胡琴发声和其声波辐射2011.ppt

胡琴的发声及其声波的辐射;问 题;1.二胡的结构;2.音调与弦的振动频率相关 ; 由以上可知，弦长l,张力F和线密度d的改变均可改变振动频率f.二胡有“里”“外”两根弦靠外侧的称为外弦，靠内侧的称为里弦.外弦细（d小），里弦粗（d大），外弦紧（F大），里弦松（F小，）从而导致外弦音高，里弦音低. 里外弦的最大有效长度l0是从琴马到千斤之间的距离.手指按在弦的不同位置时，就改变了弦长l的长短，越往下方按，l越短，频率越高，反之则反. 在l不变的情况下，手指按弦的力度不同，频率也不同，力度越大，张力也越大，频率则越高，反之则反.;3.音色与琴的用材及结构等因素相关 ;4.声波的振幅对应响度的大小;5.声波的辐射; “压强调整”过程跟声波传播过程的速度是相同的，也就是在半个周期时间内它笼罩的尺寸是半个波长的空间.而叉股的尺寸要比半波长小得多，因而叉股两边压强调整的结果就大大地减小了音叉周围空气疏密的差异，也就是说，辐射的声波被大幅度地减弱了. 因之我们可以得到这样的结论：要有良好的辐射，声源的尺寸跟在周围介质形成的声波的波长尺寸相比不能太小．; 胡琴琴弦的粗细尺寸比音叉更小，琴弦的振动在周围介质中形成的是环绕琴弦的空气涡流，而难于形成有效的声波辐射. 如果用句俗话来比喻，就是“小鱼翻不起大浪来”.; 胡琴的琴筒就是一个音箱. 琴筒和其中的空气共同组成“共振腔”. 胡琴上的弦，通过琴马与蒙皮耦合交连，由弦的振动而激发起蒙皮的膜振动.膜振动受到的介质阻尼远大于弦振动，因而有较大的输出功率，可以提高声辐射的强度. 在声学中常将此现象类比为电路中的“阻抗匹配”. 在电路中有合适的阻抗匹配，才有最大的输出功率，输出变压器常用来担当此任.在胡琴中完成“阻抗匹配”任务的是琴马.; 孤立的模片振动也难以形成足够强的声辐射，还必须解决前面讲过的膜片前后介质中的压强调整的问题.解决这一问题的是有足够长度的琴筒. 蒙皮膜的振动激发起琴筒里空气柱的振动.空气柱在蒙皮的驱动下，在琴筒内做受迫振动，像活塞一样在筒口处出出进进，从而在周围空气中形成强劲的声辐射. 由以上分析我们可以认识到：对于胡琴来说，其声音产生的根源在琴弦的振动，而其声音向周围的辐射却源自琴筒.;6.琴筒是个音箱;图4 中学物理教科书中的共振图象 ; 试想，如果琴筒使声音增强只发生在“驱动力的频率跟（做受迫运动的）物体的固有频率相等时”，那么就应当只对应与琴筒固有频率相等的那一个频率. 果真如此，那还能形成乐曲吗？ 事实上，演奏乐曲时胡琴发出的是一系列高低不同，强弱有异，长短有别的一系列声音，也正是如此才成为乐曲.单就频率来讲，胡琴发出的是有相当频带宽度的一系列音阶.而事实上琴筒对此均能作出很好的响应. ; 图5 反映了这种运动全貌（横坐标为驱动力的频率f与物体的固有频率f0之比，纵坐标为受迫振动的振幅与物体自由振动的振幅之比），而图4只是图5中的一个特例.; 图中的 QM叫做品质因数， 其值为 其中ω0=2πf0, β为阻尼常数.; 从图5中可以看出：只有当; 共振现象是常见的现象，在声学中有时需要利用，有时需要抑制. 对宽频带的声波发射和接收系统，则要求在一定宽度的频率范围内工作，并要求有均匀的频率特性，即对不同频率具有均匀的灵敏度.显然，弦乐器属于这一??，应力求避免过强的共振. 但是对于其他类的乐器又当别论，比如木琴每一个音条下面都有一个共鸣筒，每一个共鸣筒只与它所对应的一个音条的发音发生共鸣，即要求有较强的共振.; 由以上分析可知，胡琴的琴筒确有增强辐射，使声音洪亮的作用，但它是工作在受迫振动状态，不是工作在共振状态.将琴筒称之为“共鸣器”或“共鸣箱”只是习惯，更准确的名称应当叫做音箱（教学仪器中音叉下的木箱也是一个音箱）.音箱还不只是使辐射增强，成为胡琴的实际辐射源，它对音色也有决定性的影响. ; 参考文献 [1] 杜功焕，朱哲民，龚秀芬.声学基础（上下）.上海：上海科技出版社，1987年7月 [2] [苏]兰茨别尔格.初等物理学·第三卷第一分册.周恒涛译.上海：上海教育出版社 1964 [3] 李允武，丁 东.声音 .北京：科学出版社， 1981年8月 [4] 赵凯华，罗蔚茵.新概念物理教程·力 学.北京：高等教育出版社1995;THE END