八年級(jí)物理教學(xué)論文次聲波的危害粵教滬科版.doc

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次聲波的危害 人體內(nèi)臟固有的振動(dòng)頻率和次聲頻率相近似（0.01～20赫），倘若外來的次聲頻率與體內(nèi)臟的振動(dòng)頻率相似或相同，就會(huì)引起人體內(nèi)臟的“共振”，從而使人產(chǎn)生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列癥狀．特別是當(dāng)人的腹腔、胸腔等固有的振動(dòng)頻率與外來次聲頻率一致時(shí)，更易引起人體內(nèi)臟的共振，使人體內(nèi)臟受損而喪命．因?yàn)樨洿隈偨摵{時(shí)，恰遇上海上起了風(fēng)暴．風(fēng)暴與海浪摩擦，產(chǎn)生了次聲波．次聲波使人的心臟及其它內(nèi)臟劇烈抖動(dòng)、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡． 超聲波的頻率高至20000Hz以上（每秒振動(dòng)20000次以上），由于它的頻率高，因此具有以下特點(diǎn)：（a）方向性好，幾乎沿直線傳播；（b）穿透能力強(qiáng)，能穿透許多電磁波不能穿透的物質(zhì)；（c）在媒質(zhì)中傳播時(shí)能產(chǎn)生巨大的作用力，可以用來為硬質(zhì)材料做切割、鑿孔等，也可以用來清洗和消毒等對(duì)于超聲波的應(yīng)用，我們比較熟悉的就是醫(yī)院中常用的B超，它是把超聲波射入人體，根據(jù)人體組織對(duì)超聲波的傳導(dǎo)和反射能力的變化來判斷有無異常，如對(duì)人體臟器做病變檢查、結(jié)石檢查等，它具有對(duì)人體無損傷、簡(jiǎn)便迅速的優(yōu)點(diǎn)． ? 次聲又稱亞聲，是頻率在20Hz以下的低頻率波．許多自然災(zāi)害如地震、火山爆發(fā)、龍卷風(fēng)等在發(fā)生前都會(huì)發(fā)出次聲波．次聲波對(duì)人體能夠造成危害，引起頭痛、嘔吐、呼吸困難等癥狀．在20世紀(jì)30年代，美國(guó)一位物理學(xué)家做過實(shí)驗(yàn)：他把一臺(tái)次聲發(fā)生器帶進(jìn)劇場(chǎng)，開演后悄悄地打開，然后坐在自己的包廂內(nèi)觀察動(dòng)靜，只見坐在次聲器四周的觀眾產(chǎn)生一種惶恐不安和迷惑不解的神情，并很快蔓延到整個(gè)劇場(chǎng)．次聲波的特點(diǎn)是來源廣、傳播遠(yuǎn)、穿透力強(qiáng)科學(xué)家們利用它來預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)、研究大氣結(jié)構(gòu)等．在軍事上可以利用次聲來偵察大氣中的核爆炸、跟蹤導(dǎo)彈等等． 1890年， 一艘名叫“馬爾波羅號(hào)”帆船在從新西蘭駛往英國(guó)的途中，突然神秘地失蹤了． 20年后，人們?cè)诨鸬貚u海岸邊發(fā)現(xiàn)了它．奇怪的是：船上的開都原封未動(dòng)．完好如初．船長(zhǎng)航海日記的字跡仍然依稀可辨；就連那些死已多年的船員，也都“各在其位”，保持著當(dāng)年在崗時(shí)的“姿勢(shì)”； 1948年初，一艘荷蘭貨船在通過馬六甲海峽時(shí)，一場(chǎng)風(fēng)暴過后，全船海員莫明其妙地死光；在匈牙利鮑拉得利山洞入口， 3名旅游者齊刷刷地突然倒地，停止了呼吸...... 上述慘案，引起了科學(xué)家們的普遍關(guān)注，其中不少人還對(duì)船員的遇難原因進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究．