在铁片上拉“二胡”,我看见了二次元的声音

作者: 荔枝&荷塘&婷子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2022-07-23 13:30:52

本文介绍了克拉尼实验的过程和原理,通过在铁板上拉二胡弓,观察沙子形成的图案,展示了声音振动和驻波的物理现象。

在铁片上拉“二胡”,我看见了二次元的声音。实验器材包括所标杯、松香、二胡弓、铁板、木头、热熔胶、沙子。实验过程首先,我们用热熔胶将铁板固定在木头上,使其保持稳定,避免大幅晃动。然后,将沙子均匀的撒在铁板上,用弓在松香上摩擦几下,使松香附着在弓上,增加摩擦力。我们用弓在铁板侧壁1/2处沿一个方向摩擦,使其发出同样频率的声音。然后我们可以发现沙子开始有规律的移动,逐渐形成这样的图案。

改变拉弓的位置,在侧壁1/4摩擦,图案也产生了变化。在靠近顶角的位置摩擦,会变成别的形态。可以通过改变频率,形成不同的图案。大家可以尝试一下,下面的图案你们能做出几种呢?

以上就是著名的克拉尼实验,让我们来了解一下它的原理。声音是由振动产生的,并以波的形式传播。当波在传递过程中遇到障碍物时,就会被反射。这两种传播方向相反的波相遇时,就会叠加产生驻波。图中红色的点即为波节,相邻两个波节之间振幅最大的位置为波腹。所以当声波在传递过程中,处于波节处的沙子会保持不动,而处于波腹处的沙子会向波节移动,从而形成克拉尼图形。下图为金属平面上的驻波示意图。

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