山谷回音為什麼會晚一點才聽到？
― 聲音傳出去、再彈回來的故事
對著山或山谷大喊「呀呼」，停頓一瞬間後，自己的聲音會原封不動地傳回來。這就是「回音」（山谷回聲）。為什麼聲音不是馬上回來，而是晚一點才聽到呢？又為什麼對著近處的牆壁大喊，卻聽不到同樣清楚的回音呢？
你有沒有在寬闊的山谷，或四周被山環繞的地方大聲喊過呢？喊完之後只過了一瞬間，你也許聽過好像有人在模仿你一樣，同樣的聲音傳了回來。
另一方面，在狹小的房間或隧道裡出聲，聽起來不是像回音那樣清楚分開，而是嗡嗡作響、悶悶的感覺。明明都是「聲音被反彈」的現象，為什麼聽起來差這麼多呢？
其實關鍵在於「反彈回來所花時間的長短」這個小小的差別。
聲音在空氣中大約以每秒 340 公尺的固定速度前進。
一般認為，人耳只要原本的聲音和反彈回來的聲音相隔約 0.1 秒以上，就能清楚聽出是兩個不同的聲音。
接下來，我們依序看看「時間長短」如何決定聽起來的感覺。
聲音像看不見的球一樣被彈回來
聲音碰到山壁、懸崖或牆壁這類又硬又大的表面時，就像球被彈回來一樣，會發生反射而折返。發出聲音的位置離反射面越遠，聲音來回所花的時間也就越長。
為什麼有的聽得出回音，有的聽不出來：人耳的極限
人的耳朵和負責處理聽覺資訊的大腦，在把兩個聲音分辨成「不同的聲音」上，有一個時間極限。一般的說法是，原本的聲音和反彈回來的聲音只要相隔約 0.1 秒以上，就能認得出是分開的兩個聲音。如果聲音以比這更短的間隔回來，原本的聲音和反射聲就會疊在一起，聽成一個「悶悶的聲音」或「餘響（殘響）」。
大廳或教堂裡聲音很響亮，狹窄隧道裡聲音嗡嗡迴盪，都是因為聲音在遠比 0.1 秒短的時間內，就從四面八方的牆壁反彈回來了。
同樣是「聲音的反射」，只是因為反彈回來的時間長短不同，聽起來才不一樣。
為什麼越遠的山，回音越清楚
聲音反彈回來所需的時間，從發聲處到反射面的距離越長，時間就越長。在山或山谷這類數十公尺到數百公尺外就有反射面的地方，聲音來回需要足夠的時間。結果就是，原本的聲音和反射聲之間出現明顯的空檔，因此能聽成「回音」。
在山或山谷裡，反射聲音的面不一定只有一個。如果有好幾處距離不同的山壁或懸崖，聲音會從各個面以不同的時間差傳回來，所以回音不只一次，還可能隔著一小段時間聽到好幾次。
可以自己動手確認的事
- 找一面看起來很會反射聲音的寬大平面，例如體育館外牆或大型建築的牆壁
- 站在離牆很遠的地方（最好 20 公尺以上），拍一下手
- 一邊讓發聲的位置慢慢靠近牆壁，一邊確認反射聲聽起來是「清楚分開」，還是「悶悶的」
- 記錄下大約在多近的距離開始聽不出分開的聲音
理論上，離牆比大約 17 公尺更近時，反射聲容易和原本的聲音重疊，就很難聽成回音。來看看你耳朵感覺到的分界，和這個距離差多少吧。
總結
回音的形成，是因為聲音以固定的速度在空氣中前進，撞上遠處的山壁等表面後反彈回來。當反彈回來的時間，超過人耳能分辨成不同聲音的約 0.1 秒這個標準，就會聽成清楚的「回音」。反過來，如果反射面很近、時間很短，聲音就會重疊在一起，聽成「悶悶的迴響」。
回音傳回來之前的那一小段寂靜，正是聲音實際旅行所花的時間。
那麼反過來，如果反射的表面把聲音吸收掉了，會怎麼樣呢？下雪後的早晨，為什麼特別安靜？就介紹了積雪吸收聲音、讓反彈消失的原理。另外，不是靠反彈、而是空氣本身振動而發聲的例子，也請看看對著瓶口吹氣，為什麼會發出「嗚——」的聲音？
想知道更多 ― 用語、數值與課本的連結從國中理化到研究中的話題，明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理化會學到的範圍
- 高中高中「基礎物理」會學到的範圍
- 高中＋高中「物理」，或課本中屬於進階、專欄的內容
- 大學高中不會學到、大學專業課程（聽覺心理學）的內容
- 研究大學也不會當成「定論」來教、目前研究者仍在探討的話題
國中用語：和回音有關的詞
- 反射：聲音或光碰到物體後彈回來。
- 殘響：反射的聲音互相重疊、持續迴盪的現象。
