奇妙的共振-克拉德尼共振板-音响和沙子的魅力

Amazing Resonance Experiment

“若想知晓宇宙的秘密,就得用能量 频率 和 振动 来思考。”

——尼古拉·特斯拉

奇妙的共振

然界当中有许多地方存在着共振现象,而我们人类也在不断发展技术的同时尝试利用或者试图避免共振现象共振的例子比如有:乐器的音响共振、太阳系一些类木行星的卫星之间的轨道共振、动物耳中基底膜的共振,电路的共振等等。

恩斯特·克拉德尼

恩斯特·弗洛伦斯·弗里德里希·克拉德尼(德语:Ernst Florens Friedrich Chladni,1756年11月30日-1827年4月3日),德国物理学家、音乐家。

声学之父◎ ▲ 恩斯特·克拉德尼

恩斯特·克拉德尼1756年11月30日出生于维滕贝格,1827年4月3日卒于西里西亚(现波兰的弗罗茨瓦夫)的布雷斯劳。1782年,克拉德在莱比锡和维滕贝格攻读法律及哲学,1782年毕业于莱比锡大学。在他父亲死后,克拉尼能更自由地考虑个人的兴趣。他的兴趣是在科学方面。由于他对音乐感兴趣,所以他于1786年开始从数学方面研究声波,他是算出有关声音传播的数量关系的第一个人,因此被誉为声学之父。克拉尼让覆盖着一层沙子的薄板振动。薄板以复杂的方式振动,有一些部分(波节线)保持不动,因此留住了由附近振能层域抖来的沙子。这样,薄板上便出现一幅独特的沙子图形,由此能作出有关振动的许多推断。

沙子的共振◎ ▲ 克拉德尼共振图形

克拉德尼主要贡献包括振动板研究、不同气体中音速的计算等,因此被称为“声学之父”。其外,克拉德尼还在陨石研究方面颇有建树,因此也被称为“陨石学之父”。

克拉德尼对音乐感兴趣,所以他于 1786 年开始从数学方面研究声波,他是算出有关声音传播的数量关系的第一个人,因此被誉为“声学之父”。克拉尼让覆盖着一层沙子的薄板振动。薄板以复杂的方式振动,有一些部分(波节线)保持不动,因此留住了由附近振能层域抖来的沙子。这样,薄板上便出现一幅独特的沙子图形,由此能作出有关振动的许多推断。

他的这种技术,首次出版于 1787 年他的书中,发现声音理论,由金属片表面轻轻铺上沙子用一张弓拉,在板边运动直到它共振,当振动导致移动和集中的砂沿节线表面仍勾画节线。这些模式现在被称为克拉德尼图形。这种技术的变种仍然常用于设计和建造声学乐器,如小提琴、吉他和大提琴。自 20 世纪以来,更常见的做法是将一个由电子信号发生器驱动的扬声器放在平板上方或下方,以实现更精确的可调频率。

具体请看下面油管频道「brusspup」《Amazing Resonace Experiment》所演示克拉德尼共振图形视频。地址: https://www.youtube.com/watch?v=wvJAgrUBF4w

视频如下:

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恩斯特·克拉德尼-百科故事

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