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声音的形状

我们的生活中存在有各种各样的声音,鸟鸣清脆如玉,琴声婉转悠扬 ...... 声音对我们而言再熟悉不过了。物理课中,我们都学过声音是由物体振动产生的声波,通过介质(空气、固体或液体)传播来被人或动物听觉器官所感知。

投掷一块石头到水中,水面会形成一圈一圈的水波,不断向远处传播。声音在空气中的传播与水波这一过程相似,物体的振动带动周围空气振动,形成疏密相间的波动,向远处传播。声音以波的形式传播,因此即使人与发声物体有一定距离,也是可以听到声音的,正所谓"未见其人先闻其声"。

水波可见,那声波是不是也拥有一定形状呢?答案是:是的。

1787 年,德国物理学家恩斯特 · 克拉德尼发表的篇文章就展示了一种能让声音可视化的巧妙方法。

他准备了一块薄金属板,在上面撒上沙子,然后通过拉动小提琴弓摩擦金属板的边缘来演奏。这时他发现,当他在金属板边缘拉动琴弓时,沙子会从振动最强烈的地方弹开,并落在完全不振动的地方,而且沙子还会随着声音变化汇聚成各种神奇的图案,因此后人便以他名字将这类图案命名为克拉尼图。

金属板的某些部分没有发生振动,这种现象看似很奇怪,但其实正和我们的声波波形相契合。声波弦上不动的那些点就是振动的节点,金属板上也有类似的节点,而且它们会连接在一起形成节点线和节点曲线,克拉德尼的实验中呈现出来的正是这些曲线。

那我们在家里能不能做出克拉尼图,答案是肯定的。

我们需要准备一块薄的金属板、沙子以及扬声器,将金属板放在扬声器上。通过调节扬声器的声音频率,金属板会被激发出不同的共振模式,每当换一个新的频率,沙子就会重新排列成一种不同的图样。

大家都学会了吗,赶紧在家尝试一下吧。

本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。

posted @ 22-06-23 10:56 作者:admin 点击量:
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