天坛三音石的声学原理.doc

天坛三音石的声学原理天坛回音壁里有一块为三音石。如果你站在这块台上拍一下手，你就能听到三次回声，这是什么原因呢？三音石又称三才石，比喻"天、地、人"三才。三音石位于皇穹宇殿门外的轴线甬路上。从殿基须弥座开始的第一、第二和第三块铺路的条型石板就是三音石。站在第一块石板上面向殿内说话，可以听到一次回声。站在第二块石板上面向殿内说话，可以听到两次回声。站在第三块石板上面向殿内说话，可以听到三次回声。三音石的第三块石板又称"天闻若雷石"，就是说，站在第三块石板上面向殿内说话，如果大殿仅敞开面对三音石的殿门，而且殿门到殿内正中的神龛之间没有任何障碍物的话，此时听到的回音尤其响亮，似乎"人间偶语，天闻若雷"。造成三音石独特效果的原因是建筑格局中的一些布置与声学原理相吻合。声波从不同之处折射回来的速度与层次造成了第一、第二和第三块石板处听到回音的次数不同。第三块石板与殿门及殿内神龛上的殿顶所构成的特有角度可以使声波折返到殿外时能够带有强烈的轰鸣。天坛回音壁的四周围墙很高，而且坚硬光滑，能够很好地反射声音；墙又是圆形的，三音石正好放在圆的中心处。当你拍了一下手后，声音从空气中向四周传播，遇到围墙后，又给反射回来，这些经反射回来的声音又都经过位于圆心的三音石。所以，我们站在三音石上拍手，就会听到清晰的回音，而且回音特别响。反射回来的声音还有一个特点，它经过圆心后继续向前走，一直传到对面围墙上，经过第二次反射又回到三音石。这样，我们就听到了第二次、第三次，甚至更多次的声音了，这里除你拍手的那次声音是原始声音，其余的都是回音。当发声和回声间隔时间小于1/16秒时，我们会把这两种声音听成一个声音，回声的作用只是加强了原来的声音。声音在空气中传播的速度是每秒钟340多米。只有人与墙壁间的距离超过11米时，声音往返的距离才会超过22米（22340÷16），这时，我们的耳朵才能把回声分辨出来。皇穹宇室内半径才几米，当然就听不到回音了。三音石到围墙的距离是32.5米，不难算出，发声和回声的时间间隔将是1/5秒，所以能听到清晰的回声。