【奇思妙想】我們能聽見光嗎？

知識 06-16

【「奇思妙想」是什麼？】

「奇思妙想」是知道君為大家帶來的全新互動子欄目！

在這裡，才華橫溢的網友為你帶來腦力風暴！再神奇的問題都能找到科學的解釋！

沒錯，我問的是咱們的耳朵能聽見光亮嗎？再具體點兒就是閉著眼睛，光用耳朵也能知道燈泡亮了還是沒亮，而且不需要變身，更不需要有X戰警的特種基因。和你的夥伴們打下賭注，聽我的，一定要賭「能聽到」。當然了，這裡有一些小技巧，且聽我細細道來。

【奇思妙想】我們能聽見光嗎？我們能聽多遠

【為耳朵打抱不平】

猜一猜，我們的耳朵能聽見最小的聲音有多小，蚊子叫？針尖掉在地上的聲音？我賭5毛錢，你猜不中！答案是：在最佳狀況下（頻率約為3千赫茲），最小可分辨音量為I0=0.5*10-16W/cm2。形象地來說，假設耳道的面積大約是1平方厘米，忽略整個傳播過程中的吸收，那麼人至少能聽到1000公里以外10瓦的聲源發出的響聲，相當於在如此之遠的距離能看見一盞節能燈！耳朵的靈敏度堪比衛星上的微波接收器這樣的高科技感測器。不過也別喪失自信，普通人一般都會錯估10個數量級之多。

儘管耳朵幫我們交談，替我們考聽力，主人犯錯的時候還要被老媽擰，還幫我們定位發聲的物體，找到忘在枕頭下面的手機。但人們對很多耳朵的事情依舊是「聞所未聞」。可憐的耳朵啊，我要為你伸冤。

如果再把我們的聽力極限下推一點點，我們就可以直接進入到原子尺度的微觀世界了。我們可以毫不誇張地聽到它們在熱運動的驅動下撞擊耳膜所發出的聲音。進化將我們的耳朵推到了物理的極限。相比之下，眼睛真的弱爆了。口說無憑，究竟我們能聽到多麼細小的聲音呢？

【頭髮絲演奏的音樂】

小女孩兒們經常玩假扮醫生的遊戲，用玩具聽診器為洋娃娃們問診治病。對物理學家來說，聽診器的魅力可不止是洋娃娃，好奇的物理學家們拿著從小姑娘手中搶來的聽診器，滿世界尋找任何細小的聲音。他們驚訝地發現，小小的玩具竟然可以聽到頭髮絲敲擊在玩具聽診器塑料膜上的聲音，和這比起來針尖掉在地上的聲音簡直就像滾滾的雷聲。物理學家們聽著頭髮絲掃過塑料膜的聲音，就像享受磁頭掃過唱片一般。好吧，物理學家沒這麼無聊……

【從光到聲】

好吧，上點兒硬菜。聲波與光波之間的轉換被取名叫聲光效應，這個名字是在1880年由亞歷山大?格拉哈姆?貝爾賦予的。下面我們用一個簡單的例子來說明這種轉換。

玩具聽診器里有薄薄的黑色塑料膜，它能吸收光能，並將其轉化為熱量。熱在表面擴散，最終傳導到四周。於是聽診器內的空氣被局部地加熱了，被加熱的氣體分子在聽診器里亂撞，如果碰撞變得有規律的話就會發出聲響。又因為光來自交流通電的燈泡，所以這股熱浪是穩定地一波一波來的，就如同每年都有的夏天，碰撞也因此是周期性的。只要頻率足夠高，振幅足夠大，聽診器就能聽到這些聲響。這裡的重點並不是耳朵有多敏感，而是它分辨快速變化的能力。眼睛因為暫留現象而無法察覺到燈光因交流通電而出現的閃爍，不過在聲光轉換之後，耳朵卻能察覺到這種振蕩。耳朵再次對眼睛說，你弱爆了。

【在廚房裡聽光】

有了上面的鋪墊，我們現在要做到的就是：通過聽診器，在10厘米或者更近的距離，當白熾燈發光時，能聽到嗡嗡的聲音；關掉燈泡或者用手擋住光線，嗡嗡聲消失。

需要準備的東西有：手工工具、由交流電驅動的白熾燈、薄膜、蠟燭和一個玻璃罐。如下圖所示：

【奇思妙想】我們能聽見光嗎？用廚房裡的普通用具就能聽到交流電驅動的燈光

在包菜瓶（約500毫升）的金屬蓋上鑽一個小眼兒，瓶子的大小無需嚴格挑選，一瓶老乾媽也是可以的（絕非廣告）。點亮一根蠟燭放進瓶中，好讓煙灰乘積在一個側面，盡量剛好塗黑一半玻璃面，另一半則保持透明。擰緊瓶蓋，然後將金屬蓋緊貼自己的耳朵，讓60瓦左右的燈光穿過透明的一面，照射到煙灰覆蓋的內壁。你將能聽到一陣一陣的脈衝信號。

沒了？對，沒了。就這麼簡單。快去聽聽光在對你說什麼吧！

【「奇思妙想」等你來】

在「評論」中提出你自己的「奇思妙想」吧！只要問題足夠有「創意」和「深度」，並且可以通過已有知識來解答，知道君幫你找專家來解答！當然，你也可以用你的專業知識，回答其他小夥伴的「奇思妙想」並向知道君投稿：zhidaoribao#baidu.com（別忘了把 # 替換成 @ 哦）。

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