特姆在日內瓦湖進行實驗,得到聲在水中的傳播速度是1435m/s,這在當時「聲學儀器」只有停表和人耳的情況下,是非常了不起的成績。
人耳能聽到的最低聲強約為10-12W/m2,在1000Hz時相應的空氣質點振動位移約是10-11m,可見人耳對聲的接收本領確實驚人。19世紀中就有不少人耳解剖的工作和對人耳功能的探討,1843年發現著名的電路定律的歐姆提出,人耳可把復雜的聲音分解成諧波分量,並按分音大小判斷音色的理論。在歐姆聲學理論的啟發下,人們開展了聽覺的聲學研究(以後稱為生理聲學和心理聲學),並取得了重要的成果,其中最有名的是亥姆霍茲的《音的感知》。至今完整的聽覺理論還未能形成,目前人們對聲刺激通過聽覺器官、神經系統到達大腦皮層的過程有所了解,但這過程以後大腦皮層如何進行分析、處理、判斷還有待進一步研究。在語言和聽覺范圍內,理論的研究已導致了很多醫療設備的產生,如裝在耳道內的助聽器、人工喉、語言合成器、人工耳蝸等。
在封閉空間(如房間、教室、禮堂、劇院等)裡面聽語言、音樂,效果有的很好,有的很不好,這引起今天所謂建築聲學或室內音質的研究。但直到1900年賽賓得到他的混響公式,才使建築聲學成為真正的科學。
1877年,瑞利出版了兩卷《聲學原理》,書中集19世紀及以前兩三百年的大量聲學研究成果之大成,開創了現代聲學的先河。至今,特別是在理論分析工作中,還常引用這兩卷巨著。他開始討論的電話理論,目前已發展為電聲學。
20世紀,由於電子學的發展,使用電聲換能器和電子儀器設備,可以產生接收和利用任何頻率、任何波形、幾乎任何強度的聲波,已使聲學研究的范圍遠非昔日可比。現代聲學中最初發展的分支就是建築聲學和電聲學以及相應的電聲測量。以後,隨著頻率范圍的擴展,又發展了超聲學和次聲學;由於手段的改善,進一步研究聽覺,發展了生理聲學和心理聲學;由於對語言和通信廣播的研究,發展了語言聲學。
在第二次世界大戰中,開始把超聲廣泛地用到水下探測,促使水聲學得到很大的發展。20世紀初以來,特別是20世紀50年代以來,全世界由於工業、交通等事業的巨大發展,出現了雜訊環境污染問題,而促進了雜訊、雜訊控制、機械振動和沖擊研究的發展。高速大功率機械應用日益廣泛,非線性聲學受到普遍重視。此外還有音樂聲學、生物聲學。多個分支學科的發展逐漸形成了完整的現代聲學體系。
『捌』 推薦幾本聲學方面的書謝謝
《理論聲學》 張海瀾
本書系統地介紹了聲學的基本理論和研究方法,著重介紹了近幾十年來的新發展。全書大致分為兩部分。第一部分是與聲學有關的振動理論;第二部分是聲學理論,包括聲傳播、輻射、散射、聲波導和房間聲學等基本內容,還包括低頻和高頻近似、固體中的聲波、換能器、非線性聲學和數值計算等方面的內容。
本書可作為研究生的理論聲學課的教材,也可供相關專業人員參考。
《聲學基礎》 杜功煥,朱哲民,龔秀芬
聲學是一門既古老又迅速發展著的學科,近年來已滲透到幾乎所有重要的自然科學和工程技術領域,並已融入於當代科學技術的前沿之中,本書系統地介紹了聲學的基礎理論,其中包括聲的輻射、傳播、接收與散射,並適當地介紹了近期活躍的非線性聲學基礎理論。
本書可作為高等院校的教材,也可供專業研究和工程技術人員參考。
『玖』 雷利的資料
沃爾特·雷利 沃爾特·雷利(約1552年~1618年)
沃爾特·雷利是一位英國船長。作為私掠船的船長,他度過了早期的職業生涯。但在聽到有關埃爾多拉多的傳說後,他便於1595年率領一支探險隊前往南美洲尋找黃金。
雷利首先在特立尼達島登陸,並聲稱該英國所有。然後,他航行到委內瑞拉的奧利諾科河河口。他溯河而上,歷時15天,然後轉回並考察了蓋亞那和蘇利南的海岸地帶。
1617年,雷利率領另一支探險隊前往奧諾科地區。當時他已60多歲,在特立尼達病倒了,只得留下。探險隊的其他成員到達了奧利諾科河,但在那裡與西班牙定居者發生了戰斗,許多人被殺死。探險隊灰溜溜地回到英國。過後不久,雷利被處死。
在雷利一生的早期,他曾策劃試圖在北美洲建立英國殖民地,其中之一便是北卡羅來納州羅阿諾克島上神秘的「失落的弗吉尼亞殖民地」。1587年,117名移居者在那裡登陸。兩年後,當雷利的船返回時,已找不到移居者的蹤跡,他們已全部消失了。