天坛三音石的声学原理-2019年精选教育文档

天坛三音石的声学原理
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。

天坛回音壁的声学原理
回音壁是皇穹宇的围墙，高3.72米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。

回音壁有回音的效果。

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。

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，有利于声波的规则折射。

加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不致于散漫地消失，更造成了回音壁的回音效果。

英国伦敦，有一条著名的圆环形“私语走廊”，你在这直径34米的走廊任何一处墙边说悄悄话，在走廊其他地方，包括直径对面的最远处的人，都能听得清清楚。

如若你对着墙壁“私语”，其他的人会觉得你正在他身边“耳语”，十分奇妙。

更为著名的是北京天坛的回音壁。

回音壁，是天坛中存放皇帝祭祀神牌的皇穹宇外围墙。

墙高3.72米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。

墙壁是用磨砖对缝砌成的，墙头覆着蓝色琉璃瓦。

围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，一个人靠墙向北说话，声波就会沿着墙壁连续折射前进，传到一、二百米的另一端，无论说话声音多小，也可以使对方听得清清楚楚，
而且声音悠长，堪称奇趣，给人造成一种“天人感应”的神秘气氛。

所以称之为“回音壁”。

回音壁直径61.5米比“私语走廊”大27.5米，而且“私语走廊”有个球形屋顶，而天坛是敞顶的环道。

但是，回音壁和私语走廊回音传声的原理都是一样的，敞顶的回音壁在建筑和声学上确实更高一筹。

北京天坛三音石原理
嘿，你知道北京天坛的三音石吗？这可真是太神奇啦！
咱就说那三音石啊，就像一个藏着无数秘密的小魔法盒。

当你站在上面，轻轻跺一下脚，哇塞！那声音居然能传出去好远好远。

这到底是为啥呢？
其实啊，这背后的原理还挺有意思的。

就好比是声音在一个奇妙的通道
里玩耍。

你想想看，天坛那特殊的建筑构造，就像给声音造了一个专属的游乐场！在这里，声音可以快乐地蹦跶、回荡。

有一次我带着朋友去天坛，我跟他说：“嘿，咱去瞧瞧那神奇的三音石！”到了那儿，我让他站上去跺跺脚，他还有点将信将疑的呢。

结果，当他听到那奇妙的回声时，眼睛都瞪大了，直说：“哎呀妈呀，这也太神奇了吧！”可不是嘛，这就是三音石独特的魅力啊！
咱再打个比方，三音石就像是一台神奇的音响，能把我们发出的声音进
行特殊处理，然后以一种特别的方式送回来。

