每間高中都有一個熱情洋溢的吉他社 彈吉他是許多人求學時代的青春回憶 但是吉他的種類有很多 以尺寸來講 有一般的標準吉他 尺寸不小 出國旅行時其實不太好帶 因此也就有了較小型的旅行吉他出現 而兩者的差異 就是琴身的大小了 那同學們知道 琴身的大小對於演奏吉他有什麼影響嗎？ 甚至還有人覺得旅行吉他還是太大了 在夜深人靜時彈奏 還是常被鄰居投訴太吵 因此有了可拆卸的靜音吉他 靜音吉他甚至連琴身都沒有 這樣的吉他能發出聲音嗎？ 我們先複習學過的聲波駐波原理 聲波要在管中產生駐波 其實沒那麼簡單 不管是聲波的頻率或是管子的長度都會有影響 因此 當特定頻率的聲波在管中傳播時 在管口處反射回來的聲波與原入射聲波同調且振幅相同時 就會在特定長度的管中形成駐波 若我們仔細分析管中的駐波 可以得到有趣的規律 若為一端開口、一端閉管的閉管樂器 這樣的情況下 只有特定的頻率能共振空氣產生駐波 而若是兩端均開口的開管樂器 這樣的情況下 只有特定的頻率能共振空氣產生駐波 其中n為連續正整數 各位同學有看過一個有趣的節目表演嗎？ 節目製作人找了聲音渾厚的女高音來飆高音 在滿足一些條件的情況下 竟然真的就能將桌上的紅酒杯隔空給震碎了 這難道是失傳的獅吼功？ 還是魔術表演呢？ 到底是怎麼回事？ 其實這就是聲波共振與共鳴的極致呈現！ 共振與共鳴 是指物體處於特定頻率時 會比處於其他頻率 以更大的振幅產生振動的情形 這些特定頻率稱之為共振頻率或自然頻率 在共振頻率下 很小的波源驅動力便可產生巨大的振動 舉例來說 以鋼索固定的木板吊橋本來就容易晃動 經過吊橋時 如果以特定頻率且穩定的步伐行走 很容易會造成橋面劇烈晃動 每一步行走造成的擾動雖然不大 如果受到擾動的頻率與其自然頻率相同 吊橋的振幅便會持續增加而劇烈搖晃 甚至有可能讓橋毀損 美國華盛頓州橫跨塔科馬海峽的吊橋 於 1940 年通車不到五個月便崩塌 原因便是陣風引起吊橋共振 然而一般物體不只有一個自然頻率 擾動的頻率只要符合其中一個便會產生共振 而當自然頻率為擾動頻率的整數倍時 也會造成共振 但是一般物體的共振頻率不容易找到 如果要找一個明確知道共振頻率的物體出來的話 那一定就是音叉了 音叉振動時可發出穩定的自然頻率 音叉本身發出的聲音很小 將音叉固定在音箱上 音叉振動時便會帶動音箱的振動 進而發出較大的聲音 再取另一組音叉與音箱 兩組音箱的開口相向 如果兩組的自然頻率相同 則敲擊甲音叉會使乙音叉振動 這種聲音的共振現象又稱之為共鳴 但如果兩組音叉的自然頻率不相同 則敲擊甲音叉並不會使乙音叉明顯振動 我們來思考一下這個問題 旅行吉他的琴身也就是音箱較小 因此彈奏時發出的聲音振幅會比較小 聽起來會比較小聲 而可拆卸的靜音吉他則是完全沒有音箱 因此彈奏時只有吉他弦線本身振動的聲音 是很小聲的 很適合習慣在半夜練吉他的人 完全不會吵到鄰居 但只要將靜音吉他連接到吉他專用音箱上 靜音吉他就會像電吉他一樣 也可以很大聲的 雖然樂器的音箱 有時也被稱為共鳴箱 但其實音箱並不是跟因為自然頻率 跟吉他弦頻率一樣而共振產生共鳴 嚴格來說 音箱離弦很近 因此是做「受迫振動」 這種強迫性的振動頻率等於弦的振動頻率 整個木板振動就能提高發聲體 與空氣分子碰撞的接觸面積 從而提高了 向周圍空氣輻射聲能的效率 這就是「共鳴箱」的作用 因此擁有越大音箱的樂器 就能發出越大的聲音 我們來整理學到的重點吧 共振與共鳴 是指物體處於共振頻率時 會比在其他頻率時 以更大的振幅做振動的現象 一般物體不只有一個自然頻率 擾動的頻率只要符合其中一個便會產生共振 當自然頻率為擾動頻率的整數倍時 也會造成共振 經過吊橋時 如果大家以自然頻率穩定的步伐行走 很容易會造成橋面劇烈晃動 每一步行走造成的擾動雖然不大 如果受到擾動的頻率與其自然頻率相同 吊橋的振幅便會持續增加而劇烈搖晃 甚至有可能讓橋毀損 你喜歡唱歌嗎？ 或許你有聽過唱歌時 發聲與共鳴的位置很重要 例如頭腔共鳴、鼻腔共鳴 這又是什麼意思呢？ 歡迎分享你的想法 我們下次見囉 bye bye