声悬浮：看不见的“魔法师”

卓雅倩

春天来了，万物复苏，你听，大自然给我们演奏了一曲盛大的交响乐：有冰雪融化的叮叮咚咚，燕子报春的叽叽喳喳，春雨落下的淅淅沥沥……其实，我们每天都被声音环绕着，它像空气一样无处不在，在我们的生活中扮演着各种各样的角色。

传递信息的“快递员”

为什么在夜间活动的蝙蝠，在黑暗环境中也能敏捷地捕获猎物？这是因为大多数蝙蝠可以由口腔或鼻部发出超声波，再由耳朵接收被外界物体反射回来的声波，从而判断外界物体及自身的位置。人們模仿蝙蝠，开发了声呐定位技术。大自然的许多活动，如地震、火山喷发、台风、海啸发生时，都伴有次声波产生。由于次声波传播的距离很远，几千米外的人们也能够使用灵敏的声学仪器接收次声波，并以此判断这些活动发生的位置和强度。

粗中有细的“大力士”

看似无形的声音，却可以传递能量。一般来说，超声波产生的振动比可闻声波更加强烈，常被用来清洗物体。当你去眼镜店清洗眼镜时，工作人员把眼镜放在机器中，不用动手清洁，也能让眼镜变得干干净净。这是因为超声波穿过清洁液并引起振动，这种振动能够敲击下物体上的污垢而不会损坏被清洁的物体。外科医生也常常利用超声波振动除去人体内的结石，在向结石发射超声波后，结石会被击成细小的粉末，从而顺畅地被排出体外。日常生活中，声音还会产生什么神奇的现象呢？我们不妨探索一下。

悬停在空中的珠子是有魔法吗？

你是否见过珠子在半空中悬停？一个珠子稳稳当当停在半空中，没有人接触它，它也不会掉落，让人产生反重力的错觉。将物体悬浮在半空中看似是科幻小说中的情节，实际上，这是一种被称为声悬浮的物理现象，声波就像一只看不见的手，将微小物体抓取到空中。

声音是由物体振动产生的，是通过介质（空气或固体、液体）传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。声音是一种波，它在空气中传播，同水波在水中传播类似。不过水波是横波，声波是纵波，声波的振动方向就在传播方向上。由于声波连续振动，空气分子不断交替地压缩和松弛，大气压迅速产生起伏，处在声场中的物体就会受到压强差产生的力的影响。当珠子处于这样的声场中时，就可以实现在空中悬浮。

知识拓展：声悬浮装置在生活中的应用

声悬浮技术在很多行业都大有用武之地，特别是在无容器条件下进行生产的场景中。

制造微芯片时，芯片体积小，悬浮（无需被夹持）时更容易硬化和锐化；

某些材料具有腐蚀性并会与容器发生反应，运用声悬浮技术，我们可以实现在无容器条件下进行化学处理；

在制药行业，悬浮器也为药物制造提供了一个无污染的空间。

玩中学：一起制作声悬浮装置

声悬浮装置中包括两个主要部件。装置下方是一个超声扬声器，它像一个喇叭，能够发出超声波。装置上方则是一个反射装置，当下方发射的声波传递到上方的反射装置时，声波会在发生反射后向下传播，进而反射波会和下方发出的入射波形成干涉。

第一步：将声波发生器固定到底板上，上方安装好两个试管和反射装置，底板右下角安装好手摇发电机。

第二步：在底板背面将所有线路连接好。通过手摇发电机供电，确保玻璃管下方的声波发生器电路模块正常工作。

第三步：声波传播形成驻波，试管内的珠子在竖直方向力的作用下悬于空中。我们可以观察到，当音乐频率发生变化时，驻波节点随之发生变化，物体开始上下跳动。

作者单位 浙江省云和县第二中学