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趣味物理学
1.12.4 10.4 剧院大厅里的声音
10.4 剧院大厅里的声音

如果你经常去各种影剧院和音乐厅,你肯定有这种体会:在有些大厅里,即使坐在最后一排的座位上,也能很清晰地听到台上演员的对话和音乐的声音,可在有些剧院大里厅,即使你坐在前排,你也听不清台上的声音。对于这些现象,有一本讲解声波及其应用的著作作了很好的解释:

在建筑物内部,无论发出什么声音,这个声音从声源传出后,都会持续相当长的时间;经过多次反射,它会围绕整个房间转好几圈。如果在此时,有另外的声源发出声音的话,听众往往不能清楚地一一分辨它们。我们假定某人发出的声音能持续3秒钟,又假定他每秒发出3个音节,如此一来房间里就同时存在9个音节。在这种相当糟糕的噪声环境下,听众可能根本就听不清讲话者要表达什么。

此时,讲话者应该放缓语速,一字一顿地讲话,并降低说话的声音。可在实际生活中,他往往会提高嗓门,更大声地讲。这样的结果,就会让噪声更强。

在不久前,如果建筑师能建造出音效良好的剧院,人们还认为是他的运气好。如今在对声学有足够的了解以后,人们已经能够有效地消除剧院里影响听觉的回响现象(物理学上称这种为交混回响)。当然,本书不去探讨这个深奥的问题,这些让建筑师们去做。我们在此要说的只是消除交混回响的方法,就是建造某种墙壁能吸收多余的声音。最好的、最简单的吸收声音的方法就是打开窗户,人们甚至把一平方米的敞开的窗子所能吸收声音的量,作为吸收声音的计量单位。当然坐在剧院大厅里的观众也能吸收声音,只是他们吸收声音的能力不及敞开窗户的一半,也就是每个人吸收声音的量不超过0.5平方米敞开的窗户。一位物理学家曾这样解释这个问题,他说,观众对演讲者演讲声音的吸收,完全可以依照“吸收”一词的表面意思来理解。照他的话,我们可认为大厅越空旷对演讲者越不利,这句话也可以完全照它的表面意思来解释。

不过在实际应用中,如果吸收交混回响的能力太强了,观众同样听起来就不那么清晰。一方面,吸收太强,就会降低声音的强度;另一方面,交混回响作用太弱,观众会觉得声音断断续续,而且听起来也很枯燥。看来交混回响的作用是把双刃剑,持续时间太长、太短都不好。那么交混回响的持续时间到底要多长才合适,要视各个大厅的具体情况而定,它一般在设计大厅时就事先预设好了。

如果你足够细心,剧院里还有一样设备在物理学上特别有趣,那就是演讲台上的台词厢。你是否发现台词厢的形状有一个共同点,那就是它们的形状,都是凹面形。确切地说,台词厢就是一种声学设备,它有两个作用,一个呢,就是阻止演讲者的声音直接传到台下的听众;另一方面就利用台词厢的凹面,能把声波集中反射到舞台上。