你说神奇不神奇？
我觉得啊，北京天坛的三音石原理真是一个值得我们好好去探索和感受的奇妙之处。

它让我们看到了古代人的智慧，也让我们在现代社会中依然能感受到那种独特的魅力和神奇。

它就像一颗璀璨的星星，在天坛这个大舞台上闪耀着光芒。

所以呀，大家有机会一定要去亲自体验一下，感受那神奇的音效，你肯定会被深深吸引的！。

声音的产生与传播备课资料一、北京天坛三大声学奇迹在首都北京市区的东南部，坐落着一个驰名中外的天坛公园．那里本来是明清两代帝王祭天和祈祷丰年的祭坛，最初建设于明代永乐十八年(1420年)．天坛是我国最壮观、最有特色的古建筑之一．不过，从声学上看，我们最感兴趣的是回音壁、三音石和圈丘．天坛第一声学奇迹是回音壁．回音壁是一个圆环形的围墙，高约3．72 m，直径61-5 m．在回音壁内的圆形场地上，偏北有一座圆形的建筑物口旷皇穹宇”，它与回音壁内壁间的最短距离是2.5 m；同时东西对称地盖着两座房屋．人们一进回音壁，往往第一件事便是与同伴贴着围墙作远距离的耳语．人们讲悄悄话，一般在6 m以外就听不见．而在回音壁边上讲，传播却要远得多．即使你和同伴分别在直线距离为45 m的甲、乙两处轻声对话，彼此还听得清清楚楚，就像同伴在跟前与你说话一般．这个声学奇迹是怎样形成的呢?原来语音的波长只有10～300 cm，比回音壁半径要小得多，因此在这种场合下可以认为声波是直线前进的．语音在甲、乙两处之间传播，一部分以束状沿围墙连续反射前进，全程有129 m；一部分沿直线直接通过空气传播，全程才45 m．因为墙面相当坚硬光洁，对声音的吸收小，是声音的优良反射体；而且在回音壁的具体条件下，声波沿墙面连续反射都是全反射，没有穿人墙体内部发生折射的部分，所以声音在传播中衰减很小．两个人在甲、乙两处发出轻声细语，通过墙面传播的声波，尽管走了129 m，对方还能听清楚，就像打电话一样．而直接经过空气传播的声波却衰减很快，只走6 m就消失了，根本传不到45 m外的对方耳朵里．这就是神秘的回音壁的声学原理．天坛的第二声学奇迹是三音石．它在从皇穹字通往围墙门口的一条白石铺成的路上，从皇穹宇台阶沿这条路数到第三块石头便是．游人们一到这里就鼓掌．鼓掌一下，可以听到五六次回声．因为三音石正好在回音壁内圆心上．鼓掌声沿着四面八方的直径在墙间来回反射．因为围墙为圆形，每次声波从围墙反射回来在圆心会聚，便是一次回声．只是由于声波在来回反射的过程中逐渐衰减，因此回声一次比一次微弱．五、六次后，回声就微弱到听不出来．天坛的第三声学奇迹是圜丘．圜字是圆字的古体，丘字原意是小山、土堆子．不过，圜丘不是圆形土堆子，而是青石砌成的高台，这里是真正的祭天的祭坛．因为古人流行着“天圆地方”的不正确说法，所以圈丘砌成圆的，它外面的围墙筑成方的．圜丘是三层的石台，每层都有台阶可以拾级而登．每层台的周围都有石栏杆．最高层离地5 m多，半径15 m．人们登上台顶，站在圜丘的圆心石上，往往又是喊话，又是拍手，这时听到的声音特别洪亮．这又是什么缘故呢?原来台顶不是真正水平的，而是从中央往四周坡下去．人们站在台中央喊话，声波从栏杆上反射到台面，再从台面反射回耳边来；或者反过来，声波从台面反射到栏杆上，再从栏杆反射回耳边来．又因为圜丘的半径较短，所以回声比原声延迟时间短，以致相混．据测验，从发音到声波再回到圆心的时间，只有零点零七秒．说话者无法分辨它的原音与回音，所以站在圆心石上听起来，声音格外响亮．但是站在圆心以外说话，或者站在圆心以外听起来，就没有这种感觉了．天坛的声学奇迹是我国古代建筑匠师的卓越创造．二、不同物质中的声速一个同学在自来水质中的声速管上敲一下，另一个同学靠在远处的自来水管上昕，如果两个位置相隔足够远，他会听到三响。

天坛声学三奇的原理天坛声学三奇是指北京天坛的三个音频奇迹，包括回音壁、神云石和三拱门。

这些声学奇迹是在天坛建筑的设计中巧妙地运用了声学原理，使得声音能够以独特的方式在这些结构中被折射、放大和传播。

下面将详细介绍这三个声学奇迹。

回音壁是天坛的最著名的声学奇迹之一，位于祈年殿之前的一个圆形墙壁。

回音壁的原理是通过圆形形状和墙壁的材质来使得声音能够像回音一样被反射，从而能够在特定的位置清晰地听到。

当你站在回音壁的一侧，高声呼喊或是拍手，你将会听到回音壁上的声音返现。

而当你走到回音壁正中心，声音会变得非常清晰并且能够被所有人听到。

这是因为回音壁的形状和材质使得声音得以聚焦并返现。

回音壁的设计能够使得一些声音在半径为60米的范围内回声4次或者5次，给人以独特的听觉体验。

神云石位于天坛中轴线上的圆形宝阁上。

神云石的原理是通过腔体的结构和材质使得来自祈年殿或者圜丘坛的声音能够被扩散、放大和传播。

神云石的上端为一个圆形开口，下端为一个拱形天花板。

当有人在祈年殿或圜丘坛高声说话时，声音会通过圆形开口进入神云石的腔体内。

然后腔体内的声音会在拱形天花板的作用下扩散并放大。

最后，这些声音会从神云石的开口处传出，从而使得能够在神云石附近的人能够清晰听到来自祈年殿或圜丘坛的声音。

这种设计使得祈年殿或圜丘坛上进行的祭祀活动能够在神云石附近的人群中的每个人都能够听到。

三拱门位于天坛北面的二道门区域。

三拱门的原理是通过三个相互衔接的具有不同直径的石拱门，使得从一侧到另一侧的声音能够沿着拱门向外扩散和传播。

这种设计可以使得在石拱门一侧高声说话时，声音会沿着拱门向另一侧传播，并且在传播过程中得以放大和扩散。

这使得在石拱门另一侧的人群能够清晰地听到来自另一侧的声音。

这个声学设计在古代用于传达诏令，官员们能够站在石拱门一侧高声说话，而在另一侧的官员们能够清晰听到并理解诏令的内容。

总的来说，天坛的声学三奇回音壁、神云石和三拱门都运用了声学原理，通过改变建筑结构和材质的方式使得声音能够以特殊的方式在这些结构中被折射、放大和传播，从而创造了独特的声学效果。

