在19世纪,德国马德堡市市长盖利克曾做这样一个实验,把钟放在一个玻璃罩里,在玻璃罩上钻一个小孔,接上抽气机,然后把罩里的空气慢慢抽出来,这时,钟摆的滴管声逐渐减弱,最后终于听不见了。这一实验证明了声音必须在一定的媒质中传播,真空是不能传播声音的。
第一个测定空气中声音传播的速度的人是法国的默森。他使用的方法是:一个火枪手站在甲山头放枪,站在乙山头的另一个人记录下从看见火光到听到枪声时的时间间隔,再测出两山头之间的直线距离。他测得空气中的声速为1380英尺/秒。
1677年6月23日,巴黎科学院用同样的方法测得的声速为356米/秒。1738年,法国有几位科学家做了声音在空气中传播速度的实验。他们测的声速为337米/秒。后来,人们又做了许多次实验,发现温度不同,声音传播的速度也不相同。在零下30℃时,声音每秒跑313米,在100℃时,声音每秒跑340米,而在常温下,声音的速度为340米/秒。也就是说,声音在空气中的速度随温度的变化而变化,温度每上升或下降5℃,声音的速度上升或下降3米/秒。
知道了声音在空气中的传播速度,那么在水里的速度一样吗。
1827年,柯莱顿和斯特姆在瑞士的日内瓦湖,第一次测得声音在水中传播的速度,他们分别乘坐两只船,相距十四公里。在甲船上,他们先向水里放下一口钟。在放炮的同时,敲响大钟。在乙船上的人,看到甲船上的火光的同时开始计时,用一个特殊的听音器鉴听钟声,测出火光和声音到达乙船的时间差。
他们的实验结果是:声音在水中的传播速度为1435米/秒。后来经过多次测定,声音在水里的传播速度大约为1500米/秒。
实验表明,不同材料中声音的传播速度不同,声音的速度与声音本身的性质无关,只与温度和材料的性质有关。声音的传播速度随物质的坚韧性的增大而增加,随物质的密度减小而减少。如:声音在冰的传播速度比声音在水的传播速度快,冰的坚韧性比水的坚韧性强,但是水的密度大于冰,这减少了声音在水与冰的传播速度的差距。利用声音的这种特性,可用它来测距。例如,测量海洋深度的声呐系统就是利用声波来进行工作的。