
在小學《語文》四年級(上冊)中,有一篇課文叫《夜間飛行的秘密》。文章的一開始就向小朋友們提出了一個問題:
在漆黑的夜里,飛機是怎么做到安全飛行的呢?
與飛機相似的是,蝙蝠也能在夜里飛行。為了弄清楚這個問題,科學家們做了三次實驗。實驗結果證明,蝙蝠能在夜里飛行,靠的不是眼睛,而是靠嘴和耳朵配合來探路的。后來,科學家們經過反復研究,發現了蝙蝠嘴里發出的超聲波是其能在夜間飛行的秘密。
超聲波是什么呢?超聲波是一種聲音,也是由振動產生的。它像是聲音的“超級大聲”版本,但它的頻率比我們平常聽到的聲音要高得多,我們的耳朵聽不到。
除了蝙蝠能夠利用超聲波探路,還有哪些動物可以發出超聲波呢?
海豚是海洋哺乳動物中的“聲吶大師”,它們通過發出超聲波來探測周圍環境和進行交流;一些鯨魚,尤其是齒鯨類(如抹香鯨、領航鯨),也可以利用超聲波進行回聲定位,抹香鯨能夠在極其黑暗的環境中利用超聲波捕獵深海的烏賊;一些生活在激流中的青蛙,也會利用超聲波進行交流,這些青蛙發出高頻聲音,以避免它們的叫聲被快速流動的水聲淹沒。
動物們發出的超聲波傳播出去后可以反射回來,被發出超聲波的物體接收到。就像小朋友們把彈力球扔到地上,球接觸到地面后再彈回到我們的手中一樣。
既然如此,那么,人發出的聲音能不能被反彈?
相信你們這個時候一定想到了回聲。當你站在大山前,對著它大喊“你好”,你會聽到“你好”的聲音從遠處返回,這就是回聲。雖然我們現在不能馬上去大山里大聲呼喊,來驗證聲音是否會被反射回來,但是我們可以做下面這個簡單的小實驗:
找一個比自己的頭大一點的盆,把它對著自己,然后發出“啊”的聲音。接著,慢慢把盆靠近自己。注意聽一聽,當盆靠近嘴巴時,聲音是不是變大了呢?原來,我們發出的聲音也會被反射回來!
在一檔綜藝節目中,一位盲人鋼琴調音師竟然能辨別真假小朋友,你們知道她是怎么做到的嗎?原來,天生的缺陷讓她練就了一種“獨門絕技”:她可以通過不斷彈舌和拍手等動作發出聲音,根據回聲判斷前面的人是真的小朋友還是假的模特。
既然人類的聲音也能被反射回來,那為什么不用人類的聲音進行回聲定位,而要用超聲波呢?其實,這和聲音的波長有關。超聲波的波長非常短,就像一根細細的繩子,能夠繞過小物體之間的縫隙,精確地測量出物體的距離和形狀。這樣,它能“看”得非常清楚,幫助我們更準確地定位。而人類的聲音波長比較長,就像一根粗繩子,當用它來探測時,聲音會分散開,無法精確地判斷周圍的環境。
除此之外,超聲波還是一種高頻聲音,頻率比我們平常說話的聲音要高得多,已經超出了我們耳朵能聽到的范圍。因此,當動物們用超聲波探路或者尋找食物時,能夠悄悄地在夜晚或水下行動,不會吵到其他動物或人類。
小朋友們,你們知道嗎?雖然我們聽不到超聲波,但它在我們的生活中幫助了很多人。讓我們來看看人類是怎么利用超聲波的吧——
①醫生會使用超聲波給我們身體里面的器官“照相”,這叫做超聲波檢查。超聲波就像一臺神奇的“照相機”,能拍出我們看不到的人體內部器官。
②在海洋中,超聲波能幫助潛艇“看”清周圍的環境。潛艇通過發出超聲波判斷附近是否有其他潛艇、船只或者水下障礙物,這種技術叫做聲吶。聲吶就像潛艇的“耳朵”,幫助它們在看不見的水下航行。
③在一些特殊的無人機上,超聲波可以幫助它們在低空飛行時測量與地面的距離,避免撞上障礙物。這就像無人機的“眼睛”,讓它們在復雜的地形中飛得更安全、更靈活。
小朋友們,現在,你們知道了飛機夜間飛行的秘密,那么,還有什么正在悄悄利用超聲波來完成不可思議的任務呢?和小伙伴一起繼續探索下去吧!
左文飛,江蘇省常州市武進區東龍實驗小學科學教師。正高級教師。江蘇省教學名師,江蘇省十佳優秀科技輔導員,全國模范教師,常州市名教師工作室領銜人。