声音的“形状”

你见过声音吗？在大多数人的印象中，声音是看不见、摸不着的，更没有形状可言。声音真的不能被看见吗？下面，就让我们通过克拉尼图形实验，看声音呈现的美丽图案。

一、实验材料

克拉尼图形波形发生器、振动板、信号器、彩色沙子等。

徐教授讲原理

两列振幅、频率、振动方向均相同，且相向传播的相干波叠加形成驻波。振动加强的地方称为波腹，振动减弱甚至抵消的地方称为波节。

在克拉尼图形实验中，沙子被放置在振动板上，当振动板受到声波的作用时，沙子会随着声波的振动而形成特定的图案。在波腹处，由于振动剧烈，沙子难以停留，因此聚集较少；在波节处，由于振动较平缓，沙子容易聚集。

二、实验步骤

1.将沙子均匀地撒在振动板上。

2.将手机与信号器、克拉尼图形波形发生器连接，通过手机调节频率，沙子便会随着不同的频率形成不同的图案。

科学拓展课堂

驻波现象常应用于乐器的设计，如弦乐器和管乐器的发声就是利用了驻波原理。

小提琴、吉他等弦乐器的发声原理主要基于弦的振动。当弦被拨动或用弓拉动时，它开始振动并产生声波。这些振动在弦上形成驻波，演奏者可以通过改变弦的长度（如按下手指改变弦的有效长度）或张力（放松或拉紧弦）来调节音高，这实际上是在改变驻波的波长和频率。

长笛、萨克斯等管乐器的发声原理涉及管内空气柱的振动。当演奏者向乐器吹气时，空气柱开始振动并形成驻波。木管乐器的演奏者通过改变管中空气柱的长度（如开闭不同的孔）来调节音高。铜管乐器的演奏者则通过调节嘴唇的紧张度、形状和吹气的力度，改变空气柱的振动频率，进而产生不同的音调。