高中物理 第2章 機械波 第3節(jié) 波的干涉和衍射 聲音干涉素材 魯科版選修3-4（通用）

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1、聲音的干涉 一只饑餓的蝙蝠尖叫著發(fā)出超聲波，并傾聽著來自周圍物體的回聲。其中的一道回聲聽起來好像來自于一只美味的蛾子，于是蝙蝠便循著聲音猛撲下去，然而除了空氣，它什么也沒有得到。這一切都是虎蛾(Bertholdia trigona)搗的鬼。一項新的研究向人們闡釋這種機智的防御措施：這種小蛾子會發(fā)出超聲波的滴答聲，從而使蝙蝠的聲納定位系統(tǒng)產(chǎn)生混亂，這就如同對無線電信號實施干擾一樣。這是科學家第一次證明自然界也存在這種聲音干涉現(xiàn)象。 研究人員一直對能夠發(fā)出滴答聲的虎蛾——其足跡從中美洲一直延伸到美國的科羅拉多州——感到很好奇。許多虎蛾通過震動腹部的隔膜來發(fā)出滴答聲，但是B.trigona的滴

2、答聲卻尤其的大。參與該項研究的美國北卡羅來納州溫斯頓—塞勒姆市韋克福雷斯特大學的生物學家William Conner表示：“你把它們放在耳邊便可以聽到這種聲響?！? 研究人員發(fā)現(xiàn)，這種“大嗓門”的虎蛾通常比它們那些裝了“消聲器”的表兄們吃得更少，但是這種快速且高調(diào)的“zzt-zzt-zzt”聲如何阻擋蝙蝠卻一直是個未解之謎。3種可能的解釋也隨即產(chǎn)生。一種假設提出這種滴答聲驚嚇了蝙蝠。如果真是這樣，Conner認為，蝙蝠會學著忽略這些聲音。另一種假設相信這種滴答聲可能是一個警告，從而讓蝙蝠知道這種蛾子的味道不佳。這可能是一些有毒的蛾子，例如夾竹桃虎蛾(Cycnia tenera)，而其他無毒的蛾

3、子或許也會模仿這個方法。最后一種假設是這些蛾子可能以某種方法干擾了蝙蝠的回聲定位系統(tǒng)，這是因為滴答聲出現(xiàn)的頻率范圍正好與蝙蝠所使用的超聲波的頻率相同。 為了搞清哪種假設是正確的，Conner和他的研究生設計了一項試驗。在9個夜晚，研究人員讓褐色蝙蝠和蛾子同處一室，后者用非常細的釣絲懸在天花板下。其中的一些蛾子是B.trigona，還有一些是摘除了發(fā)聲器官的B.trigona，另外還有一些不發(fā)聲或聲音很小的蛾子。研究人員同時用紅外攝像機拍攝了動物的行動。 與B.trigona相比，蝙蝠與不發(fā)聲的蛾子的接觸頻率高出了400%。研究人員發(fā)現(xiàn)，從一開始，蝙蝠便會追逐那些發(fā)出滴答聲的蛾子，這使第一種假設大打折扣；它們一夜又一夜地尋找B.trigona，這也使得警告假設變得不太可能。Conner說，顯然，剩下的干涉假設變得可能性最大。此外，在1/3的攻擊中，蝙蝠顯得猶豫不決，這表明它們正感到困惑。研究人員在2020年7月17日出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。 美國哥倫布市俄亥俄州立大學的進化生物學家Mitchell Masters認為，研究人員“給出了迄今為止最有說服力的證據(jù)，從而證明了干涉假設的可能性”。