本實驗最初構想源自2008年science期刊上,Jer Ming Chen1等人所發表之文章,研究口腔與樂器共振之關係。物理原理不僅僅只是在實驗室內才適用,在人體發出聲音用的口腔,就是和我們最親近的共振腔。
口腔發出共振的方式,變因相當多,但可以整理為一個簡單的模型。我們以Cavity Resonance(腔體共振)為模型,推導出共振頻率,並以實驗驗證之。
將訊號產生器、訊號線、喇叭接好,打開電源。取不同體積與形狀之玻璃圓底燒瓶,將喇叭對準瓶口,以手扶於燒瓶底部,調整訊號產生器頻率,直到共振發生時,可觀察不同的V、L、A燒瓶下,共振發生的現象與頻率有何不同。亦可以量測特殊共振腔之共振頻率,如:大燒瓶、保特瓶、可樂瓶、陶笛、口腔。
量測「共振頻率f」與「波速v」、「開口面積A」、「容積V」、「長度L」之關係。並以實驗數據驗證以下「腔體共振」公式:
圖片:Cavity Resonance(腔體共振)模型示意圖
標準大氣壓力下,溫度0℃時,空氣中的聲速是331m/s。
簡易公式:(V=331+0.6T)
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
Fundamentals of Physics, Halliday
魏銘良
鍾旻峰、鄭兆文、陳柏中
周貞佑
傅昭銘教授