回音壁与三声石的声学特性

天坛位于北京城区的东南部,原是明、清两代皇帝祭天、祈谷的圣地,建于明朝永乐十八年(1420年).天坛被两重坛墙分隔成内坛和外坛,形似“回”字.主要建筑都集中在内坛,南有圜丘坛和皇穹宇,北有祈年殿和皇干殿.回音壁就是围绕皇穹宇及其东西配殿的高大圆形围墙.围墙高约6m,半径约32.5m.如果两个人分别站在院内东西配殿后的墙下,均面部朝北对墙低声说话,可像打电话一样互相对话,极其奇妙有趣.为什么会有这种奇妙的现象呢?原来,这是声学原理在建筑上的巧妙运用.因为围墙是圆形的,且又磨砖对缝,墙面十分光洁,再加上围墙顶部盖有檐瓦,声波不易散失,便可沿着圆墙连续反射传递而产生回音.
三音石是甬道上从皇穹宇的台阶向南数的第三块石头 ,早在1953年中科院院士汤定元先生对三音石的解释是：站在这块石头上击一下掌,可以听到三次甚至更多次击掌回音声；这是由于击掌声被圆形围墙多次反射回来的回声而产生的（图1）.因此,回声的时间特点应是三声回声时间间隔相等的；回声的声强特点,应遵守球面波的衰减规律,三声回声应一声比一声弱．
1993年5月25日黑龙江大学的俞文光先生率领的科研小组首次对天坛的声学现象进行测试,否定了汤定元先生对三音石的解释.