一、真空能否傳聲?
固體傳聲的效果比液體好,液體傳聲的效果比氣體好,那么聲音在稀薄的氣體中或真空中傳播的效果如何呢?真空能否傳聲呢?為此,科學(xué)家最早運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)法,根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推出最終的結(jié)果.下面我們來看一看實(shí)驗(yàn)與推理過程.
1.實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
將某一響度穩(wěn)定的聲源(如小鬧鐘或手機(jī))放入密閉的容器(帶有橡皮塞及導(dǎo)管或橡皮管,并與抽氣機(jī)相連)內(nèi),并且用抽氣機(jī)將容器里的氣體抽出,使容器里的空氣越來越稀?。ㄈ鐖D).為了防止聲源與玻璃(固體)接觸將聲音傳出來,一般采用在瓶底墊泡沫塑料塊,將聲源放在泡沫塑料塊上,也可用細(xì)線懸掛聲源,以防聲音通過固體(玻璃)傳出.
2.實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)
1)使聲源振動發(fā)聲,這時(shí)人能聽到聲源發(fā)出的聲音,說明聲音能在空氣中傳播.
(2)蓋上塞子,并接好抽氣機(jī),進(jìn)行抽氣.隨著抽氣時(shí)間變長,瓶內(nèi)空氣變得越來越稀薄,聽到瓶內(nèi)傳出的聲音是否越來越小.
(3)拔出塞子或橡皮管,將空氣放進(jìn)瓶內(nèi),聽聲音是否變大.
(4)重新塞好塞子或插好橡皮管,用抽氣機(jī)抽氣,聽聲音是否越來越小.
3.實(shí)驗(yàn)推理
隨著抽氣機(jī)抽氣時(shí)間變長,瓶內(nèi)空氣變得越來越稀薄,聽到從瓶內(nèi)傳出的聲音越來越小.由此推理,假設(shè)將瓶內(nèi)抽成真空,將聽不到從瓶內(nèi)傳出的聲音.
4.實(shí)驗(yàn)與推理結(jié)論
聲音在真空中不能傳播.
通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)聲音的傳播需要介質(zhì),生活中的事例也說明了這一點(diǎn).
二、真空可以當(dāng)作噪聲的克星
在地球上并不是所有的聲音都是我們需要的.現(xiàn)代社會噪聲污染尤為嚴(yán)重,許多建筑物的裝潢中就要考慮到材料的隔聲性能要強(qiáng).比如在門窗行業(yè)中都會采用一種真空玻璃,這種真空玻璃是將兩片平板鋼化玻璃四周密閉起來,將其間隙抽成真空并密封排氣孔,兩片玻璃之間的間隙只有0.1~0.2mm,雖然很薄的一層空隙,卻能很好地發(fā)揮其隔音的功能.在它能減少城市中各種噪音的干擾的同時(shí),冬天還能保暖,夏天能起到隔熱的作用,為人們營造了一個(gè)安靜、舒適的生活和工作環(huán)境.
另一方面,真空不但能阻隔可聽聲,也可以阻隔超聲波、次聲波.隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展,越來越多的國家開始把聲音作為武器投入實(shí)戰(zhàn),形形色色的聲波武器相繼誕生,如次聲波武器、超聲波武器等.軍隊(duì)的武器裝備和戰(zhàn)爭模式隨之發(fā)生了巨大的變化,聲波武器將成為未來戰(zhàn)場上的超級“無聲殺手”.前不久,位于美國加州圣地亞哥市的美國技術(shù)公司就研制出一種用聲波作子彈的槍.科學(xué)家在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),聲脈沖達(dá)到一定強(qiáng)度就能穿越數(shù)道墻壁而不被減弱,還能穿越石頭、磚頭和金屬.傳統(tǒng)的房屋屏障碰上這種武器就無安全可言.但被攻擊的目標(biāo)周圍如果有一個(gè)真空隔離帶的話,這類聲波武器便無用武之地了.
三、宇宙靜悄悄
我們生活在一個(gè)充滿聲音的世界里,每天我們都能聽到音樂聲、鳥叫聲、流水聲、叫賣聲、機(jī)器的轟鳴聲等等.那么離開地球,離我們既近又遙遠(yuǎn)的宇宙也像我們地球一樣嘈雜嗎?我們能在地球上聽到各種聲音那是因?yàn)榈厍蛑車幸粚哟髿鈱?,聲音主要靠空氣傳?但到了宇宙空間那就完全不同了.宇宙非常大,我們所見的不外是恒星、星云、塵埃,大部分空間都是一種真空狀態(tài),真空是一種不存在任何物質(zhì)的空間狀態(tài).在真空中,即使有聲源在振動,由于沒有介質(zhì),這種振動也無法傳遞到遠(yuǎn)處.電磁波的傳遞卻不受真空的影響.光是一種電磁波,所以在地球上的人們能夠接受到1.4億千米以外來自太陽的光和熱,也可以在晚上放眼天空看到滿天的繁星,卻從來不會接受到來自宇宙的聲音.
可想而知,整個(gè)宇宙總是靜悄悄的,包括在離我們最近的月球上.月球的引力只有地球的1/6,離太陽近溫度又高,氣體分子運(yùn)動太快而無法被月球拉住,所以月球上沒有大氣.登上月球的宇航員直接面對面的講話,只能看到對方嘴形的變化,卻無法接收到對方的聲音,科學(xué)家為了解決這個(gè)問題就采用了一種可以在真空中傳播的電磁波——無線電波.同樣,流星或者隕石落在地球上會產(chǎn)生巨大的聲音,但它落在月球上,即使你就在附近也是聽不到任何撞擊聲的.美國宇航局要測地月之間的距離不用超聲波而用激光也就可想而知了.
值得一提的是,在一些科幻電影中卻存在許多違反簡單物理學(xué)原理的場面.如《星球大戰(zhàn)》這部電影,里面許多跟太空有關(guān)的場面中,每當(dāng)各種星球巡航艦和戰(zhàn)船齊齊開火時(shí),電影觀眾們都能“享用”到各種各樣的聲響:呼嗖聲、尖嘯聲和爆裂聲等.這些顯然不科學(xué).