回声是什么（声呐的原理）

最近我们讲解了声音的相关知识，其中有一个知识点是关于回声的，这个知识可以用来在计算题，因此本文我们以回声计算为主题，讲解一下可以考哪些类型的计算题。

回声知识

回声：声音在传播的过程中，如遇到障碍物就会被反射回来，反射回来的声音叫做回声。

发声体无论离障碍物多远，都能产生回声。只不过在回声与原声的时间间隔小于0.1s时，我们的耳朵区分不开罢了。

经实验测定，当两个声音传到耳朵里的时间间隔小于0.1s时，我们耳朵就不能把这两个声音区分开，回声与原声混合在一起，加强了原声；当两个声音的时间间隔大于0.1s时，我们就能够听到回声。

也就是说我们至少要距离障碍物17m才能够区分回声与原声，从而听见回声。

回声测距

回声测距是指用回声可以测出发声体到障碍物的距离，声源发出的声波和反射回来的声波在均匀介质中匀速直线传播，因此可以利用匀速直线运动公式s=vt测量距离。如利用回声探测海底深度、测船与冰山的距离、捕鱼等。如下图所示，是利用回声测海底深度和探测鱼群。

混响和混响时间

在建筑方面，设计、建造大的厅堂时，必须把回声现象作为重要因素加以考虑。在封闭的空间里产生声音后，声波在室内传播时，就在四壁上不断反射，即使在声源停止发声后，声音还要持续一段时间，这种现象叫做混响。

混响时间太长，会干扰有用的声音。但混响时间太短也不好，给人以单调、不丰满的感觉。所以设计师们必须采取必要的所示，例如，厅堂的内部形状、结构、吸声、隔声等，以获得适量的混响，提高室内的音质。

回声计算

在初中物理中，回声的计算一般有以下三种类型，我们分别来分析一下。

一、声源固定不动

第一种类型就是发声体位置不动，对着障碍物发声，经过时间t听见回声，一般要求计算声源距离障碍物的距离s。

这种题型非常简单，其中声音在空气中传播的速度默认为v=340m/s。则通过上图对声音运动过程的分析，可以知道，经过时间t，声音实际上走了两个“人和障碍物”之间的距离。则计算过程如下：

这个题目还可以已知人和障碍物之间的距离，让我们求解声音运动的时间。我们只需要对公式略加变形即可。

二、声音向着障碍物匀速运动

这一类题目是回声计算里最经典的题目，也是最常考的题目。因为这样的题目有一定的难度，比第一种类型略微复杂一些，我们一起来分析一下。

如上图人对大山喊了一声的同时，向着大山匀速走去，人运动的速度为v₁，经过时间t，人向前运动了一段距离后，听见了回声。问人发出声音的位置距离大山有多远。

这里面考察的还是对运动过程的分析，只要能把上图画出来，基本上解答这类题目就没有什么难度了。

这里面需要大家注意一点，就是人运动的时间和声音运动的时间一样的。

三、声源在两个障碍物中间

这种题型一般是人在两山之间，告诉我们时间，去求解两山之间的距离。

例：有一山谷，两旁都是峭壁，有位猎人在山谷内放了一枪，经时间t₁后听到第一声回声，听到第一声回声后又经过时间t₂听到第二声回声.求这个山谷的宽度？

这类题型的运动过程分析如上图所示，这里面需要注意的是题中所给的时间问题。题目中是说第一次听到回声的时间、第二次听到的回声时间，还是第一次听到回声的时间、第一次听到回声后又经过多长时间听到第二次回声。

上述例题中明显是第二种情况，那么听到第二次回声的时间就应该是（t₁+t₂），弄清楚时间的问题，计算就不是什么难事了。

声呐

关于回声的应用，声呐装置可谓典型。课本中介绍的用回声测海深、测冰山的距离和敌方潜艇的方位，都是由不同功能的声呐装置完成的。

1912年，英国大商船“泰坦尼克”号在赴美途中发生了与冰山相撞沉没的悲剧。这次大的海难事件引起了全世界的关注，为了寻找沉船，美国科学家设计并制造出第一台测量水下目标的回声探测仪，用它在船上发出声波，然后用仪器接收障碍物反射回来的声波信号。测量发出信号和接收信号之间的时间，根据水中的声速就可以计算出障碍物的距离和海的深浅。第一台回声探测仪于1914年成功地发现了3km以外的冰山。实际上这就是现在被广泛应用于国防、海洋开发事业的声呐装置的雏形。

第一次世界大战时，德国潜水艇击沉了协约国大量战舰、船只，几乎中断了横跨大西洋的海上运输线。当时潜水艇在水下，看不见，摸不着，一时横行无敌。于是利用水声设备搜寻潜水艇和水雷就成了关键的问题。

第二次世界大战期间，由于战争需要，声呐装置更趋完善。战后，人们开始实验使用军舰上的声呐探测鱼群。不但测到了鱼群，而且还能分辨出鱼的种类和大小。人们在此基础上研制出各种鱼探机，极大地促进了渔业的发展。

总结

以上就是关于回声的介绍，当然对于初中学习阶段来说，最重要的还是关于回声的计算问题。下片文章我们给大家总结一些初中常考的回声计算题目。