科普小视频:有趣的声驻波

发布时间:2020-12-28 点击量:

科普小视频:有趣的声驻波(点击打开视频链接)


     声音是由物体振动产生的声波。它可以通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。声音可以听得到,却无法看到或摸到,但是有一种装置,它可以把声音用动态的形式表现出来,这就是声驻波演示装置。

声驻波演示装置由喇叭、彩色颗粒、玻璃管、启动按钮、示范曲按钮和频率选择按钮组成。按下启动按钮,就可以观察到玻璃管里的彩色小颗粒开始跳动起来,随着不同频率的转换,小颗粒跳动的节奏也不同。那么管中的小颗粒为什么会跳舞呢?让科博士带你一起来探寻其中的奥秘吧!

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先让我们来看看什么叫做“波”。“波”是指振动的传播。比如说绳子抖动这种最简单的为例,在绳子的一端有一个上下振动的振源,振动沿绳向前传播。从整体看波峰和波谷不断向前运动,而绳子的质点只做上下运动并没有向前运动。波在介质中传播时其波形不断向前推进,被称为行波。驻波是一种重要的波的干涉现象,指的是两个振幅相同的波,在同一直线上,沿相反方向传播时,叠加后成为驻波。两列波叠加后波形并不向前推进,就像一个人在驻立不动,故称驻波。

在声驻波装置中,玻璃管的一端是封堵的,另一端安装扬声器,启动装置时,扬声器从一端发出声波,声波在管内的另一端发生反射,在特定频率下入射波和反射波互相叠加形成驻波,玻璃管内的小颗粒就随着开始“舞动”。其中迭加振幅最大的点称为波腹,振幅最小的点称为波节,大家可以看到管中的小颗粒跳舞最卖力这个地方是处于波腹地带的,处在波节的小颗粒基本保持静止状态。两个相邻波节或波腹的距离是半个波长。  

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现在,你了解什么是驻波了吗?那么驻波有什么应用呢?驻波在声学、光学和无线电等学科中都有重要用途,它可以测定波长或确定振动系统的固有频率。另外我们使用的各种乐器,包括弦乐器、管乐器和打击乐器,都是由于产生驻波而发声。