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4-3-1  聲音的反射

聲音是波動的一種,遇到障礙物時也會反射。在空蕩的禮堂或空曠的山谷裡,大聲講話或喊叫後,所聽到的回聲便是由於聲波的反射。大致來說,回聲接收和原聲發出的時間相隔在0.1秒以上,才能為我們所辨別。

平常在室內不容易察覺有回聲,一是因為發出的聲音被周圍的物件,如衣服、家具所吸收;二則便是由於聲源與障礙物間的距離太短的緣故。原聲與回聲之時距若在0.1秒內,則混合而聽不出分別,若大於0.1秒則為混響。

在大型的禮堂裡,演講者發出的聲音常因為受到回聲的干擾,以致聽不清楚。為了消除回聲干擾,常在禮堂的四周牆壁貼上多孔的材料,以吸收入射的聲音,減少反射。

                   

聲波的反射固然可能干擾聽覺,但若善加利用,卻可發展成有用的工具

傳聲筒的形狀,使得發出的聲音經過筒壁反射後,其傳播方向變得較為集中,因此同樣強度的聲音,可傳至較遠的地方。用雙手在口邊做成喇叭狀,出聲呼叫,也能多少具有傳聲筒的功能。

音樂廳或歌劇院的舞臺上方或後方,常安裝有反射面,可使聲音能較完整地傳播到聽眾席上。

超聲波的反射
超聲波和普通聲波的性質一樣,

只是它的波長比較短,傳播時比較不會散開,所以可以朝固定的方向前進

它還具有能被較小物體所反射的特性因此超聲波常被用來作為探測的工具

在航海上,船艦上裝有聲納(sonar),用來朝特定方向發射 超聲波,藉著測量其遇到障礙物反射而回的時間,可以偵測出魚群或其他船舶的位置,也可用以測定海床的深度和地形。

在工業上有些不透明的材料或物件,其內部可能潛藏有裂縫、空洞等缺陷,無法以光學方法來檢測。這時聲學技術的應用便有其特殊的價值。由於聲波可經由任何物質的內部傳播,因此選用波長短的超聲波,在這些材料或物件表面上掃描,則當傳入其內部的超聲波遇到這些缺陷時,會反射而回,準確測量回聲的時間,便可測出其位置和大致的形狀。這種技術稱為「無破壞性檢測」,對於工業產品的品質管制和貴重機件設備的維修非常有用。

在醫學上超聲波掃描成像術已廣泛用於人體內臟器官的檢驗和診斷
醫生手持超聲波換能器(可產生和接收超聲波),在病人身上預先塗有薄薄一層乳膠的部分來回掃描。塗上乳膠的目的在使超聲波換能器和皮膚之間有密切的耦合接觸,使超聲波能有效地傳入人體,其回聲也易被偵測。由於超聲波從內臟器官反射回換能器的時間不一,因此將這些回聲的時間數據直接輸入電腦儲存,再組合成像,從螢幕上便可看到內臟器官的影像。

由於所使用的超聲波能量微小,對人體應該無害,應用時病人也不會有什麼痛苦的感覺。它不像X光那樣具有輻射的傷害危險,因此非常適用於檢驗孕婦內胎兒的健康情況。

超聲波掃描也特別適用於檢查如心臟、腎臟等敏感脆弱的內臟器官,或是囊腫、腫瘤等,這些器官或組織不適用或是無法以傳統的X光方法來檢查。除上述外,超聲波也可以用於探查出血管中的栓塞位置,從體外震碎腎結石,或是在腦部手術時,協助定位出潛藏的腦瘤位置。 

 算算看:
漁船上的聲納發出超音波,探得船下方魚群之位置,若聲波來回歷時0.024秒,海水聲速為1500公尺/秒,問魚群深度若干?  
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