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《趣味物理学》在线阅读——第10章 声音和听觉(5)

来源:百度文库 2010-08-17 09:49:24

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10.5 从海底来的回声

  人们有很长的一段时间,没有从回声身上得到一点好处,后来才想出一个方法,利用它来测量海洋的深度。这件发明是偶然得到的。1912年,一只很大的邮船“泰坦尼克”号跟冰山相撞沉没了,几乎全部乘客遭了难。为了保证航行的安全,人们想在浓雾里或者夜里行船的时候,利用回声来发现前进路上有没有冰山。这个方法实际上并没有成功,但是引出了另外一个想法:利用声音从海底的反射来测量海洋的深度。这个想法已经得到了成功。

  图145是这种装置的简图。在船的一侧的底舱里靠近船底的地方有一个弹药包,在燃烧的时候发生激烈的声音。这声波穿过水层到了海底,反射以后的回声折回到水面上来,由装在舱底的灵敏的仪器接受下来。一只准确的时计量出了发出声音和回声到达相隔的时间。我们已经知道了声音在水里的速度,就很容易算出反射面的距离,换句话说,就是测出了海洋的深度。

  这种测量海洋深度的装置叫做回声测深器,在测量海洋深度的工作上起着极大的作用。应用从前的测深器,只能在船只不动的时候测量,而且要花许多时间。那系测锤的绳要从它缠绕着的轮盘垂下去,而且垂下得相当慢(每分钟约150米);把它从海底提出也是这么慢。因此,要测量3公里的深度,用这个方法就得花3刻钟。如果采用回声测深器,那同样的测深工作只要几秒钟就完事了,而且测量的时候轮船仍旧可以照旧行驶,所得到的结果也比用测锤的方法可靠得多,精确得多。最新的测深工作所得到的误差不超过四分之一米(这时候时间的测量要精确到误差不超过3000分之一秒)。

  如果说深海的深度的精确测量对于海洋学有重大意义,那么,在浅水的地方进行又快又精确可靠的测探工作,是对于航海有真正的帮助的,这可以保证航行安全:由于回声测深器的帮助,使得船只能够大胆而且很快地向岸靠近。

  在现代的回声测深器里,已经不是用一般的声音,而是用非常强的“超声波”,是人的耳朵听不到的声音,它的频率大约每秒几百万次。这样的声音是从放在很快交变的电场里的石英片(压电石英)振动产生的。

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