聲音的共振

在單開口的玻璃管內放入軟木屑，當我們在開口端輸入適當的頻率時，將可以在管內產生共振形成駐波。

實驗裝置

如圖所示，(a)玻璃管（長約1米），(b)喇叭，(c)放大器，(d)訊號產生器，(e)軟木屑。

實驗目的

觀察和測量各種共振（resonance）現象，進而瞭解發生共振的條件與共振現象的特徵。

實驗演示

實驗時首先於玻璃管中均勻舖上軟木屑，由低頻到高頻調節訊號產生器輸出訊號之頻率，亦即決定喇叭振動之頻率，喇叭振動即驅使管中空氣振動，當喇叭振動之頻率等於氣柱之駐波頻率時，即依序分別使空氣柱的振動模式發生共振，共振時該振動模式之振幅大增。位於位移駐波之波節處的軟木屑不會被驅開，而位於位移駐波之波腹之軟木屑會被驅動。

示範實驗

原理說明

此裝置為使空氣柱產生共振，許多樂器都是利用空氣柱原理，包括笛、簫、管風琴等管樂器中的空氣柱。在一端開口，一端閉口，長度為L之管中的氣柱，其所能具有之駐波波長分別為

頻率分別為

其中n為聲音在空氣中之速度，根據理論經計算後得到

T以℃為單位的空氣溫度。no為0℃時之音速，約為331.3m／sec。

已知n＝0的空氣柱振動模樣（pattern）為：（頻率為 f ₁=v/4L）封閉端附近為位移駐波之波節，於此之軟木屑不會被驅開，而開口端附近可位移駐波之波腹，於此之軟木屑會被驅動。n＝1的空氣柱振動模樣為：（頻率為 f ₂=3v/4L）封閉端附近為位移駐波之波節，於此之軟木屑不會被驅開，距開口端的2/3管長處為位移駐波之波腹，軟木屑受空氣振動而振動激烈。距開口端約1/3管長處又為位移駐波之波節，軟木屑也不會被驅開，在開口端附近又為位移駐波之波腹，軟木屑又受到激烈振動。依此類推n＝2, 3,……的情形。

思考問題

請思考小時候吹奏的直笛，高音笛與低音笛誰比較長呢?為什麼不同音域的樂器體型不同呢？

生活中的應用

可以利用裝水的玻璃管，利用不同的高度製造出不同音頻的效果

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

鍾旻峰、鄭兆文、陳柏中、魏銘良

周貞佑

指導老師

傅昭銘教授