乐器与声现象的物理论文

乐器与声现象的物理论文

每个有一定物理基本知识的人都知道，世界上的声音都是由物体振动产生的，声音的现象都是物理现象。而不管是乐器还是声乐都是用声音表达音乐，那么对器乐或者是声乐的学习都无法回避这些物理现象。 作为乐器大家族中的弦乐器要发出漂亮的声音，它必须要具备如下元素：1． 振动体——琴弦。2． 放大体——响板。3． 共鸣体——音箱。4． 动 力——也就是演奏员的手或由手控制的弓。下面我们来以二胡为例来谈谈弦乐器的工作原理：一个二胡演奏家演奏空弦，右手执弓，弓缓缓滑过琴弦，琴弦由此振动发声，声音在琴弦上传播，通过架在二胡音箱一侧蟒皮上的码子传播至蟒皮，琴弦的线振动转化为蟒皮的面振动，声音得到放大，放大后的声音在音箱中回荡，使单面的声音转为立体声，变得美妙动听，这就是二胡的工作原理(如图1)。图1：在这个声音产生过程中琴弦就是振动体，可以理解为二胡声音的源头，此时发出的声音叫基音，它结实明亮但单调尖锐，并不悦耳，接近弹棉花的声音。基音在二胡美妙的声音中只是起到提供音高的作用，它必须通过蟒皮也就是放大体的放大，音箱的共鸣，最终才是我们听到的美妙的二胡声。声乐中的歌声看似与二胡演奏风马牛不相及，其实两者的发声原理及过程确是一致的。同样是4个元素：(如图2)图2 ：1． 振动体——声带。2． 放大体——软腭。3． 共鸣体——所有声带和软腭附近的腔体。4． 动 力——气息。这4个元素的关系是气息作用在声带上，发出基音，这个声音同样不好听，我们也听不到，也不可能听到。它传播到软腭上，声带的线振动转化为软腭的面振动。与二胡不同的是共鸣，二胡的共鸣体只有一个，也只对放大后的声音共鸣。而在声乐中共鸣腔很多，很多老师把他们分为胸腔，喉咽腔，口腔，头腔共鸣。我觉得过于复杂，通常会让很多学习者迷惘，我把他们简化为声带附近的共鸣腔和软腭附近的共鸣腔，他们分别对声带和软腭上的声波进行共鸣。这两部分声音结合起来就是立体声，所以最终声音是响亮丰满的，结实又柔和的。那么为什么很多声乐学习者总是很难发出漂亮的声音呢？我觉得问题不外乎就出在以上4个元素中，下面我们来具体谈谈这4个元素。图2:首先谈震动体，像二胡那样，它必须是很有弹性的，同时又是相对拉紧的。 1. 如果人的声带长了小节或息肉，那样声带就会弹性不够，震动不均衡，发出来的声音即使得到了放大共鸣，最终的声音肯定也是难听的，就好像二胡琴弦钢丝上有很多疙瘩，恐怕再伟大的演奏家也难奏出美妙的音乐。2. 健康的声带如果是完全放松的，甚至是不闭合，那么声带和气息之间就不会形成合力，当然声带就不会充分的震动，最终的声音也会音量不够，缺乏力度。其次是放大体，像二胡那样也必须是很有弹性的，同时相对绷紧如图所示，或者用手指伸进口腔内部，会感受到软腭位于鼻腔和口腔之间，它可以向上绷紧或向下回落，歌唱时当然必须向上绷紧，也就是几乎所有歌唱家强调的打开口腔，这对歌唱是至关重要的，让软腭保持向上绷紧是获得集中明亮而极富穿透力的“头声”的最核心技术，同时也是突破高音的诀窍所在。几乎所有的唱法都需要做到此要求。再次是气息，气息太深或太浅都是不利于歌唱的。太深气息会很笨，容易僵；太浅则力度不够，气息量也不够，一般把气息的支点放在两手叉腰没有骨头的位置为宜（以上是肋骨，以下是髋骨）。支点靠上太浅，靠下就太深，都不利于歌唱。至于共鸣，我认为它应该是气息，声带，软腭3部分形成合力的客观效果。相对较强的气息穿过闭合的声带，集中射向保持了向上绷紧的软腭，这时候，声带和软腭都会剧烈震动，必然引发声带和软腭附近的共鸣，最终形成包含了丰富的共鸣的具有立体声效果的美妙歌声。综上所述，声乐并不是神秘的，不可捉摸的。它有它内在的基本原理，它关乎物理学，生理学，心理学，美学。就其物理学层面上，人体就是一件最完美的乐器，了解这件最完美的乐器以及它的工作原理这对我们的声乐演唱是很必要的。当然，并不是读懂了这篇文章就能发出最美妙的歌声，这里只是解释了一般的原理，要掌握声乐美妙歌声的奥秘，还是得靠每个学习者勤奋追求，好的老师孜孜不倦教诲。愿学习声乐或正准备学习声乐的天下同仁都能得到声乐的真谛。