就以本文開頭的那樁慘案來說，船員們是怎么死的？是死于天火或是雷擊的嗎？不是，因?yàn)榇蠜]有絲毫燃燒的痕跡；是死于海盜的刀下的嗎？不！遇難者遺骸上看到死前打斗的跡象；是死于饑餓干渴的嗎？也不是！船上當(dāng)時(shí)貯存著足夠的食物和淡水．至于前面提到的第二樁和第三樁慘案，是自殺還是他殺？死因何在？?jī)词质钦l？檢驗(yàn)的結(jié)果是：在所有遇難者身上，都沒有找到任何傷痕，也不存在中毒跡象．顯然，謀殺或者自殺之說已不成立．那么，是以及病一類心腦血管疾病的突然發(fā)作致死的嗎？法醫(yī)的解剖報(bào)告表明，死者生前個(gè)個(gè)都很健壯！ 經(jīng)過反復(fù)調(diào)查，終于弄清了制造上述慘案的“兇手”，是一種為人們所不很了解的次聲的聲波．次聲波是一種每秒鐘振動(dòng)數(shù)很少，人耳聽不到的聲波．次聲的聲波頻率很低，一般均在20兆赫以下，波長(zhǎng)卻很長(zhǎng)，傳播距離也很遠(yuǎn)．它比一般的聲波、光波和無線電波都要傳得遠(yuǎn)．例如，頻率低于1赫的次聲波，可以傳到幾千以至上萬公里以外的地方．1960年，南美洲的智利發(fā)生大地震，地震時(shí)產(chǎn)生的次聲波傳遍了全世界的每一個(gè)角落！1961年，蘇聯(lián)在北極圈內(nèi)進(jìn)行了一次核爆炸，產(chǎn)生的次聲波竟繞地球轉(zhuǎn)了5圈之后才消失！ 次聲波具有極強(qiáng)的穿透力，不僅可以穿透大氣、海水、土壤，而且還能穿透堅(jiān)固的鋼筋水泥構(gòu)成的建筑物，甚至連坦克、軍艦、潛艇和飛機(jī)都不在話下．次聲穿透人體時(shí)，不僅能使人產(chǎn)生頭暈、煩燥、耳鳴、惡心、心悸、視物模糊，吞咽困難、胃痛、肝功能失調(diào)、四肢麻木，而且還可能破壞大腦神經(jīng)系統(tǒng)，造成大腦組織的重大損傷．次聲波對(duì)心臟影響最為嚴(yán)重，最終可導(dǎo)致死亡． 為什么次聲波能致人于死呢？ 原來，人體內(nèi)臟固有的振動(dòng)頻率和次聲頻率相近似（0.01～20赫），倘若外來的次聲頻率與體內(nèi)臟的振動(dòng)頻率相似或相同，就會(huì)引起人體內(nèi)臟的“共振”，從而使人產(chǎn)生上面提到的頭暈、煩躁、耳鳴、惡心等等一系列癥狀．特別是當(dāng)人的腹腔、胸腔等固有的振動(dòng)頻率與外來次聲頻率一致時(shí)，更易引起人體內(nèi)臟的共振，使人體內(nèi)臟受損而喪命．前面開頭提到的發(fā)生在馬六甲海峽的那樁慘案，就是因?yàn)檫@艘貨船在駛近該海峽時(shí)，恰遇上海上起了風(fēng)暴．風(fēng)暴與海浪摩擦，產(chǎn)生了次聲波．次聲波使人的心臟及其它內(nèi)臟劇烈抖動(dòng)、狂跳，以致血管破裂，最后促使死亡． 次聲雖然無形，但它卻時(shí)刻在產(chǎn)生并威脅著人類的安全．在自然界，例如太陽磁暴、海峽咆哮、雷鳴電閃、氣壓突變；在工廠，機(jī)械的撞擊、摩擦；軍事上的原子彈、氫彈爆炸試驗(yàn)等等，都可以產(chǎn)生次聲波． 由于次聲波具有極強(qiáng)的穿透力，因此，國(guó)際海難救助組織就在一些遠(yuǎn)離大陸的島上建立起“次聲定位站”，監(jiān)測(cè)著海潮的洋面．一旦船只或飛機(jī)失事附海，可以迅速測(cè)定方位，進(jìn)行救助． 近年來，一些國(guó)家利用次聲能夠“殺人”這一特性，致力次聲武器——次聲炸彈的研制盡管眼下尚處于研制階段，但科學(xué)家們預(yù)言；只要次聲炸彈一聲爆炸，瞬息之間，在方圓十幾公里的地面上，所有的人都將被殺死，且無一能幸免．次聲武器能夠穿透15厘米的混凝土和坦克鋼板．人即使躲到防空洞或鉆進(jìn)坦克的“肚子”里，也還是一樣地難逃殘廢的厄運(yùn)．次聲炸彈和中子彈一樣，只殺傷生物而無損于建筑物．