第一次测定声音在水中的传播速度，是1827年在瑞士日内瓦湖上进行的。在一只船上，实验员向水里放下一个钟，敲钟时，使船上的火药同时发光；在另一只船上，另一实验员向水里放下一个听音器，他测量从看到火药的闪光到听见钟声所经过的时间。根据两船间的距离就可以求出水中的声速是1450米／秒。这个速度大约是空气中声速的4倍。
人们经过反复测试，还发现水中声速也受温度影响。温度每升高1℃，水中声速大约增加4.6米／秒。一般情况下，海水中的声速是1500米／秒，约是大气中声速的4.5倍。
各种液体中的声速也不尽相同。在20℃时，纯水中的声速是1482.9米／秒；水银中的声速是1451米／秒；甘油中的声速是1923米／秒；酒精中的声速是1168米／秒；四氯化碳液体中的声速是935米／秒。由此可见，声音在液体中传播大都比在大气中传播快得多，这与液体中的分子比较紧密有关。
科学家们经过反复测定发现，声波在固体中用纵波和横波两种形式传播，这两种波的波速也不相同。例如：在不锈钢中，纵波速度是5790米／秒，横波速度是5000米／秒。在用铍做成的棒内，声波的纵波速度达到12890米／秒，是大气声速的38倍。
声波传播不论快慢，在遇到障碍物时，都会发生反射，反射时遵守一定的规律。这一规律被广泛地应用于医学、科技、军事等方面，特别是为建筑学解决了不少难题，带来了奇特的艺术效果。
如天坛回音壁，就是巧用声音凹面反射的建筑艺术品。
还有这么一个历史故事。一个听觉不好的国王总是听不清大臣的上奏。后来有位工匠献了一张图，说只要照着这张图来盖一座新王宫，国王坐在宝座上就能听清站在远处的大臣的说话声。国王按照他的图纸修建了新王宫，果然听清了大臣的上奏。
与这个故事同用一个原理的还有英国伦敦的圣保罗大教堂，它也是采用了聚声技术。在教堂里，不论在哪里轻轻说话，远处的人都能听清。
声波的反射还能产生一种混响的效果。我国建筑学家根据这个原理，巧妙地使人民大会堂具有极佳的音响效果。
击此彼应的共鸣
做一个关于“自鸣杯”的小实验。
将两个相同的高脚玻璃杯放在桌子上，两杯相距两厘米，分别向两个杯子里加入相同多的水。用湿手指慢慢摩擦一个杯子的口，会产生很响的嗡嗡声；这时，另一只杯子也会产生相同的声音。这种现象就叫“共鸣”。
物体的共鸣是由共振产生的。所以，要揭开共鸣之谜，先得从共振入手。
一个物体，当它振动起来以后，不再对它施加外力，任其自然，这种振动就叫自由振动，也叫固有振动。物体在自由振动时，它的频率是一定的。这个频率就叫这个物体的固有频率。
声源的振动世界如此。用筷子敲一下玻璃杯，玻璃杯发生了自由振动，我们听到了响声。敲一下鼓，打一下锣，都会引起它们的自由振动，鼓声和锣声都是自由振动发出来的。
这说明，物体自由振动时的固有频率是由它本身的各种条件决定的。固有频率不受外力影响，不管作用于它的外力是小是大，它的振动频率总是一定的。
当然，也有一种跟自由振动不同的受迫振动，它受策动力的作用产生有规律性的变化。如缝纫机的针头上下振动，孩子在床上跳动引起的床板振动，都是属于受迫振动。
共振是物体经常发生的现象，在很多场合下是有害的。让我们来看一看几则关于共鸣和共振的小故事。
我国唐代《刘宾客嘉话录》里，记载了这样一个有趣的故事：洛阳的一座古庙里，某和尚房间里的一个磐，敲击时可以发出悦耳的声音。但这个磐经常不敲却自鸣，和尚很害怕，反复琢磨也找不出原因来。
后来，和尚把磐锁在一间空房子里，它仍然不敲自鸣。和尚百思不得其解，竟因此吓得大病一场。他的朋友曹绍夔听说后，特地去看望他，问明了事由，就仔细研究起来。他发现当寺院敲钟时，磐也响起来了，而且每次自鸣都出现在庙里敲钟的时候。
第二天，曹绍夔用一把锉刀在磬上锉了两下，说句：“善哉，善哉。”那磐就不再自鸣了。和尚问其道理，曹绍夔笑道：
“此磬与律合，故击此彼应也。”这就是共鸣。
19世纪中叶，在法国里昂附近有一座102米长的桥，一队士兵以整齐的步伐走在桥上。突然桥由于发生共振而倒塌，士兵们落入水中。在这次事件中，死亡226人。以后，部队过桥都不许齐步走，只许便步走。
