[发明专利]一种变焦距声聚焦演示装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及声学教学演示技术领域，具体的说是一种变焦距声聚焦演示装置及方法。

背景技术

声音看不见摸不着，人们对不能够通过视觉或触觉就能感知的事物有好奇心，声音的教学和展示是科学界一直关注的话题，目前的声学教学装置十分死板，不能够提高参与者学习的乐趣，不利于声音知识的吸收和理解。

发明内容

针对上述现有的声学教学装置十分死板，不能够提高参与者学习的乐趣，不利于声音知识的吸收和理解等问题，本发明提供一种变焦距声聚焦演示装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种变焦距声聚焦演示装置，该装置设有两个相向设置的反射机构，反射机构设有充气腔、反射面、导气管和控制阀；充气腔的一端设有反射面，充气腔上设有导气管，导气管上设有控制阀，两个反射机构的反射面相对设置，且反射面为球面的一部分，并为弹性凹面，可通过改变充气腔内的气压实现反射面的半径变化。

所述的反射面由橡胶制成。

两个反射面之间的间距不小于10米。

所述反射面的半径不小于2米。

一种利用如上所述的变焦距声聚焦演示装置的演示方法，包括以下步骤：

步骤一：打开控制阀，向充气腔内充气或放气，调整反射面半径不小于2米，关闭控制阀；

步骤二：两个参与演示者分别面对反射面站立，其中一个演示者面对反射面发声，另一个演示者通过调整与反射面之间的距离，找到对方声音反射聚焦点的位置。

本发明的有益效果：

本发明提供的变焦距声聚焦演示装置及方法，用两个相向设置的相同反射机构，演示声波的反射与汇聚现象；本装置由两个演示者同时参与，分别对着反射面讲话和倾听对面参与者说话，感受声音的传播，参与者能够了解声聚焦，了解声波的反射和汇聚现象；本发明通过改变充气腔内的气体压力，实现反射面的半径变化，从而使反射面的焦距发生变化，对声音的聚焦点也会发生改变，以更好的理解声聚焦的原理。

附图说明

图1 本发明结构示意图；

附图标记：1、充气腔，2、反射面，3、导气管，4、控制阀。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

如图所示：一种变焦距声聚焦演示装置，该装置设有两个相向设置的反射机构，反射机构设有充气腔1、反射面2、导气管3和控制阀4，充气腔1的一端设有反射面2，充气腔1上设有导气管3，导气管3上设有控制阀4，两个反射机构的反射面2相对设置，且反射面2为球面的一部分，并为由橡胶制成的弹性凹面，可通过改变充气腔1内的气压实现反射面2的半径变化；所述反射面2的半径不小于2米；两个反射面2之间的间距不小于10米。

一种利用如上所述的变焦距声聚焦演示装置的演示方法，包括以下步骤：

步骤一：打开控制阀，向充气腔内充气或放气，调整反射面半径不小于2米，关闭控制阀；

步骤二：两个参与演示者分别面对反射面站立，其中一个演示者面对反射面发声，另一个演示者通过调整与反射面之间的距离，找到对方声音反射聚焦点的位置。

空气中传播的声波是纵波。描述声波的特征量包括波长、频率和速度。当声波遇到障碍物时，其传播路径和相位会受到障碍物的影响而改变。当障碍物的尺寸远大于波长时，可以利用反射和折射来近似描述声波的传播规律。人们说话声音的频率在500~3000Hz左右，其对应的声音波长在0.7米到0.1米左右。因此，本装置的直径（橡胶膜套着的那个圆环的直径）要大于1.5米。对于近轴声波而言，其焦距为球面直径的一半。因此，在实验的最开始时，应尽量减小腔体内气压，从而减小焦距，以免出现两个反射面之间的间距小于两倍焦距的情况。