5 人耳听不到的声音
哇哦，刚才女高音翻唱的Loving you简直太好听了，多么美妙的海豚音啊。
嗯嗯，是很好听，可是什么是海豚音啊？
就是指像海豚一样发出的高音调超声波。
哦哦，我明白了就是很高很高的高音。海豚音为什么又是超声波呢？
超声波就是超出人类听力范围的声音。我也讲不太清楚。
那好吧，演唱会结束我们一起找火星博士给我们讲讲吧！
火星数据库
在非洲撒哈拉沙漠以南生活着很多的象群，它们在寻找水源的路途中乐此不疲地进行着交流，它们时而升起长长的鼻子怒吼，时而低吟，时而将鼻子放在地上感受来自地底下的声音。大象之间用于交流但人耳听不到的声音就是次声波，频率在20赫兹以下。对大多数人来说，20赫兹以下和20000赫兹以上的声音是听不到的。频率在20000赫兹以上的声波称为超声波，20赫兹以下的声波称为次声波。
超声波
超声波的发现
想一想
人耳听不到的超声波和次声波，与我们的生活有没有关系？
超声波最早是在1793年由意大利科学家斯帕拉捷在蝙蝠身上发现的。为了研究蝙蝠如何在黑暗中捕食昆虫，科学家斯帕拉捷将蝙蝠和猫头鹰一起放在完全黑暗的密室里。研究发现，蝙蝠能轻易地分辨方位、躲避障碍物，而猫头鹰会撞上障碍物。后来科学家通过实验发现，如果将蝙蝠的一只耳朵堵住，它就会失去方向感，不能躲避障碍物。因此他推断蝙蝠是利用耳朵来定位东西的。
直到1930年，哈佛大学的一位大学生才利用仪器探测到蝙蝠发出的超声波，从而揭开了蝙蝠捕食之谜。原来，黑暗中飞行的蝙蝠通过鼻腔每秒发射10~20次超声波，这种声波可以探察到很小的障碍物，声波遇到障碍物后便会发生反射，就像我们在大厅里拍手会听到回声一样。蝙蝠根据这种回声的方向和时间，就能了解周围环境，辨别位置和捕食昆虫。
超声波的特点
超声波也属于声波家族中的一员，它与平常听到的声音的本质是一样的。其共同特点是都属于机械振动，它们之间的不同点在于超声波的频率高（高于20000赫兹），波长较短。超声波的方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。
超声波的应用
声呐
1912年，“泰坦尼克号”在处女航时与冰山相撞，引发沉船灾难。巨大的冰山，大部分淹没在海面以下，当水手看到海面上的冰山时，已经无法躲避了。茫茫大海，哪里有暗礁，哪里有冰山，有没有方法来提前预知这些障碍物成了航海家最关心的问题了。
“泰坦尼克号”沉船不久，人们设计了第一个水下目标回声探测仪，让声音给人们当“千里眼”。它的原理和陆地上的回声测距是一样的：从船上发出声波，用水听器接收回波，根据时间差及水中声速求出反射面的距离。
真正的水下“千里眼”是在第二次世界大战期间制成和使用的，它的名字叫声呐。声呐是出色的水下“千里眼”，它利用超声波和声波在水中的特性，帮助人们看清了水中的许多秘密。由简单“水听器”演变出来的被动声呐，可以默默无闻地在水下偷“看”潜艇、鱼群，根据目标发出的噪声，可以判断目标的位置和某些特性。实际用得更多的是主动声呐，是由简单的回声探测仪演变而来的，它能主动地发射超声波，仔细地收测各种回波，运用计算机计算发射与回收信号的时间差，从而确定目标的位置、形状，甚至可以判断潜艇的性能。
超声探测
超声波不但能让我们看到水中的秘密，还能帮助我们看到工件内部有没有损伤。工程师利用超声探伤仪向工件发射超声波，超声波遇到裂纹或缺陷就会发生反射，利用精密的仪器收测回波，就能判断出藏在工件内部的缺陷。它广泛地应用于焊缝、铸锻件、各种型材和各种机器零件的检测工作上。