共振在很多场合是有害的，必须设法防止。例如，有经验的人挑水的时候，总是把两头的绳子放长一些，这样挑起来要稳定些，同时还要在水面上放一片木板。放长了绳子可以使担子的固有频率变小，与人肩头摆动的频率错开；加上木板防止了水和肩头摆动发生共振，避免水溅到桶外。
再如，火车轮和车轨缝相撞时也可能引起共振。在制造火车时必须考虑到车厢下弹簧的固有频率，防止发生共振。冲床、汽锤和各种机械在工作时都有一定的频率，工程师在设计厂房和安装设备时，也应当采取措施，避免发生共振。
但是，我们也可以变害为利，让共振来为我们服务。
在煤矿工业里常用共振筛来分煤炭和碎石。还可以利用共振破冰，为船舶开道。我国科技人员还利用共振原理，研究出了木材切削新工艺和新设备，等等。
利用物体共振产生共鸣原理制成的乐器，更是比比皆是。
共鸣的现象早就被古代科学家注意到了。2300多年前的庄子，就讲过调瑟时发生共鸣的现象。他说，在清静的房间里调瑟上的do弦，别的do弦也动了；调mi弦，别的mi弦也动。
这是因为“音律相同的缘故”。
人们正是利用这种音律相同的原理制造乐器的。
中国民间乐器二胡，构造很简单，由一个木柄，两根弦和一个琴筒组成。琴弦是二胡的发声体，它们通过弹拨或摩擦而振动发音。但是弦很细，与周围空气的接触面积很小，再强烈地振动，也搅动不了多少空气，所以它发出的声音也不会很强。
但是，把弦的振动通过琴码传给蒙皮，再引起腔体里空气的振动，情况就不同了。蒙皮与空气的接触面很大，蒙皮一振动能搅动许多空气，这样就把声音“放大”了。二胡下边的蒙皮和腔体，就是共鸣箱。当共鸣箱体的固有频率和弦的频率合拍时，就发生共鸣。
乐器的共鸣箱不仅有放大作用，而且兼有改善乐器音色的作用。例如，音箱的固有频率在低音范围，演奏到某些音调时，由于共鸣的作用，泛音可以很强，使音色优美动听。在这方面，充分显示了中国人民的聪明智慧。
乐音与噪声
我们生活的世界充满了各种声音。优美动听的音乐可以陶冶情操，给人以美的享受；而电锯切割木头的声音，小刀刮玻璃的声音，使人感到刺耳难听。由此可见，声音可分为两种：
前一种悦耳动听的声音叫做乐音，后一种令人感觉厌烦的声音叫做噪声。
科学家们通过示波器对这两种声音进行检测，发现乐音的振动是周期性的、有规则的；噪声的振动是非周期性的、无规则的。
钢琴能弹奏出一首首动人的乐曲，就在于声源发生的是周期性、有规则的振动。它的键盘上7个基本乐音的发声频率是有一定规律的。例如，C和D之间的频率比是256∶288=8∶9；D和E之间的频率比是288∶320=9∶10；E和F之间的频率比则是320∶34113=15∶16；而F和G的比又回到了8∶9，接着又是9∶10……
从一个乐音到另一个乐音音高变化的距离叫音程。从一个基本乐音到另一个基本乐音所经历的基本乐音的个数就叫音程的度。
从1（do）到2（re），或从3（mi）到4（fa），叫二度音程；以此类推，从1（do）到高音i（do）就叫八度音程了。
声学上，把频率相关1倍的两个乐音的音程叫做一个信频程，八度音程就是一个信频程。此外，乐音的长短和强弱变化也有规律。
乐音是构成音乐的基础，但是，只有巧妙地安排乐音，才能形成音乐。音乐的秘密就在于它有旋律和节奏。
每首歌都有自己的曲调，调子有一定的规律，它是经过艺术构思把各种乐音组织起来以后形成的。这种组织乐音、表达感情的和谐运动就叫旋律。
与旋律密切相关的是节奏。我们唱歌、演奏都要打拍子，这就是节奏的具体实践。
所以，人们在唱歌时跑调了就不好听，跟不上节奏，就难以给人以美的享受。
音乐是极具魅力的艺术，它可以跨越时空，让所有的人都能被它强烈的旋律、明显的节奏及丰富的思想感情打动。
有趣的是，音乐不仅能引起人的情绪变化，而且对人的生理健康也有影响。
医学家发现，欢快流畅的音乐，不但能使人心情舒畅，而且能促使胃肠蠕动，加强消化功能，有时还能引起内脏共鸣，让人体吸收音乐中的能量，促进内脏的运动。