求：关于声现象的物理小论文一篇

无声的世界
幻想一下无声的世界将怎样

在我们这个充满着绚丽色彩的世界中，声音起到着重要的作用。没有声音的世界将会怎样。让我们来幻想一下那将会是一个怎样的世界呢？是有趣的？阴冷的？安静的？还是……
人类是世界的主宰者，首先声音会对人类怎样呢？那就让我们先来谈谈声音对人类的影响吧！如果没有声音，人类会怎样呢？如果没有声音人们说话发不出声音，就像是那些失声的人打着哑语来交谈。人又为什么要耳朵呢？又没有声音能听，难道是用来装饰的吗？现在的那些优美的音乐又怎么会有呢？如果没有声音整个世界都死寂在死一般宁静的宇宙中有何意义呢？如果没有声音，学生们上学如何读书、识字呢？又怎么会有音乐、英语、信息……课程呢？又将如何表达想要表达的意思，难道靠手语吗？我实在无法想象那时的教学会是怎样的。
中国的祖先盘古制造出人类就是他觉得世界太安静了，太缺少生气了，但现在如果没有声音，没有那欢声笑语。那为什么又要有人类呢，有了人类又有何意义呢。我们不是贝多芬，也没有贝多芬的本领，即使听不见，也能够用牙咬住木棍，根据振动颅骨感到声音，但如果没有声音，连声波也没有，即使是贝多芬也不能感受到声音，更别说弹钢琴了。假如没有声音又怎么会有现在的电话呢，如果亲人在远方，他们又将如何交谈呢？难道相隔那么远也能够打手语吗？如果……如果……太多的如果了，我认为这些如果是不可以的，总而言之人类需要声音。
很难想象如果没有声音，人类将怎样生存呢！当然这不只有人类；动物也同样需要声音，如果没有声音连动物也无法生存；举个例子来说吧！蝙蝠可以说是特殊的动物了，它虽然长有一双眼睛，按说听不见总可以看见吧，但是你们可知道被喻为动物界中的“盲人”。它的眼睛是名不副实的，因为它靠得是耳朵。用耳朵听超声波来辨别位置和躲避障碍物的。如果没有声音，蝙蝠听不见声音，捕不到食物，也不能够飞翔，那它还有生存的机会吗，当然不止蝙蝠一种动物，其他动物同样离不开声音。这里举出这个例子强调“地球离不开声音”。
没有声音，人们仿佛生活在真空中，安安静静的，一丝声也没有。没有风声雨声读书声，更加鸟声歌声欢笑声。所以现在有人类生存的这个宇宙中不能没有色彩更加不能没有声音。
如果没有声音，地球将怎样？

