我们都知道,在爬雪山时不能大声喧哗,因为容易引起雪崩。当然雪崩也不完全是声音造成的,雪崩其实就是高山上大量的雪块突然崩落的现象,山地积雪由于本身重量、大风或底部融解等原因使突然大块塌落或巨团滚下。
为什么声音会引起雪崩呢?
19世纪初,一队拿破仑士兵在指挥官的口令下,迈着威武雄壮、整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥。快走到桥中间时,桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌,造成许多官兵和市民落入水中丧生。科学家经过调查发现:是共振导致大桥倒塌。
让我们来做一个实验:有两个完全音叉,敲击其中一个,另一个音叉上的乒乓球会被弹起。因为每个物体都有着自己的固有频率,两个音叉的共振,是由于一个音叉的振动通过空气传导到另一个音叉,若这个振动的频率和另一音叉的固有频率相同,就会引起另一音叉的共振。
雪山上有雪,而且雪比较松动。高山上一般温度较低,超过一定海拔会有“雪线”存在。所谓雪线就是在此线之上的山顶都被皑皑白雪所覆盖,加上山顶上人迹罕至,雪层未受挤压,很松。我们知道声音可以通过空气传播的,声带发出的声波通过传导介质空气,传播到雪层上。传播到雪层的声波引起雪层的震动(共振),声波越强,雪层的震动越强。当雪层的震动达到一个极限的时候,就会发生形变,由于雪层比较松,可能造成雪崩,所以人在高山上不能大声说话。
其实,共振现象在生活中普遍存在。我们知道频率小于20Hz(赫兹)的声波叫做次声波,大于两万赫兹是超声波。人体器官的固有频率属于次声波,所谓当海啸和地震产生次声波与人的器官固有频率相同时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。现在战争中使用的次生波武器就是利用这种现象来杀人的。
我们也知道利用超声波也可以用来清洗,其实也利用共振的原理。超声波清洗机有一个振动元件 产生超声波频率的振荡,一般常使用之瓷器烧结体PZT 振动子。使用时在其银电极上,加上高周波电流,此电流的频率与PZT 振动子之共振频率相同,引起振动子共振而产生超声波,并利用空化作用产生气泡,气泡清洗过程则分为两种:
它产生的气泡,受到后来之高压波段的压缩而破裂,破裂产生之音压及喷水柱冲击物体表面,造成污染物脱体而达到洗净之效果。同时,气泡冲击污染物与物体表面之空隙,而此区间的气泡受音压变化的影响,不断膨胀与收缩,气泡逐步向前,造成污染物渐渐脱离表面。对于物体油污去除,单靠超声波是无法完成清洁的,还需加入介面活性剂,利用介面活性剂抓住油污,并使其清水端抓住水,才可达到去除的效果。
电视传播和接受就利用电磁波的共振实现的。电台通过天线发射出短波/长波信号,电视机通过将天线频率调至和电台电波信号相同频率来引起共振。将电台信号放大,以接受电台的信号。电波信号通过天线向空中发射信号,短波通过云层发射,长波通过直接向地球表面发射。路由器的天线将共振磁环的频率调节至和电台电波信号相同时就会产生共振,电波信号将被放大,然后天线将放大后的信号经过过滤后传至路由器。
微波炉便是家庭应用共振技术的一个最好体现。具有2500赫兹左右频率的电磁波称为“微波”。食物中水分子的振动频率与微波大致相同,微波炉加热食品时,炉内产生很强的振荡电磁场,使食物中的水分子作受迫振动,发生共振,将电磁辐射能转化为热能,从而使食物的温度迅速升高。微波加热技术是对物体内部的整体加热技术,完全不同于以往的从外部对物体进行加热的方式,是一种极大地提高了加热效率、极为有利于环保的先进技术。
在医学上共振现象也普遍使用,譬如核磁共振。核磁共振是一种生物磁自旋成像技术,利用人体中的遍布全身的氢原子在外加的强磁场内受到射频脉冲的激发,产生核磁共振现象,经过空间编码技术,用探测器检测并接受以电磁形式放出的核磁共振信号,输入计算机,经过数据处理转换,最后将人体各组织的形态形成图像,以作诊断。