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為什麼我們在保溫瓶口會聽到嗡嗡聲?

我們把空保溫瓶、空瓶子或空水杯、空暖瓶等空容器的瓶口挨近耳朵時,就會聽見裡面有嗡嗡的響聲。這聲音是從哪裡來的?這些空容器確實沒有發聲的聲源呀!

原來,這就是聲學上的一種“共鳴”現象。

聲波通常是指空氣的波動,聲波是空氣一疏一密的變化,並以一定的速度從聲源向四面八方傳播出去。每秒鐘疏密變化的次數叫做“頻率”。相近的兩個密部或疏部之間的距離叫“波長”。聲音的頻率越高,波長越短,頻率越低,波長越長,聽起來音調越高。

如果有兩個相隔比較近、固有頻率相同或者接近的物體,讓其中的一個發出聲音,那么另一個也會發出聲音,而且聲音的響度會得到增大,這種現象就叫做聲音的共鳴。

實踐證明,幾乎所有容器裡的空氣(叫做空氣柱),都會同發聲物體產生共鳴。把發聲體放在一個容器的埠上,頻率或波長相當,空氣柱就會起共鳴,並且使聲音加強。聲學家的研究表明,當聲音的波長與容器裡空氣柱長度的4倍相等或者為4/5……的時候,波長傳入容器後就會引起共鳴。我們每天都用的保溫瓶內部深度大約是30厘米。因此,波長是120厘米,40厘米等的聲音傳到瓶裡,就會產生共鳴。

不難發現大自然中存在著各種波長的聲音:人和動物的聲音,雨和雪的聲音,機器和車子的聲音,能夠引起各種容器共鳴。哪怕比較弱的聲音,經過共鳴也會變得大些,從聽不見的聲音變成可以聽見的聲音。因此,不管在什麼時候,我們在空容器口總能聽到連綿不斷的嗡嗡的聲音。

一個小容器,裡面的空氣柱一定比較短,而它引起共鳴的聲音的波長也一定短,因此嗡嗡聲的音調比保溫瓶發出的高。

利用聲音的這種共鳴現象,我們可以用來增強聲音的音響效果。例如,各種絃樂器,除了發聲部分以外,它們都配有大小、形狀和材料質地不一的共鳴箱,這些使樂器演奏出來的樂曲更加美妙動聽,因此人們會把共鳴箱叫做助音箱。關於聲音的共鳴現象,在古代流傳著一個有趣的故事:在唐朝時,洛陽城有一個寺廟,廟的後面有一個大磬。一天夜裡,磬突然自己響起來了。廟裡的和尚大為驚歎,還以為是神靈出現了呢!竟被嚇病了,一連數日臥床不起。有一天,這個和尚的一個好朋友去探望他,聽他把那晚情況介紹以後,就用銼把磬銼動幾處,從此夜裡磬就不響了。

廟裡的磬之所以在半夜發出響聲,是因為磬和遠處發出的某種聲音發生了共鳴。如果想叫廟裡的磬半夜裡不響,必須得設法使磬的固有頻率與遠處聲音的頻率相錯開。用銼把磬銼動幾處,就可以改變磬的固有頻率,拉開遠處聲音的頻率,磬自然就不響了。

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