最新2020八年级物理上册 2.4《让声音为人类服务》拓展资料：次声波及其应用素材 (新版)粤教沪版

次声波及其应用

次声波（facts and information）

频率小于20Hz（赫兹）的声波叫做次声波。次声波不容易衰减，不易被水和空气吸收。次声波的波长往往很长，因此能绕开某些大型障碍物发生衍射。某些次声波能绕地球2至3周。某些频率的次声波由于和人体器官的振动频率相近，容易和人体器官产生共振，对人体有很强的伤害性。

一、次声波的产生和特点

虽然次声波看不见，听不见，可它却无处不在。地震、火山爆发、风暴、海浪冲击、枪炮发射、热核爆炸等都会产生次声波，科学家借助仪器可以“听到”它。

次声波的传播速度和可闻声波相同，由于次声波频率很低。大气对其吸收甚小，当次声波传播几千千米时，其吸收还不到万分之几，所以它传播的距离较远，能传到几千米至十几万千米以外。1883年8月，南苏门答腊岛和爪哇岛之间的克拉卡托火山爆发，产生的次声波绕地球三圈，全长十多万公里，历时108小时。1961年，苏联在北极圈内新地岛进行核试验激起的次声波绕地球转了35圈。

次声波还具有很强的穿透能力，可以穿透建筑物、掩蔽所、坦克、船只等障碍物。7 000 Hz的声波用一张纸即可阻挡，而7 Hz的次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。地震或核爆炸所产生的次声波可将岸上的房屋摧毁。次声如果和周围物体发生共振，能放出相当大的能量，如4 Hz～8 Hz的次声能在人的腹腔里产生共振，可使心脏出现强烈共振和肺壁受损。

二、次声波的应用

从20世纪50年代起，核武器的发展对次声学的建立起了很大的推动作用，使得对次声接收、抗干扰方法、定位技术、信号处理和传播等方面的研究都有了很大的发展，次声的应用也逐渐受到人们的注意．其实，次声的应用前景十分广阔，大致有以下几个方面：

1、研究自然次声的特性和产生机制，预测自然灾害性事件。例如台风和海浪摩擦产生的次声波，由于它的传播速度远快于台风移动速度，因此，人们利用一种叫“水母耳”的仪器，监测风暴发出的次声波，即可在风暴到来之前发出警报。利用类似方法，也可预报火山爆发、雷暴等自然灾害。

2、通过测定自然或人工产生的次声在大气中传播的特性，可探测某些大规模气象过程的性质和规律。如沙尘暴、龙卷风及大气中电磁波的扰动等。

3、通过测定人和其他生物的某些器官发出的微弱次声的特性，可以了解人体或其他生物相

应器官的活动情况。例如人们研制出的“次声波诊疗仪”可以检查人体器官工作是否正常。

4、次声在军事上的应用，利用次声的强穿透性制造出能穿透坦克、装甲车的武器，次声武器——般只伤害人员，不会造成环境污染。

三、次声波武器

次声波武器，是指能发射20赫兹以下的次声波的大功率武器装置。

声波是机械纵波，它可以在固体、液体和气体中传播。人们日常可以听到的声音是20－20000Hz频率范围内的声波。低于20Hz的就是次声波。次声波之所以会被用作军事武器，在于次声波和人体器官固有频率相近，于是会产生共振。次声波与人体器官的共振，会导致器官变形、移位、甚至破裂，从而达到杀伤目的。

次声波武器大体可分为两类：神经型次声武器，和器官型次声武器。

“神经型”次声武器的次声频率和人脑阿尔法节律（8－12Hz）很接近，所以次声波作用于人体时便要刺激人的大脑，引起共振，对人的心理和意识产生一定影响：轻者感觉不适，注意力下降，情绪不安，导致头昏、恶心；严重时使人神经错乱，癫狂不止，休克昏厥，丧失思维能力。

“器官型”次声武器的次声频率和人体内脏器官的固有频率（4－18Hz）相近，会引起人的五脏六腑产生强烈共振。轻者肌肉痉挛，全身颤抖，呼吸困难；重者血管破裂，内脏损伤，甚至迅速死亡。

次声武器的优点在于：

①突袭性。次声波在空气中的传播速度为每秒三百多米（时速1200km），在水中传播更快，每秒可达1500m左右（时速6000km）。次声波是常人听不到、看不见的，故除了传播迅速之外，次声波又具有良好的隐蔽性。

②作用距离远。根据物理学原理，声波的频率越低，传播时介质对它的吸收就越小，波的传播距离也越远。比如，炮弹产生的可闻声波，由于衰减快，在几千米外就

听不到了，但它产生的次声波，可传到80km以外；而氢弹产生的次声波可绕地球传播好几圈，行程十几万千米。故高强度的次声武器具有洲际作战能力。

③穿透力强。传播介质对低频率的声波吸收较小，故次声波具有很强的穿透能力。一般的可闻声波，一堵墙即可将其挡住，而实验表明，次声波能穿透几十米厚的钢筋混凝土。因此，无论敌人是在掩体内躲藏，还是乘坐在坦克中，或深海的潜艇里，都难以逃脱次声武器的袭击。

④次声波在杀伤敌人的同时，不会造成环境污染，不破坏对方的武器装备，可作为战利品，取而用之。

需指出的是，目前次声武器发出的次声波的强度和方向性等因素尚待进一步研究，所以真正应用于战争的次声武器还不多见。据说，第一台次声波发生器是由法国科学家加夫雷奥在1972年发明的，它产生的次声波可以损害5km以外的人。发明者还得出结论：频率为7Hz的次声波可对人体造成致命的打击。

有传闻称，美军在索马里和波黑战争期间，已经试用过某些音响或声音武器的样品。这些武器可以使人的内脏发生震动，把人震昏，使人感到恶心，甚至使肠子里的粪便液化，不断腹泻，从而失去战斗力。

二战时期，德国人开始秘密研制次声武器，试图利用其产生的“大声效应”摧毁整个城市，消灭敌军士兵或者使其丧失战斗力。1940年，德军计划向英国人投掷有著名音乐家签名的留声机唱片，这些唱片将经过专门录制，加进次声，以引起听者出现慌乱、恐怖感及其它精神失常现象，从而造成骚乱。当然，这一计划并没有实现。但是，纳粹科学家成功进行了可作用于物体的次声武器的试验。奥地利科学家齐珀梅耶制造出一种能制造旋风的“旋风加农炮”，它利用特殊的喷嘴，通过炮弹爆破，制造出旋风，发射攻击波，可击落飞机。