但兩者相比，次聲彈的殺傷力遠(yuǎn)比中子彈強(qiáng)得多． 次聲波是頻率為0.0001～20Hz的聲波，這個(gè)頻段通常是人耳聽不到的。由于人體各部位都存在細(xì)微而有節(jié)奏的脈動(dòng)，這種脈動(dòng)頻率一般為2～16Hz，如內(nèi)臟為4～6Hz，頭部為8～12Hz等。人體的這些固有頻率正好在次聲波的頻率范圍內(nèi)，一旦大功率的次聲波作用于人體，就會(huì)引起人體強(qiáng)烈的共振，從而造成極大的傷害。談到共振的破壞力，可能不少讀者都知道在19世紀(jì)的歐洲，曾多次發(fā)生過士兵齊步過橋引發(fā)橋體共振，使大橋倒塌的悲劇。堅(jiān)固的大橋都可以毀于共振，何況血肉之軀呢！次聲武器就是利用頻率低于20Hz的次聲波與人體發(fā)生共振，使共振的器官或部位發(fā)生位移和變形而造成人體損傷以至死亡的一種武器。 自然界中的隕石落地、海上風(fēng)暴， 人類活動(dòng)中的火炮發(fā)射、導(dǎo)彈飛行等等，廣泛存在著次聲波 　　次聲波的危害 　　在自然界和人類活動(dòng)中廣泛存在著次聲波，人們正是通過次聲波引發(fā)的破壞現(xiàn)象逐步認(rèn)識(shí)它的神奇威力的。 　　1883年，印尼的克拉托火山大爆發(fā)，巨大的噴發(fā)激起強(qiáng)大的次聲波，它繞了地球3周，在遠(yuǎn)離火山幾萬千米的觀測(cè)站測(cè)到了這次次聲波，這是世界上首次記錄的次聲波。 　　1948年，一艘名為“烏蘭格梅奇號(hào)”的荷蘭貨船，在通過馬六甲海峽時(shí)，突然遇到海上風(fēng)暴，當(dāng)救助人員趕到時(shí)，船上所有人員都莫明其妙地死了。后經(jīng)科學(xué)家們調(diào)查，才發(fā)現(xiàn)造成這場(chǎng)海難的罪魁是風(fēng)暴與海面驚濤引起的次聲波。最近有人把神秘莫測(cè)的百慕大三角區(qū)發(fā)生的悲劇也歸咎于該地區(qū)的次聲波。 　　自然界中，海上風(fēng)暴、火山爆發(fā)、大隕石落地、海嘯、電閃雷鳴、波浪擊岸、水中漩渦、空中湍流、龍卷風(fēng)、磁暴、極光等等都可能伴有次聲波的發(fā)生。 　　人類活動(dòng)中，諸如核爆炸、導(dǎo)彈飛行、火炮發(fā)射、輪船航行、汽車急馳、高樓和大橋搖晃，甚至像鼓風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、擴(kuò)音喇叭等也都能產(chǎn)生次聲波。 　　為了深入了解人體究竟能承受多強(qiáng)的次聲波，人們?cè)门c人體忍受力相近的狗、猴子和狒狒做試驗(yàn)，結(jié)果表明：狗在172dB的高強(qiáng)次聲作用下，出現(xiàn)明顯的呼吸困難，有的甚至停止了呼吸，猴子和狒狒的呼吸次數(shù)也明顯降低；當(dāng)聲壓級(jí)達(dá)到185～195dB時(shí)，在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，被試動(dòng)物全部死亡。經(jīng)反復(fù)研究，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，次聲波強(qiáng)度在140dB左右，即使作用時(shí)間較短也會(huì)引起人體內(nèi)臟器官機(jī)能方面的改變，當(dāng)上升到150dB時(shí)，則會(huì)引起人體內(nèi)某些器官的病變，如次聲強(qiáng)度再升高，不僅會(huì)有生理病理方面的明顯變化，甚至?xí)?dǎo)致人身傷亡。因此把150dB的聲壓級(jí)定為人體承受次聲的安全極限。 　　