声音可以被看到吗?不要以为这是天方夜谭,只需一些沙子,就算不能直接看到,但我们离这个目标已经不远了。
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现在我们都知道声音在固体、气体或液体介质中以波的形式传播,但过去人们并不知道这一点。
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18 世纪末,德国科学家恩斯特·克拉德尼发明了一种方法,将声波的振动可视化,首次证明了声音是通过波来传播的。
他在一个小提琴上安放一块较宽的金属薄片,在上面均匀地撒上沙子。然后开始用琴弓拉小提琴,结果这些细沙自动排列成不同的美丽图案,并随着琴弦拉出的曲调不同和频率的不断增加,图案也不断变幻和越趋复杂——这就是著名的克拉尼图形。
这个发现并不是偶然,作为科学家的他早在1786年就开始从数学方面研究声波,在科学研究的同时,还对音乐保持着浓厚的兴趣,被誉为声学之父。
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图片源于网络
随着技术的发展,使用可精准调节的音频发生器,能让克拉尼金属板上的沙子,实现更多变的图案造型。
将一个音频发生器放到一块金属板的正中央,之后在金属板上洒满细沙。改变发生器发出的声音音频,一起来看看图案是如何变化的吧!
点击观看视频
我们已经看到了克拉尼图是如何形成的,但它们的原理是什么呢?
原来当声波传递时,遇到障碍物或传递介质的改变,将会发生反射,反射波与前进波叠加后会形成驻波。
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上:前进的波,中:反射的波,下:反射波与前进波叠加后形成的驻波
驻波分布在平面或曲面上,部分区域例如波腹处会强烈振动,而另一些区域例如波节处则不动,就形成克拉尼图形。
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