建筑上的聲學(xué)知識
北京天壇是著名的明代建筑。其中皇穹宇建于明嘉靖九年(1530年)，原名泰神殿，1535年改名為今。天壇的部分建筑具有較高的聲學(xué)效果，使這一不尋常的“祭天”的場所，更增添了神秘的色彩。
天壇建筑物中最具聲學(xué)效應(yīng)的是：回音壁、三音石和圜丘。
回音壁是環(huán)護(hù)皇穹宇(安放祭天牌位的所在)的一道圓形圍墻，高約6米，圓半徑約32.5米。內(nèi)有三座建筑，其中之一是圓形的皇穹宇，位于北面正中，它與圍墻最接近的地方只有2.5米。回音壁只一個門，正對皇穹宇。整個墻壁都砌得十分整齊、光滑，是一個良好的聲音反射體。如有甲、乙二人相距較遠(yuǎn)，甲貼近圍墻，面向墻壁小聲講話，乙靠近墻壁可以聽得很清楚，聲音就像從乙的附近傳來的。只要甲發(fā)出的聲音與甲點(diǎn)的切線所成的角度大于22℃時，聲音就要碰到皇穹宇反射到別處去，乙就聽不清或聽不到。
在皇穹宇臺階下向南鋪有一條白石路直到圍墻門口。從臺階下向南數(shù)第三塊白石正當(dāng)圍墻中心，傳說在這塊白石上拍一下掌，可以聽到三響，所以這塊位于中心的白石就叫三音石。事實(shí)上，情況不完全是這樣。在三音石上拍一下掌，可以聽到不止三響，而是五響、六響，而且三音石附近也有同樣的效應(yīng)，只是聲音模糊一些。這是因?yàn)閺娜羰l(fā)出的聲音，等距離地傳播到圍墻，被圍墻同時反射回中心，所以聽到了回聲。回聲又傳播出去再反射回來，于是聽到第二次回聲。如此反復(fù)下去，可以聽到不止三次回聲，直至聲能在傳播和反射過程中逐漸被墻壁和空氣吸收，聲強(qiáng)減弱而聽不見。如果拍掌的人在三音石附近，從那里發(fā)出的聲音，傳播到圍墻，不能都反射到拍掌人的耳朵附近來，因此聽到的回音就比較模糊。
圜丘是明、清兩代皇帝祭天的地方。它是一座用青石建筑的三層圓形高臺。高臺每層周圍都有石欄桿。在欄桿正對東、西、南、北方位處鋪設(shè)有石階梯。最高層離地面約5米。半徑約11.4米。高臺面鋪的是非常光滑、反射性能良好的青石，而且圓心處略高于四周，成一微有傾斜的臺面。人若站在高臺中心說話，自己聽到的聲音就比平時聽到的要響亮得多，并且感到聲音好像是從地下傳來的。這是因?yàn)槿税l(fā)出的聲音碰到欄桿的下半部時，立即反射至傾斜的青石臺面，再反射到人耳附近的緣故。
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