古希腊露天剧场音效之谜

埃普道鲁斯是位于伯罗奔尼撒东北部的一座希腊古城,建于公元前4世纪的埃普道鲁斯露天剧场是希腊保存最好的古剧场与古典建筑之一,剧场也以其极佳的声效而闻名于世,舞台上的声音能传到剧场的每个角落.     

非厄米拓扑声学中新奇物态的研究进展

声波作为信息和能量的载体,在国民经济发展和国家安全建设中有着重要的作用.近些年来,声学与其他学科进行深度交叉,产生了许多新兴的研究热点.其中,非厄米拓扑声学的研究是一个快速发展的前沿领域,得到了科研人员的广泛关注.非厄米拓扑声学利用声学结构探索和发现非厄米拓扑物理的内涵,一方面,可以利用宏观经典平台较为便利地构建和表征新奇的物态;另一方面,可以加深认识并丰富声波调控的手段,以期反哺声学器件设计.本文综述了近期该领域取得的研究进展,重点介绍了非厄米性调制的声拓扑态、非厄米性单独引起的声拓扑态和声学非厄米趋肤效应三个方面的工作.最后,我们对非厄米拓扑声学研究面临的挑战作了简单讨论,并展望了未来可能的研究方向.     

深海声学研究进展

水声基础研究的目的 是揭示声波在复杂海洋环境下的传播现象及物理机理,这是水声高科技装备研发与应用的基础.从深海声学规律认识及声呐应用需求出发,首先综述国外深海声学理论与实验研究进展,并简单回顾了我国水声学基础研究发展历程.过去,我国在浅海声学研究方面成果显著.1997和2012年,在第一届及第三届国际浅海声学会议上,有...     

三维声学超材料的高阶拓扑态

位于"边缘的边缘"上的高阶拓扑态的发现为限制和控制光波、声波以及弹性波的传输提供了一种新思路.目前,高阶拓扑态已在二维的机械、电磁、光学、声学和弹性系统中得以实现.然而,三维声学系统中对高阶拓扑态的研究却鲜有报道.本研究针对这一现象提出了一种具有一阶表面态和二阶铰链态的三维声学超材料.该三维声学超材料可以在其布里渊区的K-H方向上形成二重简并的交线.改变超材料单胞内外耦合强度的相对大小,线性简并交线打开形成完全带隙,生成平庸型和拓扑非平庸型声学超材料.能带结构、特征频率及传输效率的分析结果表明,当内耦合强度小于外耦合强度时,带隙范围内声学超材料具有拓扑非平庸的一阶表面态和二阶铰链态;当内耦合强度大于外耦合强度时,带隙范围内声波将无法在声学超材料的任何部位传播,该声学超材料是平庸的.三维声学超材料高阶拓扑态的实现突破了二维系统的局限,在声波能量回收和高精度声传感器方面具有潜在应用前景.     

基于PT对称的声波超前/延迟线

低损耗、长带宽、时间可控的声波延迟线在音频、射频、声表面波信号处理等领域具有非常广泛的应用,然而设计满足上述三点特性的声延迟线是一项极具挑战性的工作.近年来,量子力学中的宇称时间(parity-time, PT)对称概念被引入到声学系统中,其散射矩阵在特殊点处的实数本征值揭示了声波在此类系统中可实现宽带的无损传输,且传输相位可调.本文设计了一种由一对PT对称的导纳超表面及夹在中间的等效声学介质组成的声学系统,通过设置导纳超表面参数调节其工作机制,从而实现了两类互补的特殊点.其中防反射层模式下的特殊点导致了一种声波延迟线的形成,而相干完美吸收-激“声”模式下的特殊点则用于设计一种罕见的声波超前线.由于此声学损耗-增益超表面在自然界中是不存在的,本文利用可主动控制的电热声碳纳米管薄膜来模拟它.仿真结果表明,PT对称系统是实现低损耗、长带宽且时间可控的声波超前/延迟线的优良载体,其应用可扩展至包括光学、力学、弹性波等诸多波动领域.     

