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笛子发声的原理

笛子是利用空气振动发声和空气柱共鸣的原理制成的。为了解这些原理,你可以做如下实验。

在家里你可以找出各种各样形状的空瓶,把嘴唇贴在空瓶口上吹气(如下图所示),看看用它们吹出的最低音(基音)的音调高低都跟哪些因素有关系。

http://xueke.edudown.net/Article/UploadFiles/200803/20080302072640650.jpg

首先选一个瓶子,逐渐往瓶内装入一些水,改变瓶内空腔的体积 v0,分别对瓶口吹气,可以发现 v0越小,音调越高,即共鸣的基音频率 f越大。

以后,再选瓶内空腔体积和瓶口内径基本相同,而瓶颈长度 L不等的瓶子,分别进行实验,定性地看看频率 fL有什么关系。

最后,选瓶颈粗细不同,而长度 L,空腔体积 v0基本相同的瓶子进行实验,看着频率 f与瓶颈内截面积 A有什么关系。请把你的发现记录下来。对于共鸣腔的发音规律,德国物理学家、生理学家亥姆霍兹( Hermann Vons Helmnoltz 18211894)曾经做过实验研究。

他研究了如上图所示的共鸣器,发现这种共鸣器的频率:

http://xueke.edudown.net/Article/UploadFiles/200803/20080302072640583.gif

k是与空气密度、大气压强、气体比热容有关的系数。这种共鸣器就叫亥姆霍兹共鸣器。