听听光在说什么

李想

闭上眼睛，用耳朵能不能听出灯泡亮没亮？前提是不可以变身，更不能植入X战警的特种基因。

如果你要和你的伙伴打赌，听我的，一定要赌“能听出来”。当然了，这里有一些小技巧，且听我细细道来。

为耳朵打抱不平

我们的耳朵能听见的最小的声音有多小？蚊子叫？针尖掉在地上的声音？

在最佳状况下（频率约为3 000赫兹），假设耳道的面积大约是1平方厘米，忽略整个传播过程中的吸收，那么人至少能听到1 000公里以外10瓦的光源发出的响声，相当于在如此之远的距离看见一盏节能灯！耳朵的灵敏度堪比卫星上的微波接收器。尽管耳朵帮我们交谈，帮我们定位发声物体，替我们考听力，在我们犯错的时候还要被老妈拧，但人们对很多关于耳朵的事情依然是“闻所未闻”。可怜的耳朵啊，我要为你打抱不平！ 如果再把我们的听力极限下推一点点，我们就可以直接进入到原子尺度的微观世界了。我们可以毫不夸张地听到它们在热运动的驱动下撞击耳膜所发出的声音。相比之下，眼睛真的弱爆了。口说无凭，究竟我们能听到多么细小的声音呢？

头发丝演奏的音乐

小女孩儿们经常玩假扮医生的游戏，用玩具听诊器为洋娃娃问诊治病。对物理学家来说，听诊器的魅力可不止是给洋娃娃看病，好奇的物理学家们拿着小姑娘手中的听诊器，满世界寻找任何细小的声音。他们惊讶地发现，竟然可以清晰地听到头发丝敲击在玩具听诊器塑料膜上的声音，和这比起来，针尖掉在地上的声音简直就像滚滚的雷声。物理学家们听着头发丝扫过塑料膜的声音，就像享受磁头扫过唱片流淌出的美妙乐曲一般。好吧，其实物理学家没这么无聊……

从光到声

声波与光波之间的转换叫作声光效应，这个名字是在1880年由亚历山大·格拉哈姆·贝尔赋予的。下面我们用一个简单的例子来说明这种转换。

玩具听诊器里有薄薄的黑色塑料膜，它能吸收光能，并将其转化为热量。热在表面扩散，最终传导到四周。于是听诊器内的空气被局部地加热了，被加热的气体分子在听诊器里乱撞，如果碰撞变得有规律的话就会发出声响。又因为光来自交流通电的灯泡，所以这股热浪是稳定地一波一波袭来的，就如同每年都有的夏天，碰撞也是周期性的。只要频率足够高，振幅足够大，听诊器就能听到这些声响。这里的重点并不是耳朵有多敏感，而是它分辨快速变化的能力。眼睛因为暂留现象而无法察觉到灯光因交流通电而出现的闪烁，不过在声光转换之后，耳朵却能察觉到这种振荡。耳朵再次对眼睛说：“你弱爆了！”

在厨房里听光

有了上面的铺垫，我们可以尝试通过听诊器在10厘米或者更近的距离听到白炽灯发光时的嗡嗡声；关掉灯泡或者用手挡住光线，嗡嗡声消失。

须要准备的东西有：手工工具、由交流电驱动的白炽灯、薄膜、蜡烛和一个玻璃罐。如下图所示。

■

在玻璃罐（约500毫升）的金属盖上钻一个小眼儿，玻璃罐的大小无须严格挑选，“老干妈”的空瓶就可以。点亮一根蜡烛放进瓶中，让炭灰沉积在一个侧面，尽量刚好涂黑一半玻璃面，另一半则保持透明。拧紧瓶盖，将金属盖紧贴自己的耳朵，让60瓦左右的灯光穿过透明的一面，照射到炭灰覆盖的内壁。你将能听到一阵一阵的脉冲信号。 就这么简单。快去听听光在对你说什么吧！endprint