- 回音（山谷回聲）：反射聲和原本的聲音清楚分開、聽得出來的現象。
高中用算式確認：由距離求出聲音回來的時間
我們用聲音的速度和距離，來算算反彈回來所需的時間。
| 用符號寫 | t ＝ (2 × L) ÷ V |
| 用文字寫 | 回來的時間 ＝ 到反射面距離的 2 倍 ÷ 聲音的速度 |
| 這個算式從哪裡來 | 它是把「距離 ＝ 速度 × 時間」這個等速前進的關係，改成求時間而得。聲音在空氣中幾乎以固定速度前進，碰到牆壁只是改變方向，所以走的長度是單程的 2 倍。 |
所需時間（秒）＝ 距離（m） × 2 ÷ 聲音的速度（m/秒）
| × 2 | 聲音有「去」和「回」，距離要走兩次 |
| 聲音的速度 | 在空氣中大約是每秒 340 公尺 |
| 來回的距離（m） | 170 × 2 ＝ 340 |
| 所需時間（秒） | 340 ÷ 340 ＝ 1 |
| 結果 | 約 1 秒後，回音就傳回來 |
| 耳朵能分辨的時間標準（秒） | 0.1 |
| 來回的距離（m） | 340 × 0.1 ＝ 34 |
| 單程的距離（m） | 34 ÷ 2 ＝ 17 |
| 結果 | 離反射面比大約 17 公尺更近時，就不容易聽成回音 |
這個 17 公尺的距離，終究只是估算用的標準。實際上，聲音大小、聲音種類，以及周圍的噪音，也都會影響能不能聽成回音。
※「0.1 秒」是常被介紹的數值，作為人耳能把聲音分辨成不同聲音的時間標準。
高中＋多次反射形成的「殘響時間」
在音樂廳或教堂這類聲音會被多面牆壁和天花板反覆反射的空間，聲音停止後餘響仍會持續。這個餘響降到一定程度所需的時間稱為「殘響時間」，在建築聲學領域，會根據房間大小和牆面材質來計算並設計。
大學優先聽取「先到的聲音」的機制
在聽覺心理學領域，有一種現象是：當聲音以極短的時間差從多個方向傳來，人會優先把最先到達的聲音方向，當成聲源的位置。這稱為「先行效應（優先效應）」，被認為是即使在反射聲很多的環境中，也能不被搞混、聽出原本聲音方向的原因之一。其中，延遲數毫秒到數十毫秒才到達的聲音，會融進先到的聲音裡，這稱為「哈斯效應」。至於殘響時間，則可以用由房間體積和吸音量求得的「賽賓公式」大致估算。
📖 算式的推導與更進階的內容：殘響（維基百科日文版） ／ 哈斯效應（維基百科日文版）
研究目前還不清楚的事
- 把聲音分辨成不同聲音的時間極限，會隨聲音種類和個人差異而改變多少，是聽覺心理學領域至今仍在研究的主題。
- 也有研究在探討如何更精確地模擬音樂廳與劇場的聲學設計，預測舒適的迴響。
- 還有研究在比較蝙蝠、海豚等能分辨極短時間差反射聲的動物，和人類聽覺機制的差異。
光是在山上聽到的一聲回音，就藏著物理學與聽覺心理學交會、至今仍在研究的豐富主題。
與課本的連結（依程度）
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應之處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・聲音的性質 | 反射、殘響、回音的基本用語 |
| 高中 | 基礎物理・聲波 | 由距離求反射聲返回時間的計算 |
| 高中＋ | 物理・聲學（進階） | 殘響時間的概念 |
| 大學 | 聽覺心理學 | 先行效應（優先效應） |
| 研究 | 聽覺心理學・建築聲學（研究中） | 釐清個人差異、音樂廳聲學設計技術 |
- 物理學相關教科書中，關於聲音反射與音速的說明。
- 建築聲學相關資料中，關於殘響時間概念的說明。
- 聽覺心理學領域中，關於聲音時間解析度與先行效應的研究回顧。
- 聲響工程相關資料中，關於回音、回聲產生條件的說明。
- 比較認知科學領域中，關於動物聽覺能力差異的研究回顧。
※ 聲音的速度與分辨時間的標準，據說會因氣溫和個人差異而有所不同。
※本文為給一般大眾的科學解說。在山或山谷大聲喊叫時，請顧及周圍的人與環境，並請不要靠近有落石、滑落等危險的地方。