以声现象为题写一篇科学小短文 急！

自己从里面剪吧~
声现象
就该词的本义，系指任何与听觉有关的事物。但依通常所用，其一系指物理学中关于声音的属性、产生和传播的分支学科；其二系指建筑物适合清晰地听讲话、听音乐的质量。
声音由物体（比如乐器）的振动而产生，通过空气传播到耳鼓，耳鼓也产生同率振动。声音的高低（pitch）取决于物体振动的速度。物体振动快就产生“高音”，振动慢就产生“低音”。物体每秒钟的振动速率，叫做声音的“频率”
声音的响度（loudness）取决于振动的“振幅”。比如，用力地用琴弓拉一根小提琴弦时，这根弦就大距离地向左右两边摆动，由此产生强振动，发出一个响亮的声音；而轻轻地用琴弓拉一根弦时，这根弦仅仅小距离左右摆动，产生的振动弱而发出一个轻柔的声音。
较小的乐器产生的振动较快，较大的乐器产生的振动较慢。如双簧管的发音比它同类的大管要高。同样的道理，小提琴的发音比大提琴高；按指的发音比空弦音高；小男孩的嗓音比成年男子的嗓音高等等。制约音高的还有其他一些因素，如振动体的质量和张力。总的说，较细的小提琴弦比较粗的振动快，发音也高；一根弦的发音会随着弦轴拧紧而音升高。
不同的乐器和人声会发出各种音质（quality）不同的声音，这是因为几乎所有的振动都是复合的。如一根正在发音的小提琴弦不仅全长振动，各分段同时也在振动，根据分段各自不同的长度发音。这些分段振动发出的音不易用听觉辨别出来，然而这些音都纳入了整体音响效果。泛音列中的任何一个音（如G，D或B）的泛音的数目都是随八度连续升高而倍增。泛音的级数还可说明各泛音的频率与基音频率的比率。如大字组“G”的频率是每秒钟振动96次，高音谱表上的“B”（第五泛音）的振动次数是5*96=480，即每秒钟振动480次。
尽管这些泛音通常可以从复合音中听到，但在某些乐器上，一些泛音可分别获得。用特定的吹奏方法，一件铜管乐器可以发出其他泛音而不是第一泛音，或者说基音。用手指轻触一条弦的二分之一处，然后用弓拉弦，就会发出有特殊的清脆音色的第二泛音；在弦长的三分之一处触弦，同样会发出第三泛音等。（在弦乐谱上泛音以音符上方的“o”记号标记。自然泛音“natural harmonics”是从空弦上发出的泛音；人工泛音“artificial harmonics”是从加了按指的弦上发出。）
声音的传播（transmission of sound）通常通过空气。一条弦、一个鼓面或声带等的振动使附近的空气粒子产生同样的振动，这些粒子把振动又传递到其他粒子，这样连续传递直到最初的能渐渐耗尽。压力向邻近空气传播的过程产生我们所说的声波（sound waves）。声波与水运动产生的水波不同，声波没有朝前的运动，只是空气粒子振动并产生松紧交替的压力，依次传递到人或动物的耳鼓产生相同的影响（也就是振动），引起我们主观的“声音”效果。
判断不同的音高或音程，人的听觉遵守－条叫做“韦伯-费希纳定律”(Weber-Fechner law）的感觉法则。这条定律阐明：感觉的增加量和刺激的比率相等。音高的八度感觉是一个2:1的频率比。对声音响度的判断有两个“极限点”：听觉阀和痛觉阀。如果声音强度在听觉阀的极限点认为是1，声音强度在痛觉阀的极限点就是1兆。按照韦伯-费希纳定律，声学家使用的响度级是对数，基于10:1的强度比率，这就是我们知道的1贝（bel）。响度的感觉范围被分成12个大单位，1贝的增加量又分成10个称作分贝（decibel）的较小增加量，即1贝＝10分贝。1分贝的响度差别对我们的中声区听觉来说大约是人耳可感觉到的最小变化量。
当我们同时听两个振动频率相近的音时，它们的振动必然在固定的音程中以重合形式出现，在感觉上音响彼此互相加强，这样一次称为一个振差（beat）。钢琴调音师在调整某一弦的音高与另一弦一致的过程中，会听到振差在频率中减少，直到随正确的调音逐渐消失。当振差的速率超过每秒钟20次，就会听到一个轻声的低音。
当我们同时听两个很响的音时，会产生第三个音，即合成音或引发音（combination tone或resultant tone）。这个低音相当于两个音振动数的差，叫差音（difference tone）。还可以产生第四个音（一个弱而高的合成音），它相当于两个音振动数的和，叫加成音（summation tone）。
同光线可以反射一样，亦有声反射（reflection of sound)，比如我们都听到过的回声。同理，如果有阻碍物挡住了声振动的通行会产生声影（sound shadows）。然而不同于光振动，声振动倾向于围绕阻碍物“衍射”(diffract)，并且不是任何固体都能产生一个完全的声影。大多数固体都程度不等地传递声振动，而只有少数固体（如玻璃）传递光振动。
共鸣（resonance）一词指一物体对一个特定音的响应，即这一物体由于那个音而振动。如果把两个调音相同的音叉放置在彼此靠近的地方，其中一个发声，另一个会产生和应振动，亦发出这个音。这时首先发音的音叉就是声音发生器（generator)，随后和振的音叉就是共鸣器(resonator）。我们经常会发现教堂的某一窗户对管风琴的某个音产生反应，产生振动；房间里的某一金属或玻璃物体对特定的人声或乐器声也会产生类似的响应。
