二年級(jí)語(yǔ)文上冊(cè) 第八單元 31《回聲》知識(shí)鏈接：回聲定位和蝙蝠仿生素材 魯教版 素材

1、回聲定位和蝙蝠仿生第二次世界大戰(zhàn)期間，德軍制定了一個(gè)叫“海獅行動(dòng)”的軍事計(jì)劃，動(dòng)用2000架飛機(jī)突然襲擊倫敦，企圖一舉摧毀英國(guó)。為了保證這次空襲成功，事前派遣了一個(gè)特工小組潛入英國(guó)，破壞英國(guó)雷達(dá)網(wǎng)中心。在這個(gè)危急時(shí)刻，英國(guó)反間諜人員及時(shí)破獲了這個(gè)特工小組，使英國(guó)能夠以1000架戰(zhàn)斗機(jī)在雷達(dá)的監(jiān)測(cè)下，擊退了當(dāng)時(shí)不可一世的德國(guó)空軍。事后，英國(guó)首相丘吉爾在向全國(guó)廣播時(shí)說(shuō)：“1000名皇家空軍挽救了英國(guó)”。這次戰(zhàn)役，英軍能夠以少勝多，當(dāng)然是由于英國(guó)皇家空軍的英勇奮戰(zhàn)，但是，雷達(dá)在其中顯示的威力也起著很大的作用。雷達(dá)和聲納都是人為的監(jiān)測(cè)設(shè)備。雷達(dá)是用電磁波的反射發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置的電子設(shè)備；聲納是利用

2、聲波的反射探測(cè)目標(biāo)和測(cè)距的儀器。遠(yuǎn)在人類利用雷達(dá)和聲納千百萬(wàn)年前，在自然界，不少動(dòng)物，如蝙蝠、海豚等早已在應(yīng)用它們自身的聲納系統(tǒng)來(lái)定位、捕食、繞過(guò)障礙和逃避敵害。而且在結(jié)構(gòu)的精致，效應(yīng)的靈敏等很多方面都是目前人工雷達(dá)和聲納系統(tǒng)還辦不到的。雖然人為的雷達(dá)和聲納是對(duì)一些動(dòng)物回聲定位的一種遲到的仿生，但是，深入研究一些動(dòng)物的回聲定位勢(shì)必會(huì)給完善人為的雷達(dá)和聲納許多有益的借鑒。物體振動(dòng)才能發(fā)聲，聲音以波的形式在媒介中傳播，當(dāng)聲波碰到障礙物時(shí)就會(huì)反射回來(lái)，反射回來(lái)的聲波傳入耳朵就是回聲。如果回聲到達(dá)耳朵比原來(lái)的聲音滯后0.1秒以上，就能把回聲與原來(lái)的聲音區(qū)分開來(lái)。因此，根據(jù)聲速和回聲滯后時(shí)間就能測(cè)出發(fā)聲

3、體與目標(biāo)之間的距離。人耳能聽到的振動(dòng)頻率范圍約在2020000赫茲之間。因此，把低于20赫茲的聲波稱次聲波，高于20000赫茲的聲波稱超聲波。利用回聲定位的蝙蝠能發(fā)出和聽到的超聲波超過(guò)每秒150000次振動(dòng)，這樣高的頻率的聲波，如果人耳能聽得到，就會(huì)有震耳欲聾的感覺(jué)。蝙蝠發(fā)出的聲波是極短促的，還不到千分之一秒長(zhǎng)，而且是不連續(xù)的，并以脈沖的形式發(fā)射出來(lái)，這樣可使發(fā)出的聲波有較大的能量，也容易聽清不連續(xù)的回聲。有不少蝙蝠如菊頭蝠科和蹄蝠科等在鼻部有復(fù)雜的鼻葉，是由鼻子周圍的皮膚褶瓣形成，鼻葉沿鼻孔圍成一圈，就像喇叭筒一樣，這樣就能把超聲波集中成一狹窄的波束發(fā)射出去，使它傳得更遠(yuǎn)。從鼻葉的著生部位來(lái)

4、看，可能這些蝙蝠的超聲是從喉頭發(fā)生經(jīng)由鼻孔發(fā)出的。蝙蝠不僅能調(diào)制聲波的振幅，改變聲音的強(qiáng)度，也能調(diào)制頻率。一只蝙蝠飛行中每秒重復(fù)它的叫聲20次，但是當(dāng)收到有用的回波后，立即會(huì)興奮起來(lái)，發(fā)出每秒200次以上的脈沖，進(jìn)行確切地探測(cè)。有些蝙蝠在外耳基部有一片皮膚瓣叫做“耳屏”，種類不同耳屏的形狀也不同。值得注意的是，一般有復(fù)雜鼻葉的蝙蝠大多數(shù)都沒(méi)有耳屏，而有耳屏的一般都沒(méi)有復(fù)雜的鼻葉。這樣就不免使人聯(lián)想到一個(gè)問(wèn)題：如果鼻葉同聲音的發(fā)射有關(guān)，那么，耳屏是不是同回聲的接收有關(guān)。研究過(guò)蝙蝠的人都知道，菊頭蝠科的蝙蝠的外耳特別大。即使是倒掛著的時(shí)候，它們的雙耳都在不停地向各個(gè)方向微微顫動(dòng)，這顯然是在收集聲波

5、的動(dòng)作。此外，它們的股關(guān)節(jié)特別柔韌，倒掛時(shí)幾乎能作360°彎曲。蝙蝠的內(nèi)耳也很大，兩個(gè)耳蝸占據(jù)了后顱腔很大位置。耳蝸螺旋韌帶很發(fā)達(dá)，在近鼓階處還有一個(gè)螺旋板，這些結(jié)構(gòu)都使蝙蝠對(duì)回聲的接收具有高靈敏度的基礎(chǔ)。聲音是會(huì)被干擾的，蝙蝠抗干擾的能力非常強(qiáng)。人造的聲學(xué)儀器當(dāng)噪聲強(qiáng)度與它發(fā)出的聲波強(qiáng)度之比為11時(shí)就開始失靈了。但是，實(shí)驗(yàn)證明：在一間布滿細(xì)鐵絲的暗房?jī)?nèi)，用噪聲去干擾一只蝙蝠的飛行，即使噪聲和信號(hào)聲之比高到1001時(shí)，蝙蝠飛行照樣不會(huì)碰撞細(xì)絲。很多蝙蝠都有聚群的習(xí)性，一個(gè)山洞中聚集有千萬(wàn)只蝙蝠是常有的事，如此多的蝙蝠同時(shí)發(fā)出的超聲波而彼此不受干擾又是多么令人羨嘆！由于聲波透過(guò)空氣和水這一界面時(shí)，從水中物體返回到空中接收到的回聲聲波幾乎下降了100萬(wàn)倍以上，因此，從空中收聽來(lái)自水中的回波是很難的。但是，一種食魚的兔唇蝠就能從空中探測(cè)到水中的魚，并能把握住最好時(shí)機(jī)，俯沖下來(lái)將魚抓獲。當(dāng)然兔唇蝠是貼水低飛覓食的，這樣可以減少聲波通過(guò)水面時(shí)的損失。最令人不可思議的是現(xiàn)代的聲納和雷達(dá)裝置，重量以噸為計(jì)算單位，體積以百