音叉与弦音计系列

一切机械波在有限大小的物体中进行传播时会形成各式各样的驻波。驻波是常见的一种波的叠加现象，它广泛存在于自然界中，特别是众所周知的音乐。乐器的制造实际上是一件发声的物理仪器的制造，都是利用管、弦、膜、板等的振动形成的。振动体都有一个基频和多个谐频，基频决定振动体的音调，而各谐频则决定其音色。基频相同的各振动体，其各谐频的能量分布可以不同，所以音色不同。例如小提琴和钢琴同奏基频为440Hz（A调），其音调是相同的，但听起来音色不同，就是因为这两种乐器所包含的谐频不同所致。对于音乐性质的研究如音质的好坏、乐器材料的性能等等都是物理测量。

推荐仪器

固定频率音叉、弦音计、不同线密度金属弦线、不同质量砝码若干、示波器、信号发生器、压电陶瓷头、话筒、激光器、硅光电池等；

弦振动类设计实验

基础实验内容

一段金属弦线共振模式的观察 要求：

1）掌握产生驻波的原理，观察弦上形成的驻波； 2）改变弦线振动频率，观察弦上驻波的变化； 3）改变弦线线长，观察弦上驻波的变化； 4）通过实验，得到线长与波长的数学关系。

拓展设计内容

1、 研究弦线上波的传播

通过对不同金属弦线、相同金属弦线不同长度共振时相关量的测量，确定共振发生时波速与弦线性质的关系。 推荐研究方向：

1）测量金属弦线上波的传播速度，研究弦线线密度对波速的影响，并得到数学关系。

2）测量金属弦线上波的传播速度，研究弦线的紧张程度对波速的影响，并得到数学关系。 3）测量金属弦线上波的传播速度，研究弦线的弹性对波速的影响； 4）测量金属弦线上波的传播速度，研究弦线的粗细对波速的影响； 实验前思考：

1）弦线上形成驻波的条件是什么？ 2）弦线上波的传播速度如何测量？ 3）弦线振动的传播规律怎样？ 2、弦振动频谱的研究

测量弦线振动的基频，找出相同基频的弦线，并进行音色（谐频）的比较。 实验前思考：

1）弦线的基频如何测量？

2）弦线谐频的振幅与频率如何影响音色？ 3）如何评判乐器音质的好坏？