本文深入地研究了声波在台阶界面上的反射问题,旨在揭示茅山军号声形成的声学机理,并理论上解释其它类似的声学现象。茅山军号声指在江苏句容茅山新四军纪念碑前的奇特声学现象。当在台阶前广场上燃放炮仗时,可以听到类似军号的清晰回声。本文的理论方法主要有平面波模式展开法、反射声场积分的基尔霍夫切平面近似以及远场近似等。研究表明,台阶对声波具有特殊的反射作用,周期性导致的空间滤波效应和声负反射现象,是形成茅山军号回声的两个主要原因。以任一角度入射的声场,其反射声场由向不同方向传播的模式组成。炮仗爆炸声的频谱很丰富,经台阶反射后,地面观测点只能接受到特定频率的回声,这些频率的某反射模式沿观测点的方向传播。回声的频谱近似为分立谱,其各阶泛频是基频的整数倍。这一现象是由台阶的空间(梳状)滤波效应造成的。在中高频,反射声场在特定方向上具有尖锐的指向性,该方向由入射角度和台阶倾斜角决定。对于茅山回声实验,反射声场恰好在地面观测方向上出现最大幅度。由于入射声场和大部分反射声场均在台阶界面法向的同一侧,该回声是一种声负反射现象。虽然爆炸声的中高频成分比低频成分小很多,但由于台阶对高频声的负反射,使得回声的高频谐波很丰富,听起来特别像管乐器发出的声音。根据理论结果,任何具有类似结构的建筑,都可能有奇特的回声现象。所以我们在河南永城芒砀山的台阶前进行实验来验证理论,其回声是不寻常的,也类似于军号声。南京中山陵台阶、山西交城华国锋墓台阶具备更好的实验条件,需要进一步的证实。另一类有趣的现象与中国古塔有关,在山西永济莺莺塔、河南三门峡宝轮寺塔等地,当在塔前二三十米远击石或拍掌时,人听到的回声却像蛤蟆叫的声音。古塔每层的挑檐有多级叠层,一般为内凹形,是准周期的。蛤蟆回声是由挑檐叠层对击石声的反射形成,和茅山军号声有相同的声学原理。此外,我们在中国多地发现了很多回声塔,比如河南登封的嵩岳寺塔、法王寺塔等。除了蛤蟆声,还有像鸭子叫的回声,比如登封的永泰寺塔。这些奇特的回声现象,一方面可作为科普教育的演示实验,另一方面有重要的旅游价值。本文的研究为类似声景观的设计提供了理论指导。