北京天坛三大声学奇迹

1、仅供个人参考For pers onal use only in study and research; not forcommercial use北京天坛三大声学奇迹在首都北京市区的东南部,座落着一个驰名中外的天坛公园.那里本来是明 清两代帝王祭天和祈祷丰年的祭坛， 最初建设于明代永乐十八年（1420年）.天 坛是我国最壮观、最有特色的古建筑之一.不过，从声学上看，我们最感兴趣的 是回音壁、三音石和圜丘.天坛第一声学奇迹是回音壁.回音壁是一个圆环形的围墙，高约3. 72m,直径61. 5m.在回音壁内的圆形场地上，偏北有一座圆形的建筑物叫皇穹宇”它与回音壁内壁间的最短距离是 2. 5 m;同时

2、东西对称地盖着两座房屋.人们一 进回音壁，往往第一件事便是与同伴贴着围墙作远距离的耳语.人们讲悄悄话， 一般在6m以外就听不见.而在回音壁边上讲，传播却要远得多.即使你和同伴 分别在直线距离为45 m的甲、乙两处轻声对话，彼此还听得清清楚楚，就像同 伴在跟前与你说话一般.这个声学奇迹是怎样形成的呢？原来语音的波长只有10300 cm，比回音壁半径要小得多，因此在这种场合下可以认为声波是直线前进的.语音在甲、乙两处之间传播，一部分以束状沿围墙连续反射前进，全程有129 m； 部分沿直线直接通过空气传播，全程才45 m.因为墙面相当坚硬光洁，对声音的吸收小， 是声音的优良反射体；而且在回音壁的具体

3、条件下，声波沿墙面连续反射都是全 反射，没有穿入墙体内部发生折射的部分， 所以声音在传播中衰减很小.两个人 在甲、乙两处发出轻声细语，通过墙面传播的声波，尽管走了129 m,对方还能听清楚，就像打电话一样.而直接经过空气传播的声波却衰减很快， 只走6 m就 消失了，根本传不到45 m外的对方耳朵里.这就是神秘的回音壁的声学原理.天坛的第二声学奇迹是三音石.它在从皇穹宇通往围墙门口的一条白石铺成 的路上，从皇穹宇台阶沿这条路数到第三块石头便是. 游人们一到这里就鼓掌.鼓 掌一下，可以听到五六次回声.因为三音石正好在回音壁内圆心上. 鼓掌声沿着 四面八方的直径在墙间来回反射.因为围墙为圆形，每次声

4、波从围墙反射回来在 圆心会聚，便是一次回声.只是由于声波在来回反射的过程中逐渐衰减， 因此回 声一次比一次微弱.五、六次后，回声就微弱到听不出来.天坛的第三声学奇迹是圜丘.圜字是圆字的古体，丘字原意是小山、土堆 子.不过，圜丘不是圆形土堆子，而是青石砌成的高台，这里是真正的祭天的祭 坛.因为古人流行着 天圆地方”的不正确说法，所以圜丘砌成圆的，它外面的围 墙筑成方的.圜丘是三层的石台.每层都有台阶可以拾级而登.每层台的周围都 有石栏杆.最高层离地5m多，半径15m.人们登上台顶，站在圜丘的圆心石上，往往又是喊话，又是拍手，这时听到 的声音特别洪亮.这又是什么缘故呢？原来台顶不是真正水平的， 而

5、是从中央往 四周坡下去.人们站在台中央喊话，声波从栏杆上反射到台面，再从台面反射回 耳边来；或者反过来，声波从台面反射到栏杆上，再从栏杆反射回耳边来.又因 为圜丘的半径较短，所以回声比原声延迟时间很短，以致相混.据测验，从发音仅供个人参考到声波再回到圆心的时间，只有零点零七秒说话者无法分辨它的原音与回音， 所以站在圆心石上听起来，声音格外响亮.但是站在圆心以外说话，或者站在圆 心以外听起来，就没有这种感觉了.天坛的声学奇迹是我国古代建筑匠师的卓越创造.不得用于商业用途仅供个人参考仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung$ommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to员bko gA.nroge