科普新春展播之五 l 热声琴的秘密
热 声 琴
管乐是一类在全世界广泛存在的乐器，如中国的葫芦丝、西方的萨克斯、澳大利亚原住民的迪吉里杜管等，这一类乐器都有或大或小的一个管子作为主体，材质可能为竹子、金属、木头等。不同的材质和长度赋予了他们不同的声调和音色，但是这些乐器发出声音的原理都极为相似。
声音的产生是由于物体的压缩导致的，而日常生活中这个被压缩的物体自然就是空气了，声源使得空气以一定频率压缩，产生了疏密交替的空气波，这种波传到我们耳朵里便会让耳朵里的鼓膜产生振动，进而就被我们的大脑加工成声音信号了。而管乐的长管子正是它们发出声音的秘诀，演奏时我们会在乐器一端产生小小的空气振动，这个振动会使得管子里面的空气柱产生振动，空气柱的振动与管子内壁产生摩擦，进而引发了管体更大的共鸣，因此就将微小的声音放大了。而我们演奏乐器时诱导的微小振动有多种方式，如萨克斯是使哨片发生振动，小号直接利用嘴唇产生振动等。
那诱导声音的产生是否还有别的方式呢？视频里面提到的热声效应便是一种新的方式。空气加热后以后温度会升高，从而使得空气的密度降低。当热源位于管子下部的时候，下面密度较小的热空气会上升，上面密度较大的冷空气会下沉，这种空气的对流使得空气也发生周期性的震荡，因此便能够发出声音了。由于这种利用密度的对流只能在上下发生，因此视频中将管体横过来放置时，就不会产生声音了。
目前，国内已有相关研究利用热声效应，采用石墨烯或碳纳米管等新兴材料作为传热物质制造出来了一类新型扬声器。也许在未来的某一天，我们能够买到以热声效应为原理的音箱和耳机，由于它不是通过薄膜振动产生的声音，因此不用担心膜戳破了以后就会坏掉的问题，但是最大的缺点可能就是烫耳朵了。
文稿：逐年
排版：大萌/有衡
美编：农民
责编：理趣
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