Дополнительные материалы к уроку по физике на тему Свойства звуковых волн. Эхо.

УДИВИТЕЛЬНОЕ ЭХО.

Известный американский писатель Марк Твен любил подшутить над изрядно надоевшими ему корреспондентами. Когда один из них спросил писателя: «Как вам удается подниматься в такую рань?» - Твен не задумываясь, ответил: «Перед тем как лечь спать, кричу, обратившись к далеким горам на горизонте: «Марк, пора вставать!». Звук голоса летит к горам, отражается от них и к утру возвращается. Я слышу их и просыпаюсь».

Хоть писатель и шутил, но не погрешил против положений акустики - науки о звуковых колебаниях. Эхо и в самом деле - возвращение звуковых волн, отразившихся от какого-нибудь препятствия. Звуковая волна отражается, как луч света от зеркала. А препятствие может быть любое: скала, высокий забор, поверхность воды, стена леса и стена комнаты.

Всем известный пример. Была комната как комната. Но вынесли из нее мебель - каждое слово загудело в пустоте.

Иногда звук возвращается и замирает, рассеивается. Иногда начинает гудеть, отражается снова и снова - слышится многократное эхо. Это явление называется ревибрация.

На реке Рейн в Германии, у скалы Лорелей, эхо пистолетного выстрела повторяется три-четыре раза. В английском замке Вудворт - семнадцать раз. Своеобразная конфигурация стен замка и их малая звукопоглощаемость усиливают эффект эхоналожения.

А на реке Лене в Сибири, в том месте, где она протекает между крутыми скалами - несколько десятков раз. Кажется, перестрелка началась, такой грохот стоит кругом.

Способность звука отражаться порой творит настоящие чудеса. В замке Гумпрехт в Чехии есть комната, в которой звук захлопнувшейся двери превращается в долго не умолкающий гром. В одной из церквей города Пизы, где стоит знаменитая падающая башня, звук живет двенадцать секунд. В зале библиотеки американского города Лос-Анджелеса звук не угасает двадцать секунд. Приглашать докладчика в такое место, как вы понимаете, не имеет смысла: кроме нагромождений звуков никто ничего не услышит. Одно преимущество - посетители библиотеки ведут себя очень тихо. Если бы они хотя бы шепотом обронили по словечку, здесь стоял бы такой шум, как в школе на перемене. Ученые объясняют это тем, что в помещениях с радиусом закругления 25 метров условия распространения звука наиболее благоприятны, т.к. звуковые волны претерпевают многократное отражение и, накладываются друг на друга, усиливаются.

В некоторых музеях мира хранятся вазы античной работы, основное назначение которых - не художественная ценность, а отражение, усиление и сосредоточение звука. Сделанные из алебастра, такие вазы устанавливались в больших залах, театрах. Ораторам не надо было напрягать голос: слушатели воспринимали речь довольно четко на значительном расстоянии. Можно сказать, что это были предшественники рупоров.

Люди издавна заметили, где рождается многократное эхо. Некоторые из таких мест приобрели всесветную славу. Сюда приезжали из далека, чтобы стоя на выступе скалы или под сводами замка, слушать бесконечные отзвуки.

Правда, слава таких мест часто оказывалась недолгой.

Некогда в Италии, во дворе виллы Симонетта «поселилось» знаменитое эхо: звук выстрела повторялся здесь до пятидесяти раз. Но во время второй мировой войны вилла была повреждена, вместе с ней «испортилось» и эхо - стало всего лишь пятикратным. А эхо английского замка Деренбурга, после того как взорвали одну из замковых стен, исчезло совсем.

Впрочем, иногда поверхность, отражающая звук, живет всего несколько часов, а то и минут. Например, в тех случаях, когда ей становится полоса тумана. Такое эхо возникло однажды в большом летнем театре под открытым небом, мешая актерам и зрителям.

Звук также может отражаться и от облаков, и от воздушных потоков, отличающихся температурой и влажностью от окружающей массы воздуха.

Конечно, «воздушное» эхо нестойко. Правда, и «земное» эхо достаточно капризно. Характер отражения звуков зависит от большого множества условий: сухая или дождливая погода, тепло или холодно. После обильного снегопада, наверно замечали, эхо обычно либо слабеет, либо вовсе пропадает, потому что свежевыпавший снег хороший звукопоглотитель.

Немалое значение имеет и то, какой отражается звук. Выстрел это или скрип проехавшей мимо повозки, гудок паровоза или стук в лесу топора. «Охотнее» всего эхо отзывается на короткие, резкие звуки. Например, резкий хлопок в ладоши. Попробуйте! А уж если выбирать между голосами. То наиболее звучное, отчетливое эхо бывает от высоких женских и конечно же детских голосов.

Впрочем, звук может не только многократно отражаться, гулять от стены к стене, от берега к берегу. Иногда он оказывается там, где ему будто бы и не положено было быть. В этом легко убедиться, если проделать нехитрый опыт! Для этого никаких особых приспособлений не требуется. Только две глубокие тарелки и механические часы. Одна тарелка - на столе. Часы - в нескольких сантиметрах от нее. Вторая тарелка держится возле уха. Возможно, придется немного поискать положение тарелок и часов. Но зато когда оно будет найдено, покажется, что тиканье исходит от тарелки, которую держишь возле уха. А уж если закрыть глаза - вообще ни за что не определите, где находятся часы! Такая неразбериха возникает из-за кривизны отражающей поверхности. Она собирает отраженные «звуковые пучки» в одной точке - фокусе. И вместе с тем звук переносится туда, где он не должен был бы слышаться.

В Никитинском ботаническом саду на берегу Черного моря, неподалеку от города Ялты, на одной из аллей есть место, где лучше не секретничать. Как ни старайся говорить тише - все напрасно. Даже еле слышный шепот раздается за несколько десятков метров от аллеи, в долине. Да так отчетливо, как будто говорят в двух шагах отсюда. Чудо творит горный склон, который отражает звук. По его милости звуковая волна прилетает туда, где ее никто не ждет. Вот такие чудесные бывают проявления всем известного явления эхо.

Материал подготовил

С.И. Воробьев.

2