【目的和要求】
认识声音的共振现象──共鸣的产生条件。
【仪器和器材】
共振音叉(440赫兹音叉一对,其中一个音叉的叉股上另附金属卡子,用来改变频率),共鸣箱,音叉槌,吊在线上的轻质小球。
【实验方法】
1.取下套在叉股上的金属卡子,把两音叉分别插在共鸣箱上,使两共鸣箱的开口相对,彼此相距约50-75毫米,如图1.56-1所示。敲击其中一个音叉,几秒钟后,用手握住音叉的叉股,使它不再振动发声。这时可以听到另一个音叉在发声。拿一个用线悬吊的轻质小球跟这个音叉的叉股接触,轻质小球被弹开。表明这个音叉在振动。
2.在第一个音叉的叉股上套上金属卡子,改变这个音叉的振动频率,重做上述实验,另一个音叉就不会振动发声。
说明产生共振的条件是两个音叉的固有频率相同。
【注意事项】
1.音叉插在共鸣箱上插得越紧密,则共振现象越显著。因此,实验时要防止音叉与共鸣箱结合处松动。
2.实验前要反复校验两音叉的距离。距离过远,则音响太弱。距离过近,则显示的共鸣现象给学生留下的印象不深。
【参考资料】
1.把音叉从共鸣箱上取下来,敲击音叉,声音很小。插入共鸣箱上,敲击音叉,声音就增大。这是由于箱内空气的共鸣增大了音叉所发出的声音强度。
2.用气柱共鸣器演示空气柱的共鸣现象。如图1.56-2所示,一根直径约3厘米,长100厘米的玻璃管竖直地夹持在支架上,下端用橡皮管与蓄水器连接,组成一个连通器,在玻璃管里盛水。提高蓄水器,使玻璃管里的水面接近管口。降低蓄水器,可增加玻璃管里空气柱的长度。将振动着的音叉放在玻璃管口的正上方。慢慢降低蓄水器,当水面降到某一位置时(波长的1/4),就听到很响亮的声音(气柱的第一个共鸣点);继续降低蓄水器,当水面降到另一位置时(波长1/4的3倍),又会听到一次响亮的声音(比上次弱些)(气柱的第二个共鸣点)。
3.实验方法1中如果没有叉股上的金属卡子,可在叉股上套一段橡皮管或贴上纸片、胶布,同样能改变音叉的固有频率。
4.用赫姆霍兹共鸣器演示:赫姆霍兹共鸣器是用黄铜铸成的,内部是一个空腔,两端有粗细两个孔。粗孔是用来接收传来的声波,细孔供监听用。手握共鸣器,将小孔贴近耳边,如图1.56-3所示。如果声音中有接近共鸣器固有频率的声音,共鸣器将共鸣。
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