回音為何也向你吶喊？

如果你站在山谷中大喊一聲，不久就能聽(tīng)到自己的回音。這種現(xiàn)象肯定每個(gè)人都經(jīng)歷過(guò)！不過(guò)這到底是什么原理？發(fā)出去的聲音（原聲）又回頭向你吶喊，二者究竟有什么關(guān)聯(lián)呢？

由于震動(dòng)，產(chǎn)生聲音

回答這個(gè)問(wèn)題之前，首先要弄明白聲音是如何產(chǎn)生及傳播的。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，聲音的產(chǎn)生是因?yàn)椤坝袞|西在振動(dòng)”，例如打鼓有鼓聲，是因?yàn)楣拿嬲駝?dòng)，人的聲音是因?yàn)槁晭д駝?dòng)……當(dāng)振動(dòng)產(chǎn)生時(shí)，會(huì)擾動(dòng)、壓迫周圍的空氣，被擠壓的空氣會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)更外圍的空氣，如此就形成一種波，叫“聲波”。聲音就是以“波”的形式傳播的。如果物體沒(méi)有振動(dòng)，一切都是靜止的，也不會(huì)有聲音產(chǎn)生。

聲音產(chǎn)生后，要傳送到我們的耳朵里，還必須有介質(zhì)，否則我們就無(wú)法聽(tīng)到。介質(zhì)可分為固體、液體、氣體，如木材、水、空氣等。固體的傳播速度最快，氣體最慢，最常見(jiàn)的介質(zhì)是空氣。

介質(zhì)影響，條件回傳

月球上因?yàn)閹缀跏钦婵盏臓顟B(tài)，所以航天員只能借助對(duì)講機(jī)才能相互通話。此外，介質(zhì)的種類、溫度、密度及濕度等都會(huì)影響到聲音的傳播。

聲音在傳播時(shí)如果碰到障礙物，例如山谷、高大的建筑等，就會(huì)反射回來(lái)，這便是回音，也叫回聲。不過(guò)，回聲能夠讓我們聽(tīng)到，也不是沒(méi)有條件。首先，因?yàn)槲覀兊亩錈o(wú)法分辨0.1秒之內(nèi)的兩個(gè)聲音，所以原聲和回聲之間至少要有0.1秒的間隔。其次，音源（發(fā)音體）和回聲反射面也至少要有17米的距離。

為什么是17米？因?yàn)槁曇舻乃俣仁羌s每秒340米，套上公式：已知距離（來(lái)回）=速度×?xí)r間，這樣就得出了單段距離17米。

我們平常在都市里不容易聽(tīng)到回聲，原因除了距離不夠，不夠空曠之外，生活周遭有窗簾、柔軟的衣服等物質(zhì)會(huì)吸收聲音，也是原因之一。如果有人想避免回聲的干擾，正好就可以利用這些物質(zhì)了。除此之外，使用吸音板或者把墻壁弄得凹凸不平，也是個(gè)不錯(cuò)的方法。

回聲的應(yīng)用領(lǐng)域主要在探測(cè)距離上。科學(xué)家根據(jù)回聲定位的原理發(fā)明了所謂的聲吶，可用來(lái)探測(cè)海深、冰山、魚群、油礦甚至潛艇的位置等。聲吶指的是一種利用聲波傳播和反射的特性來(lái)探測(cè)、處理水下距離與動(dòng)態(tài)的電子設(shè)備。

聲波反射，聲吶發(fā)明

最早的聲吶裝置是英國(guó)人在1906年發(fā)明的，不過(guò)技術(shù)并不成熟。著名的“鐵達(dá)尼號(hào)”在1912年不幸沉沒(méi)，曾刺激了科學(xué)家加速對(duì)水下探測(cè)儀的研發(fā)。第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，德國(guó)的潛艇像幽靈一樣神出鬼沒(méi)，短短幾年就擊沉了協(xié)約國(guó)四千多艘軍艦和商船，當(dāng)時(shí)協(xié)約國(guó)就是沒(méi)有相關(guān)的聲吶裝置，所以根本無(wú)法偵測(cè)到德國(guó)潛艇的蹤跡。

動(dòng)物回聲，精準(zhǔn)定位

動(dòng)物界也有許多利用回聲定位的例子。動(dòng)物回聲定位是一種經(jīng)由蝙蝠、海豚和其他動(dòng)物使用反射聲來(lái)決定物體位置的技術(shù)。這使得動(dòng)物能夠在漆黑的環(huán)境中移動(dòng)，這樣它們就可以導(dǎo)航、狩獵，還可以識(shí)別朋友和敵人，并避開(kāi)障礙物。

通常，蝙蝠、鯨魚、海豚、一些鳥類（如夜間活動(dòng)的油鳥）、一些鼩鼱及來(lái)自馬達(dá)加斯加的類似馬島企鵝等，都具有回聲定位能力。另一個(gè)可能的候選者還有刺猬。更令人難以置信的是，一些盲人也具有回聲定位的能力。

回聲定位使蝙蝠能夠在夜間及黑暗的洞穴中飛行，這樣它們就可以找到夜間飛行的昆蟲。蝙蝠是在喉部發(fā)出回聲定位，通過(guò)嘴巴發(fā)出聲音。幸運(yùn)的是，大多數(shù)蝙蝠的聲音太高，人類聽(tīng)不到，有些蝙蝠的尖叫聲高達(dá)140分貝，相當(dāng)于30米外噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音。

蝙蝠可以偵測(cè)到5米之外的昆蟲，計(jì)算出其大小和硬度，還可以避開(kāi)像人類頭發(fā)絲一樣細(xì)的電線。當(dāng)蝙蝠接近獵物時(shí)，它會(huì)加大叫聲來(lái)精確定位獵物。

為了避免被自己的叫聲傷害到自己的耳朵，蝙蝠在發(fā)聲前會(huì)關(guān)閉中耳，并在一瞬間恢復(fù)聽(tīng)力以聽(tīng)取回聲。

而海豚和鯨魚則通過(guò)水下物體反射高音調(diào)的咔嗒聲來(lái)使用回聲定位，形成喊叫和相撞回聲。這些聲音是通過(guò)氣孔的鼻道擠壓空氣而發(fā)出。然后這些聲波傳遞到它們的前額，那里有一個(gè)大脂肪團(tuán)，它們聚集成光束。

如果回聲定位呼叫擊中某物，反射的聲音就會(huì)通過(guò)動(dòng)物傳遞到耳朵?；芈暥ㄎ宦曇羧绱酥?，以致海豚和鯨魚的耳朵被照亮以保護(hù)它們。海豚和鯨魚使用這種方法來(lái)計(jì)算物體的距離、方向、速度、密度和大小。

利用回聲定位，海豚可以探測(cè)小到高爾夫球大小，大到一個(gè)足球場(chǎng)大的物體，比它們能看到的距離要遠(yuǎn)得多。通過(guò)移動(dòng)頭部將聲束瞄準(zhǔn)魚的不同部位，海豚還可以區(qū)分物種。

大家現(xiàn)在應(yīng)該知道動(dòng)物究竟是如何利用回聲定位來(lái)導(dǎo)航、狩獵、識(shí)別其他物種及避開(kāi)障礙物的了吧！