用波的知识解释天坛回音现象
摘要及关键词：我们刚刚学习了有关波的知识。

我们知道，振动的传播称为波动，简称波。

生活中有许多地方都利用了波，这篇文章就是用波的知识解释北京天坛回音现象。

声波反射回音
正文：
这是一个波动的世界：我们每天听到各种声音，我们熟悉水波，知道光波，我们要用到无线电波，还听说过引力波……我们用超声波清洗眼镜，用“B超”诊断疾病……狂风巨浪使船舶颠簸，地震波对建筑物造成破坏……波具有能量、携带信息。

我们应该认识波，了解波的特性和规律，以便更好地利用它，并预防和减轻它造成的破坏。

北京天坛就是一个很好的利用波的例子。

北京天坛以天心石，回音壁，三音石而闻名，它们均运用了声波的知识，下面逐一解释。

1.天心石
天心石位于圜丘坛，圜丘坛是皇帝举行祭天大礼的地方，始建于嘉靖九年。

坛平面呈圆形，共分三层，皆设汉白玉栏板。

坛面原来使用蓝琉璃砖，乾隆十四年重建后，改用坚硬耐久的艾叶青石铺设。

每层的栏杆头上都刻有云龙纹，在每一栏杆下又向外伸出一石螭头，用于坛面排水。

圜丘坛有外方内圆两重矮墙，象征着天圆地方。

站在圜丘坛最上层中央的圆石上面虽小声说话，却显得十分洪亮。

因此每当皇帝在这里祭天，其洪亮声音，就如同上天神谕一般，加上祭礼时那庄严的气氛，更具神秘效果。

为什么会有如此神秘效果呢？这是因为坛面光滑，声波快速地向四面八方传播，碰到周围的石栏和附近的地面，反射回来，由于声波传播速度很快，原声与回声几乎同时到达人耳，而人耳
只能分辨相差0.1s以上的两个声音，所以回声与原声汇合，音量倍增。

顶层中心的圆形石板就是太阳石或者天心石，站在其上呼喊或敲击，声波会被近旁的栏板反射，形成显著的回音。

2.回音壁
天坛皇穹宇的正殿和配殿都被一堵圆形围墙环绕，墙高3.72米，直径61.5米，周长193米。

因其有回音的效果，故称“回音壁”。

如果一个人站在东配殿的墙下面朝北墙轻声说话，而另一个人站在西配殿的墙下面朝北墙轻声说话，两个人把耳朵靠近墙，即可清楚地听见远在另一端的对方的声音，而且说话的声音回音悠长。

北京天坛的回音壁是中国迄今保存较完好的具有回音效果的古代建筑。

回音壁有回音效果的原因是皇穹宇围墙的建造暗合了声学的传音原理。

围墙由磨砖对缝砌成，光滑平整，弧度过度柔和，有利于声波的规则反射。

加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不至于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。

（回音原理如下左图所示）
声波反射示意图三音石示意图
3.三音石
皇穹宇台阶下，有三块石板，即三音石：在靠台阶的第一块
石板上站立，击掌，可以听到一声回声，站在第二块石板上击一掌，可以听到两声回声，站在第三块石板上击一掌，可以听到三声回声。

天坛的四周围墙很高，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。

当拍了一下手后，声音从空气中向四周传播，向左右两侧传播的声波碰到两边的建筑，被反射回来，所经历的路程超过34m，即时间大于0.1s，形成第一次回声，其他的声波碰到围墙反射回来，声波经过两个半径，为61.5m，所用时间超过0.1s，比第一次回声时间更长，形成第二次回声，第二次回声经过三音石后，继续向前传播，碰到墙壁后继续反射，形成第三次回声，声波继续传播，由于能量损失，就几乎听不见回声了。

所以，站在三音石上拍手，就会听到清晰的回音，而且回音特别响。

（如上右图所示）
以上便是用波的知识解释的天坛回音原理。

达芬奇曾说：“水波离开了它产生的地方，而那里的水并不离开，就像风在田野里掀起的麦浪。

我们看到，麦浪滚滚地在田野里奔去，但是麦子却仍旧留在原来的地方。

”
可见，波是一种多么奇妙的现象，如果我们能深入的了解波并利用波，那么我们的世界将变得更美好。