音叉不仅能用来调音,还能用来..... | 正经玩
音叉是常见的调音工具
敲响音叉
初始的泛音列过后
声音将会有稳定的频率
以此来为乐器调音
有人还喜欢听音叉的声音
来放松身体
同时
音叉也是很多有趣物理现象的源泉
实验器材
所标杯、音叉、橡胶锤
用橡胶锤敲响音叉
迅速放入装有水的所标杯中
观察水中形成的驻波以及干涉条纹
放慢速度:
原理解说
音叉是一种“Y”形敲击乐器,常被当做“标准音”。音叉通过上半部分振动发音,下半部分起到固定作用。当我们敲击音叉时,就会在上部产生特定频率的振动,发出声音。
驻波是波形不随时间变化的波。如上图是一种驻波,两头的固定点称为波节,中间振动的部分称为波腹。让我们写出高中二年级就学过的波方程,来看看驻波是怎么形成的。
当存在两列传播方向相反的波,叠加(干涉)之后便会产生振幅随位置正弦变化的波。可以看到,通过和差化积振动中已经不存在ωt-kx的传播项,此时的波已经“驻”在此地不动。
当我们把音叉放入水中,音叉就会作为波源在水中激发出表面波。某时刻距离波源r处的波,就是r/v之前由波源发出然后传递过来的,v是波在水面的传播速度。对于存在两个波源的音叉,某处的波就是由两个波源分别于r1/v和r2/v之前发出,其中r1和r2分别是某点到波源的距离,之后再相干叠加形成干涉图样。当r1和r2相等或者相差N倍波长时,两个波源振动相同增强。相差N+1/2个波长时,振动相反而抵消,我们在此处就看不到水波。在其余位置便可以看到幅度不同的振动。最终,音叉会在水面上形成如下图一样的放射状图样。
如果考察音叉的完整运动方程,我们会发现音叉本身存在一个共振频率。这一频率与音叉所在的介质有关(密度与粘滞系数),通常将音叉的这一共振特性与压电效应相结合,来制作一些探测器,比如探测液氦的超流相变,在材料生长过程中监测薄膜生长厚度等。
做完这次的实验,小编忽然意识到,由于音叉的振动,杯哥的内心不仅产生了波动,甚至形成了驻波与干涉条纹,想必他也很喜欢这样的放松方式吧!
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