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在家也能做“窃听器”?我又行了 | 正经玩

中科院物理所  · 物理  · 1 月前

主要观点总结

本文介绍了一项利用激光笔、空心圆筒、镜子等实验器材进行的声音振动实验,通过光杠杆原理放大微小振动,形成李萨如图,进而实现声音的可视化。文章还介绍了相关原理及其实验步骤,包括投稿方式和互动体验等内容。

关键观点总结

关键观点1: 实验介绍

文章介绍了一项声音振动实验,通过激光笔等设备实现声音的可视化。

关键观点2: 实验原理

实验利用光杠杆原理放大微小振动,形成李萨如图,通过解读图像了解声音的振动模式。

关键观点3: 实验步骤

文章详细描述了实验的步骤,包括绑气球、粘贴镜子、固定激光笔等。

关键观点4: 互动体验与投稿方式

文章提到了投稿方式和互动体验,包括AI小程序的使用和奖品赠送等。


正文

声波 穿过空气

灯泡的微弱振动

都能泄露你的秘密

这不是谍战片的虚构

而是真实存在的技术



实验器材


空心圆筒、激光笔、镜子、气球、长杆、所标杯


实验步骤





第一步:
将气球绑在空心圆筒的一端。

第二步:

将一块镜子碎片粘贴在气球膜上。


第三步:
将激光笔固定在长杆的一端,确保激光笔的开关为常开。然后将空心筒固定在长杆的另一端。


第四步:

调整2者的相对位置,确保激光笔朝着镜子反射出去

第五步:
对着空心圆筒的另一端说话,就能出现如图所示的效果。

你猜猜我在说什么?(提示:8个字)


原理解说




我们上面看到的激光笔显示的曲线就叫李萨如图,也叫利萨茹(Lissajous)曲线。其本质上是两个振动的合成。如图所示,红点和蓝点分别沿x和y方向振动,组合起来的的绿色轨迹就是李萨如图啦!当两个方向上振动快慢变化时,相应的曲线也有所不同。当两者成整数比的时候,可以得到稳定、闭合的曲线。(致谢:李学苑)
而我们同时又知道声音就是一种振动,我们对着圆筒说话,使得圆筒腔体内的空气振动,从而让橡胶膜带动其上的小镜子也随之振动起来。因为这个振动非常微小,所以我们使用光杠杆原理放大这个振动,光杠杆基于光的反射定律和相似三角形的原理,当气球膜发生微小位移时,由于相似三角形的放大,会在远距离的屏幕处得到一个放大比例的成像。

因此理论上来说,一种特定形状的李萨如图就对应着一种振动模式。如果我们能够知道每个汉字读音的李萨如图,那么我们就能够根据放大振动后得到的李萨如图破译出你在说什么,这与一种叫做激光窃听器的原理相似。


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