回聲[物理現象]

聲波在傳播過程中，碰到大的反射面（如建築物的牆壁、大山裡面等）在界面將發生反射，人們把能夠與原聲區分開的反射聲波叫做回聲。

基本信息

• 中文名：回聲
• 英文名：echo

• 套用：聲吶測距
• 學科：物理

歷史

1912年，英國大商船鐵達尼號在赴美途中發生了與冰山相撞沉沒的悲劇。這次大的海難事件引起了全世界的關注，為了尋找沉船，美國科學家設計並製造出第一台測量水下目標的回聲探測儀，用它在船上發出聲波，然後用儀器接收障礙物反射回來的聲波信號。測量發出信號和接收信號之間的時間，根據水中的聲速就可以計算出障礙物的距離和海的深淺。第一台回聲探測儀於1914年成功地發現了3千米以外的冰山。實際上這就是被廣泛套用於國防、海洋開發事業的聲吶裝置的雛形。

第一次世界大戰時，德國潛水艇擊沉了協約國大量戰艦、船隻，幾乎中斷了橫跨大西洋的海上運輸線。當時潛水艇潛在水下，看不見，摸不著，一時橫行無敵。於是利用水聲設備搜尋潛艇和水雷就成了關鍵的問題。法國著名物理學家郎之萬等人研究並造出了第一部主動式聲吶，1918年在地中海首次接收到2～3千米以外的潛艇回波。這種聲吶可以向水中發射各種形式的聲信號，碰到需要定位的目標時產生反射回波，接收回來後進行信號分析、處理，除掉干擾，從而顯示出目標所在的方位和距離。

第二次世界大戰期間，由於戰爭需要聲吶裝置更趨完善。戰後，人們開始實驗使用軍艦上的聲響探測魚群。不但測到了魚群，而且還能分辨出魚的種類和大小。人們在此基礎上研製出各種魚探機，極大地促進了漁業的發展。

辨別

人耳能辨別出回聲的條件是反射聲具有足夠大的聲強，並且與原聲的時差須大於0.1秒。當反射面的尺寸遠大於入射聲波長時，聽到的回聲最清楚。即相隔17米時。

20Hz～20000Hz，人類對聲音的感應範圍。此外，是超音波和次聲波。 0.38～0.72μm，人類對光的感知範圍。之外，還有紅外線、紫外線。

注意：當原聲與回聲時間間隔 大於0.1秒，能被人耳分辨出，叫做 回聲；當 小於0.1秒，則為 混響（混響使音量增大，所以音箱的原理就是混響）。

套用

關於回聲的套用，聲吶裝置可謂典型。用回聲測海深、測冰山的距離和敵方潛艇的方位，都是由不同功能的聲吶裝置完成的。

回聲在地質勘探中也有廣泛的套用。例如在石油勘探時，常採用人工地震的方法，即在地面上埋好炸藥包，放上一列探頭，把炸藥引爆，探頭就可以接收到地下不同層間界面反射回來的聲波，從而探測出地下油礦。

在建築方面，設計、建造大的廳堂時，必須把回聲現象作為重要因素加以考慮。在封閉的空間裡產生聲音後，聲波就在四壁上不斷反射，即使在聲源停止輻射後，聲音還要持續一段時間，這種現象叫做混響。混響時間太長，會干擾有用的聲音。但是混響太短也不好，給人以單調、不豐滿的感覺。所以設計師們須採取必要的措施，例如，廳堂的內部形狀、結構、吸聲、隔聲等，以獲得適量的混響，提高室內的音質。