國(guó)外興起次聲武器熱 　　次聲波這種看不見聽不到的神奇威力，早已引起國(guó)外軍事科學(xué)家們的興趣，從20世紀(jì)60年代起他們就競(jìng)相研究次聲武器，而且成果顯著。1968年2月，英國(guó)《觀察家報(bào)》首先對(duì)法國(guó)在馬賽附近的某研究所秘密研究“聲槍”作了報(bào)道。1972年法國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)中心的加里亞斯教授制成一臺(tái)強(qiáng)次聲發(fā)生器，首次試驗(yàn)就使周圍5km以內(nèi)的人員受到傷害，他們的胃、心臟等內(nèi)臟器官發(fā)生異常劇烈的振動(dòng)，頭腦發(fā)脹甚至神志不清。80年代法國(guó)的科學(xué)家加弗羅制出了一種“大哨笛”次聲發(fā)生器，聲壓級(jí)為160dB，能對(duì)人體器官產(chǎn)生一定程度損傷。當(dāng)時(shí)法國(guó)報(bào)紙稱它為“次聲槍”。 　　70年代蘇聯(lián)在西部地區(qū)的里加和戈麥爾附近，用兩臺(tái)大功率的次聲波裝置進(jìn)行了秘密試驗(yàn)，曾導(dǎo)致附近駐軍受害。1979年蘇聯(lián)又秘密進(jìn)行過次聲炸彈的原理性試驗(yàn)，由于當(dāng)時(shí)對(duì)其威力估計(jì)不足，又缺乏良好的防護(hù)，造成數(shù)名現(xiàn)場(chǎng)人員死亡。 　　在這個(gè)有巨大潛在威力的領(lǐng)域內(nèi)，美國(guó)更是不甘落后。20世紀(jì)80年代初德萊維斯對(duì)次聲武器進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，他提出的“聲波武器系統(tǒng)”(申報(bào)了美國(guó)專利)是一套完整的次聲武器系統(tǒng)，主要由高能次聲發(fā)生系統(tǒng)、頻率選擇與相位控制系統(tǒng)和使聲波聚焦的聲透鏡系統(tǒng)3大部分組成。另外，為了使發(fā)射的聲波頻率更接近目標(biāo)的固有頻率，該系統(tǒng)又加上激光反饋系統(tǒng)(圖2)。美國(guó)陸軍武器研究室研制的是一種可延伸至17m長(zhǎng)的喇叭型聲炮方案，試驗(yàn)的聲頻率為10～600Hz，發(fā)射功率達(dá)20kW。上述兩種次聲武器都是車載的大型武器系統(tǒng)。另外美國(guó)科學(xué)應(yīng)用研究協(xié)會(huì)還研制了頻率可調(diào)型次聲武器，同時(shí)利用這種可調(diào)型裝置制成保護(hù)某些重要目標(biāo)的“聲音護(hù)欄”，其產(chǎn)生的聲波可使侵犯者越接近目標(biāo)就越覺難受。據(jù)稱，該裝置曾被送到某海軍陸戰(zhàn)隊(duì)基地試用過。 　　美國(guó)還將次聲波用于小型非致命武器的開發(fā)上。早在上世紀(jì)70年代，美警方就開發(fā)了用于控制騷亂人群的次聲武器，也稱使人“僵化”或失去戰(zhàn)斗力的次聲槍。90年代，一些科研機(jī)構(gòu)在美軍方資助下專門研制小型化的高功率次聲發(fā)生器，并進(jìn)行了戰(zhàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)。1995年底美國(guó)出兵干涉波黑內(nèi)戰(zhàn)時(shí)，就曾秘密對(duì)波黑塞軍陣地進(jìn)行過非致命的次聲攻擊，據(jù)稱，幾秒鐘就使塞軍陣地陷入一片混亂，有人昏倒，有人嘔吐不止。1998年又報(bào)道了美國(guó)正在研制的非致命次聲武器的試驗(yàn)情況。這種武器為手持式次聲槍，它可使人難以辨清方向、痛苦、惡心……并在技術(shù)上使能量轉(zhuǎn)換率達(dá)到70% (一般僅為1.5%～3%)。 