聽聽光在說什么

李想

閉上眼睛，用耳朵能不能聽出燈泡亮沒亮？前提是不可以變身，更不能植入X戰警的特種基因。

如果你要和你的伙伴打賭，聽我的，一定要賭“能聽出來”。當然了，這里有一些小技巧，且聽我細細道來。

為耳朵打抱不平

我們的耳朵能聽見的最小的聲音有多??？蚊子叫？針尖掉在地上的聲音？

在最佳狀況下（頻率約為3 000赫茲），假設耳道的面積大約是1平方厘米，忽略整個傳播過程中的吸收，那么人至少能聽到1 000公里以外10瓦的光源發出的響聲，相當于在如此之遠的距離看見一盞節能燈！耳朵的靈敏度堪比衛星上的微波接收器。盡管耳朵幫我們交談，幫我們定位發聲物體，替我們考聽力，在我們犯錯的時候還要被老媽擰，但人們對很多關于耳朵的事情依然是“聞所未聞”?？蓱z的耳朵啊，我要為你打抱不平！ 如果再把我們的聽力極限下推一點點，我們就可以直接進入到原子尺度的微觀世界了。我們可以毫不夸張地聽到它們在熱運動的驅動下撞擊耳膜所發出的聲音。相比之下，眼睛真的弱爆了?？谡f無憑，究竟我們能聽到多么細小的聲音呢？

頭發絲演奏的音樂

小女孩兒們經常玩假扮醫生的游戲，用玩具聽診器為洋娃娃問診治病。對物理學家來說，聽診器的魅力可不止是給洋娃娃看病，好奇的物理學家們拿著小姑娘手中的聽診器，滿世界尋找任何細小的聲音。他們驚訝地發現，竟然可以清晰地聽到頭發絲敲擊在玩具聽診器塑料膜上的聲音，和這比起來，針尖掉在地上的聲音簡直就像滾滾的雷聲。物理學家們聽著頭發絲掃過塑料膜的聲音，就像享受磁頭掃過唱片流淌出的美妙樂曲一般。好吧，其實物理學家沒這么無聊……

從光到聲

聲波與光波之間的轉換叫作聲光效應，這個名字是在1880年由亞歷山大·格拉哈姆·貝爾賦予的。下面我們用一個簡單的例子來說明這種轉換。

玩具聽診器里有薄薄的黑色塑料膜，它能吸收光能，并將其轉化為熱量。熱在表面擴散，最終傳導到四周。于是聽診器內的空氣被局部地加熱了，被加熱的氣體分子在聽診器里亂撞，如果碰撞變得有規律的話就會發出聲響。又因為光來自交流通電的燈泡，所以這股熱浪是穩定地一波一波襲來的，就如同每年都有的夏天，碰撞也是周期性的。只要頻率足夠高，振幅足夠大，聽診器就能聽到這些聲響。這里的重點并不是耳朵有多敏感，而是它分辨快速變化的能力。眼睛因為暫留現象而無法察覺到燈光因交流通電而出現的閃爍，不過在聲光轉換之后，耳朵卻能察覺到這種振蕩。耳朵再次對眼睛說：“你弱爆了！”

在廚房里聽光

有了上面的鋪墊，我們可以嘗試通過聽診器在10厘米或者更近的距離聽到白熾燈發光時的嗡嗡聲；關掉燈泡或者用手擋住光線，嗡嗡聲消失。

須要準備的東西有：手工工具、由交流電驅動的白熾燈、薄膜、蠟燭和一個玻璃罐。如下圖所示。

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在玻璃罐（約500毫升）的金屬蓋上鉆一個小眼兒，玻璃罐的大小無須嚴格挑選，“老干媽”的空瓶就可以。點亮一根蠟燭放進瓶中，讓炭灰沉積在一個側面，盡量剛好涂黑一半玻璃面，另一半則保持透明。擰緊瓶蓋，將金屬蓋緊貼自己的耳朵，讓60瓦左右的燈光穿過透明的一面，照射到炭灰覆蓋的內壁。你將能聽到一陣一陣的脈沖信號。 就這么簡單?？烊ヂ犅牴庠趯δ阏f什么吧！endprint