声音的特性
探究声音的特性 · 改频率、振幅和波形,看示波器上的波形,听 1.2 秒合成声音
设定值,不是实测
先猜频率从 220 Hz 调到 880 Hz,声音的音调会怎样?
先选一个,再看结论和实验。
结论变高。音调由频率决定,频率越高,音调越高。
第 1 镜 · 装置 音叉和示波器接好,窗口固定 10 ms,屏上是一段稳定的波形。
先把系统音量调到舒服的位置,设定频率、振幅和波形,再点播放。一次放 1.2 秒声音。
要点 · 记忆点
声现象音调看频率,响度看振幅,音色看材料和结构,三件事各管各的。
音调由频率决定
频率是每秒振动的次数,单位 Hz。频率越高,音调越高。在示波器上看,同样长的时间里波峰越密,频率越高。
响度主要由振幅决定
波形上波峰的高低就是振幅。重敲音叉,振幅变大,响度变大,频率没变,音调也不变。在同一位置听,响度由振幅决定;离发声体越远,听到的响度越小。
音色由材料和结构决定
钢琴和小提琴奏同一个音,基频相同,混进去的谐波不同,波形形状就不同。这里的二次谐波、三次谐波两档,就是把这种差别单独拎出来看。
频率和周期互为倒数
f = 1 / T,频率翻倍,周期减半。窗口固定 10 ms,220 Hz 约 2.2 个周期,440 Hz 约 4.4 个,880 Hz 约 8.8 个。
易错把音量拧大,变的是响度,音调没变。说音调用「高、低」,说响度用「强、弱」。男低音唱得再响,音调还是低的。
观察什么
频率翻倍,波峰密一倍,周期读数减半。220 Hz 听起来低,880 Hz 听起来高。
小、中、大三档对应峰值 0.40、0.70、1.00,频率和周期都不变,听起来只是强弱变了。
峰值不变,形状变了。纯音是正弦,加了谐波后声音不再单纯,这就是音色的差别。
这个实验在说明什么
这一页要分清三件常被混在一起的事:声音的高低、强弱,还有「是谁在响」。重敲音叉,振幅变大、响度变大,频率没变,音调也不变,把这三条分开看才算读懂波形。
三个控制条每次只动一个:改频率看波峰疏密,改振幅看波峰高低,改波形看形状怎么变;窗口固定 10 ms,同样长的时间里波峰越密,频率越高,频率翻倍则周期减半。
画面和声音由浏览器现场合成,不是录音,读数是设定值,真实音叉和乐器的波形比这里复杂。把音量拧大只改振幅,音调不动,这一点最容易看错。
画面和声音由浏览器现场合成,不是录音。读数是设定值,不是实测;真实音叉和乐器的波形比这里复杂。教材:人教社电子课本 · 物理八上。
讲给家长听
合上这一页,说说音调、响度、音色各由什么决定。
卡住了?看一眼
音调看频率,响度看振幅,音色看发声体的材料和结构,三件事各管各的。