进一步研究发现，美妙和谐的音乐能直接作用于中枢神经系统，提高大脑皮层的灵活性和协调性，有助于产生积极、热情的情绪。这样，音乐就通过神经系统影响人的运动器官。做广播体操时，播放音乐和不放音乐是不同的。体操、技巧、武术、滑冰等项运动都离不开音乐伴奏。
当然，音乐并不都能使人兴奋，也有的会让人镇静或昏昏欲睡。
医学家曾做过这样两个实验：一个是让高血压患者听舒缓平静的乐曲，然后不断地量他们的血压，发现血压竟下降了10～20毫米水银柱；另一个是对一批失眠者，用各种安眠药和催眠曲进行催眠实验，令人惊奇的是，催眠曲的效果竟然比各种安眠药都好。
那些靡靡之音、黄色歌曲等音乐，对人们的健康是有害的。刺耳的音乐和疯狂的节奏会破坏心脏和血管正常活动的节奏，使心脏衰弱。
噪声对人的心理、生理都会产生危害，它可使人感到厌烦，注意力分散，影响工作和学习。强大的噪声还能引起耳聋、神经衰弱、消化不良、头痛头昏、高血压等，过强的噪声可使人神志不清，脑震荡以至休克或死亡。
那么，噪声是从哪里来的呢？
我们平常听到的噪声主要有三个来源：一是由空气扰动引起的；二是由固体振动引起的；三是由电磁振动引起的。
噪声对人体的伤害，尤以对人的耳朵伤害最大。
有人做过统计，在高噪声车间里工作的人，噪声性耳聋的发病率达到50～60％，甚至于90％。
科学家们还用各种动物做实验，研究噪声的危害。
猩猩蝇是一种小昆虫，它们的寿命大约是30天。把猩猩蝇放在没有强噪声的环境里饲养，平均寿命是33.7天。同样的生活环境，加上每天8小时100分贝的噪声，它们只能活28.1天了。
把健康活泼的小白鼠放到试验箱里，对它们播放165分贝的强噪声，小白鼠的反应发生明显变化。噪声发出时，小白鼠惊恐烦躁，接着疯狂跳窜，企图逃离这可怕的环境，然后互相撕咬挣扎，很快出现抽搐，不久，就在绝望中死去了。这一切，都发生在几秒钟里。
国际上规定，90分贝是听力保护的最高限度。为了保证工作和学习，噪声应控制在70分贝以下，休息和睡眠处的噪声应50分贝以下。
那么如何来降低和消除呢？消除噪声方法有两种：一种是使用吸声材料，“吃”掉噪声；一种是采取隔音结构，罩住噪声。
吸声材料有玻璃棉、矿渣棉、泡沫塑料、毛毡、棉絮、加气混凝土、吸声砖等，这些材料要么十分松软，要么带有小孔。声波传播到吸声材料上，就会引起小孔隙里空气和细小纤维的振动，由于摩擦等阻碍，声能被转化成了热能，声音就被“吃”掉了。
利用吸声材料还可以制造消声器。
消声器可以吃掉噪声。如汽车尾部吐烟的地方，就有个粗管子式的消声器。这种设备就是使用吸声材料把声能转化为热能。
隔声结构一般都是由密实、沉重的材料组成的，如砖墙、钢板、钢筋混凝土等，是沉重的“罩子”。因为声波射到单层墙或单层板上，会引起这些物体的振动，把声能传出去。“罩子”越沉重，越不容易传动，隔声效果就越好。
还可使用空气夹层的双层隔声结构来减小噪声。这是因为声波传到第一层壁时，第一层先振动，这个振动被空气层减弱后再传到外层壁上，声波的能量就小多了。再经过外层壁的阻挡，传出的声音就很小了。
科学家们还在研究“反噪声术”，即用声音来削弱声音。
但是，以上这些都是治标的办法，并没有从根本上防止噪声。
最有效的防治办法就是从声源上治理它，把发声体改造成不发声体。
科学家们研究制造出了无声合金，用这种金属造的圆盘锯，能把噪声降低10分贝；装甲车里装上无声合金，噪声也可以降低10分贝；用无声金属制造潜艇的螺旋桨，提高了潜艇的保密隐蔽性能。
此外，一种“无声破碎剂”，也能较好地控制噪声。
噪声的危害众所周知，减少噪声污染是每一个人应尽的义务。
随着社会的发展，人类一定会为自己创造一个充满和谐声音的生存空间。
汽笛声来时比去时更响
当汽车鸣着喇叭从我们身边驶过并远去的时候，我们注意一下它的响声，就会发现驶来时的声音高于驶去时的声音。为什么会这样呢？
声音的高低是由空气的振动频率决定的，振动频率（即波的长短）越大，声音越高。虽然是同样的声音，但在驶来时和驶去时，却有变化，这是因为发出响声的物体在运动。