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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 · 公众号 · 物理 · 2025-03-15 12:52

正文

当声波穿过空气

连灯泡的微弱振动

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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纸飞机总飞不远？这次带你做一个“永不落地”的纸飞机 | 正经玩

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