回声

物理现象

声波在传播过程中，碰到大的反射面（如建筑物的墙壁、大山里面等）在界面将发生反射，人们把能够与原声区分开的反射声波叫做回声。

发展历史

1912年，英国大商船泰坦尼克号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。这次巨大的海难事件引起了全世界的关注，为了寻找沉船，美国科学家设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪，用它在船上发出声波，然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。测量发出信号和接收信号之间的时间，根据水中的声速就可以计算出障碍物的距离和海的深浅。第一台回声探测仪于1914年成功地发现了3千米以外的冰山。实际上这就是被广泛应用于国防、海洋开发事业的声呐装置的雏形。

第一次世界大战时，德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只，几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。当时潜水艇潜在水下，看不见，摸不着，一时横行无敌。于是利用水声设备搜寻潜艇和水雷就成了关键的问题。法国著名物理学家郎之万等人研究并造出了第一部主动式声呐，1918年在地中海首次接收到2～3千米以外的潜艇回波。这种声呐可以向水中发射各种形式的声信号，碰到需要定位的目标时产生反射回波，接收回来后进行信号分析、处理，除掉干扰，从而显示出目标所在的方位和距离。

第二次世界大战期间，由于战争需要声呐装置更趋完善。战后，人们开始实验使用军舰上的声响探测鱼群。不但测到了鱼群，而且还能分辨出鱼的种类和大小。人们在此基础上研制出各种鱼探机，极大地促进了渔业的发展。

辨别

人耳能辨别出回声的条件是反射声具有足够大的声强，并且与原声的时差需大于0.1秒。当反射面的尺寸远大于入射声波长时，听到的回声最清楚。即相隔17米时。

人类对声音的感应范围是20Hz～20000Hz。在此频率范围外，是超声波和次声波。

注意：当原声与回声时间间隔大于0.1秒，能被人耳分辨出，叫做回声；当小于0.1秒，则为混响（混响使音量增大，所以音箱的原理就是混响）。

应用

关于回声的应用，声呐装置可谓典型。用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位，都是由不同功能的声呐装置完成的。

回声在地质勘探中也有广泛的应用。例如在石油勘探时，常采用人工地震的方法，即在地面上埋好炸药包，放上一列探头，把炸药引爆，探头就可以接收到地下不同层间界面反射回来的声波，从而探测出地下油矿。

在建筑方面，设计、建造大的厅堂时，必须把回声现象作为重要因素加以考虑。在封闭的空间里产生声音后，声波就在四壁上不断反射，即使在声源停止辐射后，声音还要持续一段时间，这种现象叫做混响。混响时间太长，会干扰有用的声音。但是混响太短也不好，给人以单调、不丰满的感觉。所以设计师们需采取必要的措施，例如，厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等，以获得适量的混响，提高室内的音质。

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