建筑上的声学知识建筑上的声学知识北京天坛是著名的明代建筑。

其中皇穹宇建于明嘉靖九年(1530年)，原名泰神殿，1535年改名为今。

天坛的部分建筑具有较高的声学效果，使这一不寻常的“祭天”的场所，更增添了神秘的色彩。

天坛建筑物中最具声学效应的.是：回音壁、三音石和圜丘。

回音壁是环护皇穹宇(安放祭天牌位的所在)的一道圆形围墙，高约6米，圆半径约32.5米。

内有三座建筑，其中之一是圆形的皇穹宇，位于北面正中，它与围墙最接近的地方只有2.5米。

回音壁只一个门，正对皇穹宇。

整个墙壁都砌得十分整齐、光滑，是一个良好的声音反射体。

如有甲、乙二人相距较远，甲贴近围墙，面向墙壁小声讲话，乙靠近墙壁可以听得很清楚，声音就像从乙的附近传来的。

只要甲发出的声音与甲点的切线所成的角度大于22℃时，声音就要碰到皇穹宇反射到别处去，乙就听不清或听不到。

在皇穹宇台阶下向南铺有一条白石路直到围墙门口。

从台阶下向南数第三块白石正当围墙中心，传说在这块白石上拍一下掌，可以听到三响，所以这块位于中心的白石就叫三音石。

事实上，情况不完全是这样。

在三音石上拍一下掌，可以听到不止三响，而是五响、六响，而且三音石附近也有同样的效应，只是声音模糊一些。

这是因为从三音石发出的声音，等距离地传播到围墙，被围墙同时反射回中心，所以听到了回声。

回声又传播出去再反射回来，于是听到第二次回声。

如此反复下去，可以听到不止三次回声，直至声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气吸收，声强减弱而听不见。

如果拍掌的人在三音石附近，从那里发出的声音，传播到围墙，不能都反射到拍掌人的耳朵附近来，因此听到的回音就比较模糊。

圜丘是明、清两代皇帝祭天的地方。

它是一座用青石建筑的三层圆形高台。

高台每层周围都有石栏杆。

在栏杆正对东、西、南、北方位处铺设有石阶梯。

最高层离地面约5米。

半径约11.4米。

高台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石，而且圆心处略高于四周，成一微有倾斜的台面。

中國古代建築聲學的傑作――天壇
西元1420年，中國明朝在北京建造了聞名世界的天壇，其中的回音壁、三音石和圜丘都有奇妙的音響效應。

回音壁是一個光滑的圓形圍牆（圖4-8），牆高6米，半徑32.5米。

面向牆壁講話時，聲音能順著圍牆經多次反射向遠處傳播。

離說話者45米處貼近牆壁仍能聽到說話者清晰的聲音，故叫回音壁。

三音石是位於回音壁內圓心上的一塊石，人站在石上鼓掌一次，可以連續聽到由壁反射到中心的三次回聲，經過三聲以後，聲音很弱，一般不易聽見了，故稱三音石。

圜丘是皇帝祭天的地方，它是一座三層的平臺，第三層平臺中心有一塊圓形的大理石，稱為天心石，平臺的四周微往下傾，並圍有石欄板，當皇帝跪在天心石上作禱告時，他聽到自己的話音比平時響亮，就說是感動了上蒼，自欺欺人。

其實，這只是聲的反射現象，如圖4-9所示，建築師設計時，使回聲與原聲到達人耳的時間差為0.07秒，且四周欄板反射回的聲音都同時到達天心石，因而就大大加強了原聲。

北京天坛回音壁原理天坛公园位于首都北京市区的东南部，始建于明代永乐十八年（1420年）且是明清两代帝王祭天和祈祷丰年的祭坛天坛。

它是集我国古代建筑学、声学、历史、天文等成就于一体的闻名世界的风景名胜，更是被《世界遗产名录》所收录，坛内的回音壁、三音石、对话石和天心石被称为四大奇观。

天坛回音壁的墙壁是用磨砖对缝砌成的，墙头覆着蓝色琉璃瓦并且墙面十分光滑整齐。

夜晚如果一个人站在回音壁景区东配殿的墙面下，而另一个人站在西配殿的墙面下，共同对着墙壁轻声说话并把耳朵靠近墙面就能清楚地听见远在另一端的对方的声音。

回音壁之所以能传声主要是因为这种墙壁是用水磨砖对缝的方法砌成的，因而墙面非常光洁并且墙缝也细密整齐，圆形的墙体和阔大的墙内空间有利于声波的规则折射，再加之围墙上端覆盖着琉璃瓦使声波不致于散漫地消失而更造成了回音壁的回音效果。

