科普视频展播 | 看得见的声音

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让声音能被“看到”的实验装置

对于“波”这个概念，大家最为熟悉的可能是“水波”。在水边，一阵风吹过，亦或是一块石头沉入水中。大家可能就会看到水面会出现一圈圈有规律的水纹，并且扩散开来。这种现象的本质，其实都是我们对于水面做出了一个扰动，随后这种扰动在水面逐渐传递开来。这种因为将某一物理量的扰动或振动在空间逐点传递时形成的运动称为波。

事实上，从“超声波”一类的词语中大家就能看出来，声音也是一种波。那么日常生活中我们说话所发出来的声波依靠的物理介质是什么呢？其实就是大家看不见摸不着的空气。能够发声的声源物体通过振动，将附近的空气进行周期性地压缩，而这种空气密度的周期性变化会不断扩散，到了我们的耳朵中，又把这种变化传递给了耳膜，因此耳膜产生周期性的振动，从而使得我们能够听到外界的声音了。

可是空气看不见摸不着，我们如何使得这种“声波”能够像“水波”一样被我们看到呢？一种解决方案是，我们仿照声音传递给耳膜的过程，用鼓膜来将声波转化为振动信号。这种鼓膜的振动会使得黏贴在表面的镜子发生振动，如果用一根激光笔照向镜子，则能够看到镜子的反射光路径也在不断地发生变化，因此最终在反射光呈现在墙上或者纸面上的就是许多条闭环的路径，这正是反映出了鼓膜上的往复周期性运动，因此我们摸不着看不见的声音就能够被看到了！

其实大家看到的光也是一种波，但是与声波的振动方向与传播方向相一致而不同的是，光波的振动方向与传播方向垂直。我们管声波这一类波称为“纵波”，光波被称为“横波”。

为什么能用一种“波”来表示另一种“波”呢？因为可见光波它的“振动”频率太快了，因此导致它的振动周期远小于声波，从而宛如一根高速振动的“画笔”一样，能够非常流畅地“画”出声音的姿态了！