书城童书物理知识知道点:走进声音世界
32405600000057

第57章 神琵琶与共鸣

我国宋代有位著名的科学家叫沈括。有一天,他到一位朋友家串门,那位朋友拿出一个普普通通的琵琶,说是件奇宝:“这可是件神琵琶,把它放在空空荡荡的房间里,用笛管吹奏曲子,它会跟着发声呢!”

沈括看了看那奇宝,不以为然地说,这是共鸣现象。后来,沈括又精心设计了一个实验:他剪了一些小纸人放在琴弦上,每弦一个,然后弹琴,结果是除了被弹奏的弦线振动以外,还有一根与它相应的弦也振动——那弦上的小纸人跳动起来。但是别的纸人却都静止不动。

沈括还用两把琴做了共振实验,弹这只琴,另一只琴的弦会发生振动,那跳动的小纸人就是“证人”。

你如果找不到古琴,可以做一个类似的实验:

找两只同样的玻璃杯,用筷子敲一敲,它们发出的音调一样。把两只杯子放在同一桌上,相距在3厘米以内,在甲杯杯口上放一根细铜丝(可以从多股铜电线里抽出一股)。用筷子敲乙杯,看!甲杯杯口上的铜丝动了。如果不动,可以使两个杯子再靠近一些。如果还不动,可以在杯子里放一些水,使两个杯子的音调相同。这个实验必须耐心去做,因为只有两个杯子的音调一样才行。

在实验室里是用共鸣音叉来做这个实验的:两个音叉的固有频率是相同的,它们分别立在两只相同的小木箱上,箱口彼此相对。用橡皮锤敲击甲音叉,它发出了声波。用手握住甲音叉,它不发声了,我们却听到了乙音叉在“唱歌”。如果在乙音叉上粘上一张纸,改变了它的固有频率,“甲唱乙和”的现象就消失了。

这里边的道理很简单,甲振动后发出的声波,引起了乙的共振。因共振而发声的现象就叫共鸣。共鸣是一种共振,它的条件是两件共鸣物体的固有频率相等。

共鸣的现象早就被古代科学家注意到了。2300多年前的古书《庄子》里就讲到过调瑟时发生共鸣的现象,说在清静的房间里调瑟上的“刀”弦,别的“刀”弦也动了;调“米”弦,别的“米”弦也动;“音律同矣”。