氣爆式次聲武器工作原理 　　次聲武器的種類及應(yīng)用 　　從目前研制的情況看，次聲武器的關(guān)鍵技術(shù)主要有兩項(xiàng)，一項(xiàng)是高功率次聲發(fā)生器，另一項(xiàng)是次聲波的聚焦發(fā)射。關(guān)于聚焦技術(shù)國(guó)外報(bào)道很少，高功率發(fā)生器則有較多報(bào)道。 　　按照感官刺激分類，次聲武器可分為兩種，即神經(jīng)型和器官型。神經(jīng)型次聲武器的發(fā)射頻率與人腦的阿爾法節(jié)律相近(約5Hz)，能強(qiáng)烈刺激人的神經(jīng)，使人暈眩頭痛、精神沮喪或神經(jīng)錯(cuò)亂。器官型次聲武器的發(fā)射頻率與人體內(nèi)臟固有頻率相當(dāng)(4～8Hz)，可使人出現(xiàn)惡心嘔吐、胃痛、呼吸困難等癥狀。 　　以次聲波產(chǎn)生的方式分類，次聲武器大致可分為以下幾種： 　　(1)氣爆式次聲武器 　　是將壓縮空氣、高壓蒸汽或高壓燃?xì)庥锌刂频匾悦}沖式突然放出，利用高速排出的氣體激發(fā)周圍媒質(zhì)的低頻振動(dòng)，形成所需的次聲波。這種次聲裝置因體積小、頻率低、易控制，近年發(fā)展較快。但其次聲波強(qiáng)度較低，近距離使用才有效。 　　(2)爆彈式次聲武器 　　是利用爆炸產(chǎn)生強(qiáng)次聲波，也可稱為次聲彈。爆炸所釋放的能量約有50%形成沖擊波，沖擊波衰減后又產(chǎn)生次聲波。目前的新型次聲彈是將已有的燃料空氣彈加以改進(jìn)，使原來只能形成一個(gè)云霧團(tuán)變成可以形成若干云霧團(tuán)，并能連續(xù)多次引爆。只要控制好云霧團(tuán)的數(shù)量和起爆時(shí)間間隔，就能獲得所需頻率的次聲波。 　　(3)管式次聲武器 　　其構(gòu)造和工作原理很像樂器中的笛子，當(dāng)管子中空氣柱的振動(dòng)與管子本身固有頻率相同時(shí)，就可產(chǎn)生較強(qiáng)的次聲波。在管子一端裝上一個(gè)活塞，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或用氣流激勵(lì)，當(dāng)振動(dòng)頻率的1/4波長(zhǎng)與管子長(zhǎng)度相等時(shí)，可獲得最強(qiáng)的次聲波。但要產(chǎn)生次聲波，管子必須足夠長(zhǎng)。 　　(4)揚(yáng)聲器式次聲武器 　　其工作原理與揚(yáng)聲器相似。采用特殊的振動(dòng)膜片，膜片振動(dòng)可產(chǎn)生一定頻率的次聲波。但要產(chǎn)生一定強(qiáng)度的次聲波，除要求較高的振幅外，還必須使振動(dòng)膜面積足夠大，其周長(zhǎng)大致要與次聲波波長(zhǎng)相當(dāng)。 　　(5)頻率差拍式次聲武器 　　是采用兩個(gè)不同頻率的聲波發(fā)生器同時(shí)工作，利用它們頻率的相差來獲得需要的低頻次聲波。其中有一種方法是利用壓電晶體產(chǎn)生兩束頻率稍有差異的超聲波，兩者作用產(chǎn)生高頻和低頻聲波，高頻聲波是兩者頻率之和，低頻聲波是兩者頻率之差，高頻聲波在空氣中很快衰減，低頻聲波(次聲波)則直達(dá)目標(biāo)。這種方式能量轉(zhuǎn)換率高，并可制成小型武器。 　　要成為有效的實(shí)用型武器，現(xiàn)有的這類武器還須進(jìn)一步提高次聲波的強(qiáng)度，更好地解決定向聚焦和小型化問題。 　　次聲武器具有隱蔽性強(qiáng)，傳播速度快、傳播距離遠(yuǎn)，穿透力強(qiáng)，不污染環(huán)境和破壞設(shè)施等特點(diǎn)，軍事科學(xué)家已把它列為未來戰(zhàn)爭(zhēng)中新概念武器的重要成員。它將成為新世紀(jì)戰(zhàn)場(chǎng)上的新寵利器。