第一章:一个声学底漆

13。驻波是什么?

一个特定的建设性和破坏性的干扰称为模式驻波是至关重要的,大多数乐器产生声音,但非常不受欢迎的电子的听力环境或录音室。

前检查建设性和破坏性的干扰以及概念反映阶段发挥作用。当两个旅行声波传播方向相反,因此反映在一个有限的系统,无论是管,字符串或房间,这些波的干涉将创建一个合成波,似乎仍然站在特定的共振频率模式。这些模式通常与谐波泛音,第一个生产的基本模式。在聆听环境中,这些被称为空间模式,结果是他们过度增强或抑制某些频率在房间里不同的地方。

字符串模式:的基本频率产生共鸣的一个字符串是由它的张力,质量和长度(见公式)。一个理想的字符串*将产生的基本和所有谐波泛音,每个驻波力,将结合他人产生复杂流体的形状和运动的字符串(鞠躬小提琴弦的迷人的视图显示修改后的亥姆霍兹“扭结波”运动,把这个视频)。

节点和波腹产生的振动弦上对应点的最小(节点)和最大位移的字符串(波腹),见下面视频例子。总是有字符串模式模式+ 1的节点数量,模式波腹。所以弦振动的基本模式有一个节点在每个固定的终点,中间有一个波腹,最大位移。第二个模式(第二部分)有三个节点和两个波腹,等等。您会注意到,从下面的视频,non-end泛音的节点把字符串分成段部分数量的倒数,所以2^nd部分节点在1/2字符串长度,3^{理查德·道金斯}部分节点划分在1/3和2/3,等。第一个节点的位置在两端的弦也会产生部分谐波如果字符串是轻轻碰在这些地点。

上面的视频展示了7^th振动模式的字符串两端约束。注意8节点和7波腹。因为绑定字符串反映180°的阶段在其边界,播放和暂停视频看效果以及结果由两oppositely-traveling建设性和破坏性的干扰波。
*理想字符串的最优平衡质量,长度和张力产生完美的谐波泛音,即使达成或摘。然而,许多字符串,特别是在吉他和钢琴不理想和生产略有不调和的泛音。绕组在降低字符串试图增加质量减轻一些非理想特性。

驻波在吹奏乐器:

木管乐器的一半或四分之一波长谐振器的例子产生多个驻波模式。差异是管是否开放两端(长笛,包括河口洞)或封闭的一端,如双簧管或转成和圆柱形或圆锥形。列的讨论页面之前,空气从字符串边界反映不同反射(空气,在一个封闭的,没有相变,在一个开放的一端有一个180°变化)。在空气中列,压力节点和腹点指的是最小的(节点)压力变化和最大(波腹)压力变化(高于或低于均衡)管。在封闭端,没有相移,最大压力的变化发生相长干涉,我们就称之为压力波腹。这是最大压缩或rarification发生的位置。在一个开放的(例如,一个双簧管),180°翻转创建一个压力节点的最低压力变化由于相消干涉,所以压力节点代表一个平衡的位置。长笛,这被认为是开放两端节点两端的压力。如果你回到更早图形,你会发现压力和位移(多远一个已经被空气分子起源)在cos sin关系。因此位移节点和波腹在相同的偏移量的关系。一个空气压力节点是一个空气位移波腹和签证。

(图形的空气柱站模式,类似于这些]

驻波在一个完全封闭的管:

我们还没有提到管两端封闭。下面是一个全封闭的照片管一端与扬声器(一些例子使用了rosin-coated杆激励管)内的声音。某些共振频率是玩,球管节点形式和波腹的驻波模式的模式。两端的管形成一个压力波腹,与小球视觉响应创建驻波压力节点(平)和波腹管(山脊)。这是一个例子昆特的管实验。