从共鸣这个词的严格科学意义说，这一现象是真正的共鸣（“再发声”）。这一词还有不太严格的用法。它有时指地板、墙壁及大厅顶棚对演奏或演唱的任何音而不局限于某个音的响应。一个大厅共鸣过分或是吸音过强（“太干”)都会使表演者和观众有不适感（一个有回声的大厅常被描述为“共鸣过分”，其实在单纯的声音反射和和应振动的增强之间有明确的区别）。混响时间应以声音每次减弱60分贝为限（原始辐射强度的百万分之一）。
墙壁和顶棚的制造材料应是既回响不过分又吸音不太强。声学工程师已经研究出建筑材料的吸音的综合效能系数，但是吸音能力难得在音高的整体幅面统一贯穿进行。只有木头或某些声学材料对整个频率范围有基本均等的吸音能力。放大器和扬声器可以用来（如今经常这样使用）克服建筑物原初设计不完善所带来的问题。大多数现代大厅建筑都可以进行电子“调音”，并备
有活动面板、活动天棚和混响室可适应任何类型正在演出的音乐。
声学是研究媒质中声波的产生、传播、接收、性质及其与其他物质相互作用的科学。
声学是经典物理学中历史最悠久而当前仍在前沿的一个分支学科。因而它既古老而又颇具年轻活力。
声学是物理学中很早就得到发展的学科。声音是自然界中非常普遍、直观的现象，它很早就被人们所认识，无论是中国还是古代希腊，对声音、特别是在音律方面都有相当的研究。我国在3400多年以前的商代对乐器的制造和乐律学就已有丰富的知识，以后在声音的产生、传播、乐器制造、乐律学以及建筑和生产技术中声学效应的应用等方面，都有许多丰富的经验总结和卓越的发现和发明。国外对声的研究亦开始得很早，早在公元前500年，毕达哥拉斯就研究了音阶与和声问题，而对声学的系统研究则始于17世纪初伽利略对单摆周期和物体振动的研究。17世纪牛顿力学形成，把声学现象和机械运动统一起来，促进了声学的发展。声学的基本理论早在19世纪中叶就已相当完善，当时许多优秀的数学家、物理学家都对它作出过卓越的贡献。1877年英国物理学家瑞利（Lord John William Rayleigh，1842～1919）发表巨著《声学原理》集其大成，使声学成为物理学中一门严谨的相对独立的分支学科，并由此拉开了现代声学的序幕。
声学又是当前物理学中最活跃的学科之一。声学日益密切地同声多种领域的现代科学技术紧密联系，形成众多的相对独立的分支学科，从最早形成的建筑声学、电声学直到目前仍在“定型”的“分子—量子声学”、“等离子体声学”和“地声学”等等，目前已超过20个，并且还有新的分支在不断产生。其中不仅涉及包括生命科学在内的几乎所有主要的基础自然科学，还在相当程度上涉及若干人文科学。这种广泛性在物理学的其它学科中，甚至在整个自然科学中也是不多见的。
在发展初期，声学原是为听觉服务的。理论上，声学研究声的产生、传播和接收；应用上，声学研究如何获得悦耳的音响效果，如何避免妨碍健康和影响工作的噪声，如何提高乐器和电声仪器的音质等等。随着科学技术的发展，人们发现声波的很多特性和作用，有的对听觉有影响，有的虽然对听觉并无影响，但对科学研究和生产技术却很重要，例如，利用声的传播特性来研究媒质的微观结构，利用声的作用来促进化学反应等等。因此，在近代声学中，一方面为听觉服务的研究和应用得到了进一步的发展，另一方面也开展了许多有关物理、化学、工程技术方面的研究和应用。声的概念不再局限在听觉范围以内，声振动和声波有更广泛的含义，几乎就是机械振动和机械波的同义词了。
自然界从宏观世界到微观世界，从简单的机械运动到复杂的生命运动，从工程技术到医学、生物学，从衣食住行到语言、音乐、艺术，都是现代声学研究和应用的领域。
声学的分支可以归纳为如下几个方面：
从频率上看，最早被人认识的自然是人耳能听到的“可听声”，即频率在20Hz～20000Hz的声波，它们涉及语言、音乐、房间音质、噪声等，分别对应于语言声学、音乐声学、房间声学以及噪声控制；另外还涉及人的听觉和生物发声，对应有生理声学、心理声学和生物声学；还有人耳听不到的声音，一是频率高于可听声上限的，即频率超过20000Hz的声音，有“超声学”，频率超过500MHz的超声称为“特超声”，其对应的波长约为10－8m量级，已可与分子大小相比拟，因而对应的“特超声学”也称为“微波声学”或“分子声学”。超声的频率还可以高1014Hz。二是频率低于可听声下限的，即是频率低于20Hz的声音，对应有“次声学”，随着次声频率的继续下降，次声波将从一般声波变为“声重力波”，这时必须考虑重力场的作用；频率继续下降以至变为“内重力波”，这时的波将完全由重力支配。次声的频率还可以低至10－4Hz。需要说明的是，从声波的特性和作用来看，所谓20Hz和20000Hz并不是明确的分界线。例如频率较高的可听声波，已具有超声波的某些特性和作用，因此在超声技术的研究领域内，也常包括高频可听声波的特性和作用的研究。
从振幅上看，有振幅足够小的一般声学，也可称为“线性（化）声学”，有大振幅的“非线性声学”。
从传声的媒质上看，有以空气为媒质的“空气声学”；还有“大气声学”，它与空气声学不同的是，它主要研究大范围内开阔大气中的声现象；有以海水和地壳为媒质的“水声学”和“地声学”；在物质第四态的等离子体中，同样存在声现象，为此，一门尚未成型的新分支“等离子体声学”正应运而生。
从声与其它运动形式的关系来看，还有“电声学”等等。
声学的分支虽然很多，但它们都是研究声波的产生、传播、接收和效应的，这是它们的共性。只不过是与不同的领域相结合，研究不同的频率、不同的强度、不同的媒质，适用于不同的范围，这就是它们的特殊性。