超声处理
超声波具有比一般声波强大的振动能，而被广泛用于人们的日常生活中。将超声波发射到装满水的容器中，放入要清洗的物品，水的振动就能轻易地去除掉粘附在物品面上的污垢。超声波清洗贵重珠宝、首饰等就应用的这种方法。
超声波医学
随着技术的发展超声波也广泛地用于临床诊断和治疗中。超声波可以穿透人体，如果碰到障碍物，就会产生回声，障碍物不同，则回声的形态就不同，据此就可以判断出人体内部结构的问题。因此，人们设计出不同类型的超声波诊断仪，B超是其中应用最为广泛和简便的一种。通过B超可获得人体内脏各器官的各种切面图形，以判断是否发生了病变。B超还可以显示正在发育的胎儿的情况。
次声波
次声波的发现
1890年，从新西兰驶往英国的货船“马尔波罗号”在途中突然神秘失踪。20年后，人们在火地岛海岸边发现了它。奇怪的是，船上的东西都原封未动，完好如初。船长航海日记的字迹仍依稀可辨；就连那些已死多年的船员，也都“各在其位”，保持着当年的“姿势”。
船员们是怎么死的？是死于天火或是雷击的吗？不是，因为船上没有丝毫燃烧的痕迹；是死于海盗的刀下吗？不！遇难者遗骸上没有看到死前打斗的迹象；是死于饥饿干渴的吗？也不是！船上当时储存着足够的食物和淡水。人们不得而知这里到底发生了什么。
1948年初，一艘荷兰货船“乌兰格梅奇号”在通过马六甲海峡时，经历了一场风暴，风暴过后全船海员莫名其妙地死光。是自杀还是他杀？死因何在？凶手是谁？
经过反复调查，科学家终于揭开了航海史上一个个神秘的谜。这些船只很有可能遭到了海洋次声波的侵袭，次声波是制造上述惨案的“凶手”。
次声波的特点
次声波具有极强的穿透力，不仅可以穿透大气、海水、土壤，而且还能穿透坚固的钢筋水泥构成的建筑物，甚至连坦克、军舰、潜艇和飞机都不在话下。
在自然界中，海上风暴、火山爆发、海啸、极光都可能伴有次声波的发生。在人类活动中，诸如核爆炸、导弹飞行、火炮发射、轮船航行、汽车奔驰、高楼和大桥摇晃，甚至像鼓风机、搅拌机、扩音喇叭等在发声的同时也都能产生次声波。
次声波的危害
人体器官有各自的振动频率，即固有频率，这些频率通常在3~17赫兹之间。比如，腹部内脏的固有频率为4~8赫兹，头部的固有频率为7~12赫兹。当频率相近的次声波作用于人体时，就容易与人体器官产生共振，引起人体功能失调，全身不适。如果次声波的功率很强，人受到的影响将会非常严重，如呼吸困难、神经错乱等，甚至造成内脏损伤最终丧命。
美国一个物理学家罗伯特·伍德专门为英国伦敦一家新剧院做音响效果检查，当剧场开演后，罗伯特·伍德悄悄打开了次声波发生仪器，仪器无声无息地在工作着。不一会儿，剧场内一部分观众便出现了惶惶不安的神情，并逐渐蔓延至整个剧场，当他关闭仪器后，观众的神情才恢复正常。这个实验充分验证了，次声波对人体是有伤害的。
火星实验室
测量人耳听觉的频率范围
实验器材
音频发生器 扬声器
实验步骤
1．在语音室（或班级内）把音频发生器和扬声器连接好，调节音频发生器，使之由低到高发出不同频率的声音。
2．找10位同学作为被试者，让他们依次闭上眼睛，仔细听扬声器发出的声音，要求刚听到声音时举起手，直到听不到声音时放下手。
3．一名同学负责观察被试者举起手、放下手时音频发生器上显示的声音的频率。
