声波传播之怪现象

1921年5月9日,莫斯科附近发生一次大爆炸,在半径70km的范围内,爆炸声听得很清楚;再远一直到160km的范围内都是寂静区;然后直到近300km远处,又可以听到爆炸声。为什么会出现如此奇怪的现象¢呢?原来这与声波在空气中⌛的折射有关。

声波是声源的振动以波的形式在媒质中传播形成的。由波的折射定律可知,当波从第一媒质射入第二媒质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比等于第二媒质对于第一媒质的相对折射率n,即n=sini/sinr.当n>1时,i>γ,折射波线相对于入射波线更靠近法线;当n<1时,i<γ,折射波线相对于入射波线更远离法线。

在烈日炎炎的白天,声波在空气中传播时,在离地面20km以下的区域,由于地面接受太阳的辐射而温度较高,从而越靠近地面,空气越稀薄,折射率也越小;而在地面40km以上的高空,这一层大气由于强烈吸收紫外线而使气温升高,从而让空气折射率开始减小。因此,从地面开始,空气密度由稀到浓再到稀,折射率也由小到大再到小,这样,当出现声强很大的声波时,声波先沿靠近法线的方向折射传播,让声波迅速上升到高空,到底40km的高空后,声波再沿远离法线的方向折射传播。经过连续偏折后,声波又会折回地面,这样从声源到折回地面的声波之间,就会出现无声区。声波折回地面后,ฌ经过地面反射再进入高空,再一次反射回来,从而出现第二个无声区。以此类推,也就出现了文章开头的静闹相间的怪现象了。

如果声音强度较小时,又会出现什么现象呢?声波从声源向四周传播时,声波还是会先沿靠近法线的方向偏折,让声波迅速向高✌空传播,但是由于声音强度不大,声波传播不到40km的高空就已经衰减完毕,所以,

声波的水平传播距离变小,也不会出现静闹相间的现象了.这种现象在烈日炎炎的沙漠中尤其明显,两个相距几十米的两人即使大喊大叫,往往也是只见其人而不闻其声。在我们日常生活中也有这种现象,如地面上的人叫住在高楼上的人时,容易引起其注意,而反过来,楼上的人叫楼下的人时,往往听闻不佳。这就是因为处于高处的人讲话时,声音迅速向更高处传播了,而很难再回到地面。

而在晚上,由于地面气温的降低,越靠近地面,空气的折射率越大,这样,声音的传播就与白天时恰恰相反了。这就是为什么✪在气温较低的早晨或在寒冷的冬天,声波可以传播到很远的原因之一。

昼近夜远传声响,静闹相间怪现象.其实,只要我们认真分析,仔细推敲,这些生活中的怪现象是可以用科学来进行解释的。

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