声学黑洞研究进展与应用

声学黑洞结构作为一种新型的弯曲波调控技术,可以有效地降低结构中弯曲波的传播速度,减小边界末端的反射,形成具有高能量密度的区域,因此在减振、降噪、波动调控以及能量回收等方面具有广阔的应用前景.不同于以往复杂的减振降噪复合结构,声学黑洞因其结构与材料单一,在实际应用方面具有一定的优势.时至今日,针对声学黑洞结构已经进行了大量的基础理论研究和实验探索,并取得了一定的阶段性研究成果.本文首先介绍了声学黑洞的起源和基本原理.然后,全面介绍了理论计算和实验研究方法,详细地综述了声学黑洞结构的4个主要功能性分类,即减振、降噪、波动调控和能量回收,并总结了现在研究存在的问题.最后,对声学黑洞的发展前景进行展望,并指出了未来研究的重点和方向.     

世界上最安静的地方

<正>我一直在寻找最安静的地方,为此,我去过遥远的沙漠,幽静的森林,还去过静谧到能把人逼疯的人工实验室。——节选自本文作者特拉维·考克斯(Trevor Cox)的《声学:世界声学奇迹》一书。在探索鸣沙的奥秘时,我经历了非常罕见的现象:彻底的宁静。炎炎酷暑杜绝了旅客的脚步。大多数时候,整个环境里只有我和我的录音伙伴戴安娜·霍普。我们在凯尔索沙丘脚下扎营,周边一片荒     

天坛声学现象的新解释和新发现

北京天坛建于16世纪，它以宏伟庄严的建筑风格著称于世，更以其奇特的声学现象享誉世界。关于这些声学现象的科学说明最早见于1953年第2期《科学通报》上汤定元先生的文章中，40多年来，我国教科书和科学普及杂志上都以此为根据去说明天坛回音壁、三音石等的声学现象。黑龙江大学的俞文光教授、哈尔滨理工大学的贾陇生教授及国家地震局工程力学所的付正心等六位科学工作者，用现代实验仪器和测试手段到现场进行多次实验和考察，对天坛这座古老的声学建筑提出了新的解释和发现。     

热声发动机及其驱动脉管制冷机研究进展

热声驱动脉管制冷作为一种可用热能驱动的完全无运动部件的新型制冷方案已成为制冷与低温领域的研究热点. 回顾了热声学的发展历史, 针对热声发动机及其驱动脉管制冷机研究中的关键技术, 综合评述了热声学理论和实验研究的最新进展与典型样机, 并指出了该研究领域今后的发展方向和工业应用的前景.     

莺莺塔奇特回音8种

众所周知，回音到处都有，但在莺莺塔周围击石，就能听到“咯哇”这种类似巨蛙的鸣叫，实属罕见。在特定的条件下，莺莺塔竟然成了“收音机”、“扩大器”、“窃听器”。这些前人未知的新的声学效应，是1986年普救寺修复工程开工之后，人们在莺莺塔周围发现的。我们把它归纳为莺莺塔的8种奇妙的声学效应。     

一种大幅度提高热声发动机压比的“声学泵”

压比是评价热声发动机的重要参数之一. 提出了一种可以大幅度提高热声发动机的“声学泵”, 并给出了其工作原理的理论分析. 采用2.5 MPa的氮气在一台聚能型的行波发动机进行了实验, 表明它可以将压比从1.25提高到1.47以上.     

Kekulé调制声子晶体中的赝表面狄拉克涡旋拓扑态

近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄拉克涡旋处的零维拓扑束缚态在多种物理系统中被发现,成为相关领域的研究热点.但是现有研究中的声学结构大多受限于二维空间,自由空间中亚波长尺度的狄拉克涡旋拓扑态亟待探索.本文基于声赝表面波实现了自由空间中的类马约拉纳束缚态,即通过在硬质基板上排布蜂窝晶格阵列的空气圆柱孔,并在系统中施加一个与格点位置相关的Kekulé调制,产生了局域在结构表面和涡旋中心的声学拓扑束缚态;证明了这种拓扑束缚态的频率固定在狄拉克频率处,且不受Kekulé调制幅度的影响.此外,进一步分别引入粒子空穴对称性保护和破缺的缺陷,验证了这种特殊的拓扑束缚态在粒子空穴对称性保护时对缺陷具有较好的鲁棒性.本研究在基于声能局域和捕获的新型声学功能器件的设计方面具有潜在的应用前景.     

