昨天,妈妈买回来一个新水杯,丁丁好奇地把耳朵贴到杯口上一听,好家伙,里面嗡嗡直响。他很纳闷,怎么也想不出这嗡嗡声是从哪里来的,就问妈妈这是怎么回事。
妈妈没有立刻对他解释,只是问:“你知道什么叫声音的共鸣吗?”
“知道。”他点点头说,“两个相隔得比较近、固有频率相同或者接近的物体,只要让其中的一个发声,那么另一个也跟着发声,并且声音的响度会得到增大,这种现象就叫做声音的共鸣。”
“你从水杯口听到的嗡嗡声,就是水杯里的空气柱发生共鸣的结果!”妈妈接着说,“实验告诉我们,把一个发声物体放到容器的口上,当声音的波长等于容器里空气柱长度的4倍或者4/3、4/5等的时候,都可以引起共鸣。我今天买的水杯深度大约是30厘米,因此,波长是80厘米、40厘米、24厘米等的声音传到水杯里,都会产生共鸣。”
“可是我没有在水杯口放什么发声的物体。”丁丁天真地说。
“你怎么这样糊涂呢!”妈妈笑着说,“我们的周围充满着各种波长的声音,只是有的比较响可以听得见,有的比较弱不容易听见罢了。”
说到这里,丁丁明白过来了:“噢,在周围存在的大量波长不同的声音里,总有可以引起水杯共鸣的声音。假如声音比较强,经过共鸣就变得更强。就是比较弱的声音,经过共鸣也会得到加强,从听不见的声音变成可以听见的声音。所以,无论什么时候,在空水杯里听到的声音总是嗡嗡直响、连绵不绝的。”
“说得很对!”妈妈夸奖说,“其实,除了水杯,所有的空容器象暖瓶、小瓶子等,都会发生共鸣现象。”
丁丁一听,立刻拿起一只暖瓶放到耳边听了起来,他说:“嗨,真的!暖瓶里也有嗡嗡声,只是音调好像比水杯里的嗡嗡声要低。”
“是这样。你想,容器比较大,里面的空气柱比较长,引起共鸣的声音的波长就长,所以嗡嗡声的音调当然比暖瓶的低啦。”
妈妈进一步发挥说:“利用声音的共鸣现象,可以增强声音的音响效果,正是从这个意义上,人们有时把共鸣箱叫做助音箱。就拿二胡来说,有了助音箱,当琴弦振动的时候,箱上的琴马、琴皮和箱内的空气柱都跟着做受迫振动而发声。同时,琴弦发出的某些频率的振动,又会引起箱内空气柱的共鸣。因此,二胡可以拉出抑扬顿挫、美妙动听的乐曲。很多乐器,尤其是弦乐器,除了发声部分以外,都配有大小、形状以及材料质地不一的共鸣箱,道理就在这里。”
科学小链接
地下共鸣箱
《墨子·备穴篇》讲到,沿城墙根每隔几尺挖一深坑,坑里放置一个容量为七八十升的陶瓮,瓮口蒙上皮革。这实际上等于作成了一个地下共鸣箱。然后让听觉灵敏的人伏在瓮口谛听,遇有敌人挖地道攻城的响声,便可以发觉,并且可以根据各个坑里的陶瓮的响度情形,确定来敌的方向和位置,以便出兵迎击。另一种办法是在城墙根的一个深坑里同时放置两个稍有距离的陶瓮,根据其响度不同来判别敌人所在的方向。上述两种不同放置情况的瓮,实际上都是根据共鸣现象的原理而设计的地下声源定向装置。