最初的音速测量

我们每一个人都曾经有过这样的经历:当我们站在远处观看建筑工地打桩时,首先看到打桩的动作,然后才能听见声音。也就是说听到打桩的声音总会比看到打桩的动作要迟,打桩槌冲击桩头的动作立即传到眼里,打桩的声响则传送得较慢。同样,雷声往往要在闪电过后几秒钟才能听到。在一里外雷电交作,雷声比电光约迟到 5 秒钟。究竟音传送的速度有多大?在百年前仍是一个未解之谜。

要测量音速似乎并不难,发出响亮的声音,计算需要多久才传到已知距离的地点就可以了。例如,在远处山顶上引爆炸药,看见火光马上按下秒表, 听到爆炸声立即按停,即可测得音速。然而这种做法只能测得大概数字,结果准确的程度完全取决于操纵计时器的人反应和快慢。再者,当时还没有可以准确测量 1%秒的计时器。

1864 年,法国化学、物理学家雷诺克服重重障碍,设计了一个测量音速的自动仪器。那是一个外绕宽线条的旋转圆筒,有一支笔在纸上画线做记录。笔杆上接上电线,由电流操纵,笔尖可在圆筒上两个位首划线,一个是通电时的位置,另一个是断电的位置。

笔由两条电路操纵,一条电路布置在很远处的枪口前,另一通过圆筒附近的声敏膜片。

实验开始,电流接通,圆筒旋转,笔尖画出线条。鸣枪时截断第一条电路,笔尖跳到第二个位置;一、两秒种过后,枪声震动感应膜片,电流开始接通,笔跳回原位画线。

实验结果得出不规则的画痕。因圆筒旋转速度已知,故量出笔脱离原位画出的线长,就可算出枪声传到感应膜所需的时间,最后算出枪声的速度约为 1200 公里/小时。

从雷诺时代起至今,科学家们测出声音在水中的速度较空气中快 4 倍,

在固体中更比在空气中快 10 倍以上。一个简单的实验即能证明:找一条又长又直的铁栏杆,一只耳朵贴在栏杆上,请人在远处用铁槌子敲栏杆,可分别听到两次敲击声。贴栏杆的耳朵立刻听到传来的声音,另一只耳朵随后才听到空气传来的声音。