试论咽音技法

通过对美声学中咽音演唱法的历史及其理论的研究,并结合实际演唱中该技巧的实践研究,阐述并总结出一套完整的适合于在美声演唱中使用推广的咽音法演唱技巧。     

聆听植物的语言

据说印第安人在砍树或锯树枝之前会请求树木原谅,现在一些科学家认为,美洲土著居民的这种传统习俗,可能会成为科学家们研究植物也有语言的一种依据。波恩大学应用物理研究所在对植物进行最新声学研究后发现:人采花时,花朵会“哭泣”,人摘黄瓜时,黄瓜会“尖叫”;甚至连正常生长的水果也会发出咯咯的声音。看来现代科学的研究成果,似乎还真为民间的传说提供了佐证。     

希腊陶碟上的弓箭之谜

正这位弓箭手来自一件精美的希腊陶碟,陶碟由公元前530-公元前500年间著名的希腊绘画工匠Epiktetos制作。它出土于雅典,直径19.4厘米,是一件典型的希腊红绘陶艺品。然而,这件希腊陶碟中的弓箭手却并非希腊人,他所用的弓箭也并非希腊的弓箭。在遥远的古代,外族人为何会出现在希腊陶碟上?而这弓箭又有怎样的特别之处呢?     

未来的太空剧场

这是一幅描写未来的大空剧场的内部的科幻画。在5幅巨大的银幕上映着一艘艘太空船从太空站飞往其他天体的宏伟场面。这5幅银幕上的画面连接成一体,大大扩充了观众的视野。更加有趣的是,剧场穹顶黑的部分居然隐隐透出了一些天体和繁星。整个剧场都被画面笼罩着,使观众如临其境。 在剧场中央升起了一个“擎天柱”似的机器人,左手托着一个小人。难道它要伤害那个人吗?其实这纯属多虑。那智能机器人实际上是剧场的主机,而它手掌中     

天坛的回音

我国著名的四大回音古建筑,包括天坛的回音壁、三音石、"圜丘清音",山西永济普救寺莺莺塔的"普救蟾声",河南三门峡宝轮寺的"蛤蟆塔"和四川潼南大佛寺的"石磴琴声".天坛具有声学效应的建筑最终建成年代最晚,却以声学现象多、声学效果明显而位居四大声学建筑之首.它们奇妙的声学现象为天坛这座古老的神坛增添了许多情趣和神秘,也因此引起了中外学者和广大旅游爱好者的极大关注.     

萨拉米海战和希腊的崛起

2004年的雅典奥运会,让世人重新认识了希腊和希腊民族.作为西方文明的精神鼻祖,奥运会开幕式上展现的希腊文化和希腊精神又一次让我们叹为观止.那么,希腊究竟何时崛起,因何而成为如此灿烂的文明火炬,就要追溯到2500年前的一场战争和一场大海战.     

计算机音乐的盛会

9月下旬,我和北大外事处的崔岩同志来到爱琴海滨的希腊古城萨洛尼卡参加1997年国际计算机音乐会议(ICMC-97),并出席国际计算机音乐协会(ICMA)的执行委员会会议,申办ICMC-99在中国举行。 计算机音乐是一门新兴的音乐与高科技结合的边缘学科,它属于音乐声学的一支,也是一门独立的学科和特殊的艺术表现形式。关于计算机音乐的定义,众说纷纭,可以说凡是用计算机或带有CPU(中央处理器)的数字电路所做的关于音乐的一切工作都属于计算机音乐。 ICMC是一个特殊的学术性会议,每年举办一次,常常在各国的著名理工科大学举行,如美国的MIT(麻省理工学院)、英国的格拉斯哥大学、日本的早稻田大学、香港科技大学等,今年的ICMC-97就由希腊的亚里斯多德大学主办。由于兼有     

你问我答

问：铜管乐器为什么多采用卷曲方式制作？ 答：法国号、小号等铜管乐器的号嘴与喇叭口之间都像蜗牛、蚊香一样盘卷成几个圆圈，这是为什么呢？我们知道蚊香制成盘旋状是为了让它点燃在限定空间范围内并且尽量延长时间。铜管乐器采用这种方式也出于类似的考虑，按照声学原理,