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如图2-3和图2-4所示,就是让我们比较两只不同音叉(声源)振动时,它们在空气中相同时间内传播的波形图像,进而形象、直观地说明它们的音调和响度是不同的。
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由于音叉发出的是单频率的声音,因此,它可以用来校对音准。
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图2-3 声波的频率
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图2-4 声波的振幅
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图2-2所示的就是音叉、单簧管和小提琴所发出的声音传播的波形图像,它能形象、直观地说明这些乐器的音色是不同的。
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4.何谓共鸣现象?
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当两个频率相同的甲、乙音叉靠近,用小锤敲击甲音叉振动发声时,乙音叉也会发出声音,物理学中把这种声学现象叫作共鸣,如图2-5所示。
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图2-5 声波传递能量导致同频率音叉发声
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共鸣现象产生的实质是共振。所谓共振,指对振动物体施加外力作用的频率与振动物体的频率一致时,振动物体的能量会增强,振幅会增大的现象。
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让我们用同学们小时候玩过的秋千为例来说明,当作用在秋千上的推力的频率与秋千自身振动的频率相同时,即每次推力的作用均跟秋千的振动合拍时,秋千就会越荡越高,这就我们所见到的共振效应。
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共鸣其实是共振在声学中的一种表现。
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自然中的事物总是具有两面性的,共振现象也是如此,它对我们人类既有有利的一面,也有有害的一面。
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例如,各种建筑物(包括桥梁),由于它们在结构与材料上的特性,通常都各自有自身的振动频率,物理学中把这个频率叫作固有频率。
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如果外力作用的频率与建筑物的固有频率相同时,就会发生共振,若这种共振超过建筑设计的所能承受的振幅极限时,那么,建筑物就会毁坏。
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传说希特勒为了显示军威,要求他的部队行军时必须正步走。一次,部队在过一座桥梁时,部队过桥正步走的步频恰恰与这座桥梁的固有频率相同,结果导致桥梁振动幅度过大而断裂,致使部队中不少官兵伤亡。
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又例如,音乐与共鸣的关系密切。歌唱家们都善于应用人体内的共鸣器官胸腔、腹腔、口腔和鼻腔。当声带振动引起的气流通过这些腔体,激起共鸣的效果时,那么,这种共鸣就能起到强化和美化声音的作用。
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再例如,许多乐器都设置有能产生共振的共鸣箱,如下图(图2-6)所示。
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图2-6
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5.为什么用“赫兹”做频率的单位?“分贝”这个单位又是从哪里来的?
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