人们语音的波长不过10至300厘米而远远小于回音壁的半径，所以我们可以认为声音像是光一样直线前进。

因为回音壁的形状导致声音传播一定距离就会遭遇阻碍发生反射，又因为墙面十分光滑对声音的吸收很少，所以当声音完成多次反射传入人耳的时候还能保持十分清晰的状态，因此回音壁造成的神奇现象完全是回音的功劳。

人们很早就发现人耳的回音壁效应了，所谓的回音壁效应是指在某一声场中视觉看不到音源，而听觉能听到声音的有趣和奇特的现象。

它并不局限于“在一个光滑的墙面上”，在露天剧场等公共演出场所也可能遇到它。

当我们在建造露天剧场的时候就可以利用人耳的回音壁效应来增强舞台上的声源，将声源扩大反射到听众席以使得最后一排的听众也能听得非常清晰。

另外三音石也是天坛的一大特色，在天坛中央从入口处直走，注意脚下会发现有一块石头上写着字“三音石”。

游客站在这块小小的石头上轻拍一下手就能听到三次回声。

三音石的声学原理其实非常简单，第一声回声是由东配殿与西配殿的墙和墙基对声音反射而形成的，之后第一声回音继续向四周扩散再次碰到围墙之后声音又返回到三音石上产生了第二声回音，第三次回音以此类推。

天坛回音壁原理
天坛回音壁是位于北京市的一座古代建筑，它以其独特的声学效果而闻名。

回音壁的原理可以简单地解释为声音的反射和回音。

首先，回音壁的形状和位置是决定声音反射的关键因素。

天坛回音壁呈半圆形，位于天坛的北面。

这种形状使得声音可以在壁面上反射，并聚焦在中心点上。

其次，回音壁的材料和表面结构也对声音的回音产生影响。

天坛回音壁由大理石构成，平滑的表面可反射声波并使其产生清晰而响亮的回声。

当有人站在回音壁中心点处，发出声音时，声波会被壁面反射，并聚焦在中心点上。

这样，人站在中心点附近就能听到自己的声音以及其它人的声音的回音。

回音壁的原理可以用以下几个方面来解释：首先，声音是一种机械波，需要通过介质（如空气）传播。

当声波遇到固体物体（如回音壁）时，一部分能量被吸收，一部分被反射。

其次，声波的传播速度在不同介质中是不同的，当声波由一种速度大的介质进入速度小的介质时，会发生折射。

最后，声波的反射和折射取决于表面的形状和材质。

总体来说，天坛回音壁的原理是声音在壁面上的反射和聚焦，使得人们能够听到清晰而响亮的回音。

这种独特的声学效果使得天坛回音壁成为游客们喜爱的景点之一。

为什么回音壁、三音石会传声
回音壁和三音石是声学中最重要的现象之一，它们能够将声音传播到没有尽头的地方，也正因此，它们被用于影像游乐园、酒店大厅、地下室体育馆等，被用于制造美妙的声音。

那么，为什么回音壁和三音石能够传声呢？
【回音壁的传声原理】
1、声音的反射：回音壁的传声原理是声音的反射。

即发出的声波会在回音壁处发生反射，发出的声波不会散发，而是反射回去，使传声量不断增加，这样声音就传播出去了。

2、反射深度：由于反射，声波在回音壁处发生剧烈的变化，并产生深度。

此时原有声波沿回音壁延伸，形成强度更大的声压，使这一声波更容易传播出去，这样声音就可以有效地传播出去。

3、坡度适宜：此外，回音壁的坡度也对声波的传播有很大的影响，若坡度太陡，则声音传播的距离较短，反之，若坡度较低，则声音能更远的传播。

【三音石的传声原理】
1、共振原理：三音石以共振原理达到传声的效果。

即发出的声波在三音石里发生叠加，强度更大，能够有效利用三种不同频率的声波，产生更强的声压，这样声音传播的距离就能更远的传播。

2、性质影响：三音石的传声受到它的物理性质的影响。

由于三音石的能量消耗很低，声波可以在它自身的频率范围内传播，因此，声波可以周一地传播到很远的地方。

3、隔音原理：三音石传声的另一原理是它的隔音性能，即声波穿过三音石后仍能叠加，以有效消除噪音，从而让远处的声音更清晰。

以上就是回音壁和三音石传声的原理，它们不仅更有效，而且能够制造出令人惊叹的美妙声音，为我们提供精彩的声音效果。