4．另一名同学负责记录被试者举起手、放下手时音频发生器上显示的声音的频率。
5．把实验数据记录在下面的表格中。
6．实验时，还可以让被试者分别捂住一只耳朵，测试一下你的左、右耳听觉的频率范围是否一致。
7．分析实验数据，比较各个被试者听觉的频率范围是否相同，你认为人听觉的频率范围大致是多少？
实验结论
人耳能听到的声音的频率范围为20~20000赫兹。
实验原理
音频发生器发出不同频率的声音，人耳感觉到音调的高低不同；频率太低的次声波，人耳听不到，频率太高的超声波，人耳也听不到。
【火星实验】
实验名称：超声波加湿器
实验器材：超声波加湿器套件
实验过程：扫描二维码，关注“火星人俱乐部”微信公众号，回复关键词“超声波加湿器”即可观看精彩视频内容。
火星故事
次声波的武器
由于次声波对人体有巨大危害，有些国家开始研究次声波武器。据说，第一台次声波发生器是由法国科学家加夫雷奥在1972年发明的，它产生的次声波可以伤害5千米以外的人。发明者还得出结论：频率为7赫兹的次声波可对人体造成致命的打击。据报道，1986年法国国防部次声波实验室进行实验时，由于疏忽致使次声波冲出实验室，导致16千米外正在吃饭的20口之家和正在田间劳作的10口之家全部丧命。
次声波武器的特点：
1．次声波武器突袭性
次声波在空气中的传播速度为每秒340米，在水中传播更快，每秒可达1500米左右。次声波是常人听不到、看不见的，故除了传播迅速之外，次声波还具有良好的隐蔽性。
2．次声波武器作用距离远
声波的频率越低，传播时介质对它的吸收就越小，波的传播距离也越远。比如，炮弹产生的可闻声波，由于衰减快，在几千米外就听不到了；而氢弹产生的次声波可绕地球传播好几圈，行程十几万千米。故高强度的次声武器具有洲际作战能力。
3．次声波武器穿透力强
传播介质对低频率的声波吸收较小，故次声波具有很强的穿透能力。一般的可闻声波，一堵墙即可将其挡住，而实验表明，次声波能穿透几十米厚的钢筋混凝土。因此，无论敌人是在掩体内躲藏，还是乘坐在坦克中，或深海的潜艇里，都难以逃脱次声武器的袭击。
4．次声波武器无污染
次声波在杀伤敌人的同时，不会造成环境污染，不破坏对方的武器装备，可作为战利品，取而用之。
头脑大爆炸
课后练习
1．用超声波洗镜器清洗眼镜是利用超声波（ ）。
A．具有能量
B．穿透能力强
C．传播距离远
D．遇到障碍物能反射
2．刚竣工的三峡大坝经过超声波检测，无一结构性裂缝。超声波探伤仪发出超声波时，人耳不能察觉，原因是超声波（ ）。
A．速度太快
B．响度太小
C．频率太高
D．频率太低
3．2018年5月12日，四川汶川发生强烈地震，地震造成数万人员伤亡，地震产生的次声波往往对人体健康有害，次声波的特点是（ ）。
A．频率高，人耳听不到
B．频率高，人耳能听到
C．频率低，人耳能听到
D．频率低，人耳听不到
4．与人耳能听到的声音相比，次声波具有较小的（ ）。
A．传播速度
B．传播能量
C．振动幅度
D．振动频率
5．发生地震、台风时，常伴随有________（超声波／次声波）的产生。频率高于20000赫兹声音叫作超声波。
6．超声波具有_______、________等特点，主要应用于航海探测、医疗治疗、金属探伤等方面；次声波具有_______、_______等特点，主要应用于监测地震、遥测核爆炸等方面。