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超声波是怎样被发现的?

2021-09-12作者:游珊珊

记得女儿上幼儿园时,老师布置了任务让孩子了解职业的概念,于是她跑来问我 「妈妈,你的职业是超声医生,你每天主要的工作是观察那些阿姨们肚子里的宝宝吗?「我笑着说:「是啊,我们是最先看到宝宝的人。」「哦,好神奇哦,你是怎么看到的呢?」 她满脸疑惑地看着我。「我们是通过超声波诊断的仪器看到的,它能穿过肚皮,看到肚子里面的各种情况哦。」 我故作神秘地回答。「超声波是什么呢?能给我讲讲吗?「她追问道。我想回答好这个问题,可不容易,要非一番周折了,不如我们就从超声波发现的小故事说起吧!



超声波虽然是在 19 世纪末 20 世纪初被发现和确定,但是早在 17 世纪就已经被意大利人在一次好奇的玩闹中发现了。让我们一起回顾那段神奇又美妙的时光吧。拉扎罗~斯帕拉捷 (Lazzaro Spallanzani) 于 1729 年 1 月 12 日出生于意大利斯坎迪亚诺镇,他的父亲是一位有名的律师,母亲出身富裕之家。斯帕拉捷 15 岁中学毕业后进入一所神学院,在那里他学习了五年,受到很好的语言学和哲学等方面的教育。1749 年,他转入著名的波伦亚大学学习法律。斯帕拉捷对自然科学产生了浓厚兴趣,从而转学自然科学,1753 年取得博士学位。1760 年成为神父。教会的经济支持,保证了他科学事业的顺利进行。他就是那个最早发现超声波的人。



1793 年夏天,一个晴朗的夜晚,喧腾热闹的城市渐渐平静下来。斯帕拉捷习惯晚饭后到附近的街道上散步。他常常看到,很多蝙蝠灵活地在夜空中飞来飞去,从来不会撞到树上或墙壁上。这个现象引起了他的好奇:蝙蝠凭什么特殊的本领在夜空中自由自在的飞行呢?他想这些小精灵一定长着一双特别敏锐的眼睛,假如他们的眼睛瞎了,就不可能在黑夜中灵巧的躲过各种障碍物,并且敏捷的捕捉飞蛾了。



于是他做了一个有趣的小实验,斯帕拉捷一天晚上匆匆吃过晚饭,他将笼子里的蝙蝠全部蒙上眼睛,走到街口,把蝙蝠全都放了出去。然而事实完全出乎他的意料。当他看到放出去的几只蝙蝠轻盈敏捷地来回飞翔时,不由得尖叫起来。因为那几只蝙蝠都是 「瞎子」 呀。斯帕拉捷很奇怪:不用眼睛,蝙蝠凭什么来辨别前方的物体,捕捉灵活的飞蛾呢?于是,他第二次把蝙蝠的鼻子堵住。结果,蝙蝠在空中还是飞的那么敏捷、轻松。「难道他薄膜似的翅膀,不仅能够飞翔,而且能在夜间洞察一切吗?」 斯帕拉捷这样猜想。他又捉来几只蝙蝠,用油漆涂满它们的全身,然而还是没有影响到它们飞行。最后,斯帕拉捷堵住蝙蝠的垛,把他们放到夜空中。这次,蝙蝠可没有了先前的神气。他们像无头苍蝇一样在空中东碰西撞,很快就跌落在地。

这次他终于解开心中的谜团,蝙蝠在夜间飞行,捕捉食物,原来是靠听觉来辨别方向、确认目标的。斯帕拉捷的实验,揭开了蝙蝠飞行的秘密,促使很多人进一步思考:蝙蝠的耳朵又怎么能 「穿透」 黑夜,「听」 没有声音的物体呢?后来人们继续研究,终于弄清了其中的奥秘。原来,蝙蝠靠喉咙发出人耳听不到的 「超声波」,这种声音沿着直线传播,一碰到物体就像光照到镜子上那样反射回来。蝙蝠用耳朵接受到这种 「超声波 「,就能迅速做出判断,灵巧的自由飞翔,捕捉食物。



这就是超声波发现美妙而神奇的小故事,我不由得感叹,好奇心是多么重要啊!后来人们利用超声波来为飞机、轮船导航,寻找地下的矿藏。如今超声波就像一位无声的功臣,广泛地应用于工业、农业、医疗和军事等领域。斯帕拉捷怎么也不会想到,自己好奇心驱使的有趣实验,会给人类带来如此巨大的恩惠。我们这些正在逐步失去好奇心的大人们,是不是应该像孩子们和斯帕拉捷学习,永远保持一颗童心与好奇心呢?




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