最具声学效应的建筑物——回音壁、三音石和圜丘

最具声学效应的建筑物——回音壁、三音石和圜丘

声学效应的应用有悠久的历史，如古代利用声音的反射、共振等现象，建造过一些特殊需要的庙宇、宫殿等建筑物。世界上现存的最具声学效应的建筑物是我国首都北京天坛公园的回音壁、三音石和圜丘。它们不但是我国古代最具声学效应的建筑物，也是世界上罕见的声学效果良好的建筑物。

回音壁是环护皇穹宇(安放祭天牌位的殿宇，建于明嘉靖九年即公元1530年)的一道圆形围墙，高3.7米，厚0.9米，直径61.5米，周长193.2米。皇穹宇位于围墙内北面正中，与围墙最近处仅2.5米。围墙磨砖对缝，整洁光滑，是一个优良的声音反射体，若是甲贴近围墙，面向墙壁小声讲话，距离较远的乙靠近墙壁可以听得很清楚，好象打电话一样。这是因为，声波的波长比围墙半径小得多，声波以束状沿着光滑的围墙墙面有规则地连续反射前进。

三音石是指皇穹宇台阶下一条白石路上向南数第三块白石板，正处于围墙内的中心。传说在这里拍一掌或喊一声，可以听到三响，所以此石板称为“三音石”。其实听到的声音不只三响，而是五六响。这是因为，在三音石上拍一掌或喊一声时，发出的声音向四周等距离地传播到围墙，被围墙同时反射回中心，于是人们听到了第一次回声。这第一次回声又向四周等距离地传播到围墙，又同时被反射回来，于是人们便听到了第二次回声。如此反复下去，可以听到不只三次回声，直到声能在传播和反射过程中逐渐被墙壁和空气完全吸收为止。

圜丘俗称祭天台，是明、清两代皇帝每年冬至日祭天的地方，始建于明嘉靖九年(公元1530年)，扩建于清乾隆十四年(公元1749年)。圜丘是一座露天的三层石造圆形高台，每层高台除东、西、南、北四个出入口外，四周都围有石栏杆。最高层距地面约5米，半径约11.4米，台面铺的是非常光滑、反射性能良好的青石，而且圆心处略高于四周，是一个从圆心向四周稍微倾斜的台面。当人们站在台中心说话时，自己听到的声音要比平时听到的响亮得多，并感到声音好像是从地下传来的。这是因为，人发出的声音传播到四周栏杆时，被反射到稍有倾斜的台面，再从台面反射到人耳的缘故。