一千種方法「看」聲音 線上科學日

2021-02-21 中科院物理所
現在已經到了「仔細看」系列的第21期了,上周日我們展示了「鐵磁流體」(← 點擊查看)。這次我們上來先看一段視頻…建議帶上你的耳機~

這應該是我看到的最震撼的科學小短片了,我看了不下五十遍,遍遍有感覺…其實這個視頻很早之前已經看到了。之所以這麼久才拿出來和大家分享……是因為小編在之前做了很多鋪墊~


這個著名的物理實驗稱之為克拉尼金屬板實驗(Chladni plate experiment)這些小細粒聚集的地方是金屬板振動最平緩的地方(節點),隨著不同音頻會有不同的節點位置就會有不同的圖案產生,頻率越高圖案越複雜。

這其中的運用的原理名為:Cymatics:詞彙來源於希臘,κῦμα,意思是「波」,是一個模態振動現象,中文亦稱為音流學。Cymatics是使聲音形象化的過程,基本上藉由沙、水、電等媒介的振動來達成,通過聲音源使媒介產生振動,從而生成各種圖形,最出名的便是剛才說到的Chaldni圖形,但隨著科學家的探索,有更多奇幻圖案問世。

當然,還有彩色版本~

好像一幅畫哦~那你有沒有想過,是不是可以用振動畫出一副沙畫呢?就像下面這種~


事實上是……科學家已經畫出來了~


這是一隻……鴿子吧~這只是二維的圖,有沒有可能畫出三維的圖呢?然而…再次被科學家提前一步想到了…


這是日本科學家做出來的三維的…坐標系一樣的東西…更多細節請看文章:這隻鴿子好看嗎?我拿「聲音」畫出來的,只要幾塊錢!


本質上這也屬於克拉尼圖形的一種,介質換成了水。

另外,振動和聲音的關係在下面這張圖裡面是不是反映得更加明顯~



其實水一直在流,如果用肉眼看是看不到視頻中的效果的,關鍵在於音響的震動頻率和攝像機的拍攝頻率一樣(此時拍攝出來的水流是靜止)如果降低震動頻率的話水流會倒流……想想電影中,飛快的汽車車輪有的是看起來是倒著緩慢轉的,一個道理(這種現象叫拍差)~


如果還不明白,請看下面努哥的視頻~



這個我們之前介紹過~下面是傳輸門~看完按返回鍵可以回到這裡~


這就是鋪墊的力量…這個我們之前也有介紹過哦~

不過當時比較內容比較多,介紹的比較匆忙。現在我們做一些補充~

魯本斯焰管(Rubens』 Tube)是一種古老的物理設備,用火焰的方式視覺化演示聲波及聲壓之間的關係,由德國物理學家Heinrich Rubens在1905年發明,在長管中通入天然氣,裡面隨聲音震動的空氣會在管中形成駐波,管子就是個共振腔,還有聲波是縱波有疏部有密部,密部火焰會更高,畢竟可燃氣氣流大一些火就旺一些是不是…

下面這是維基百科裡面關於魯本斯管的原理介紹圖~

https://en.wikipedia.org/wiki/Rubens%27_tube


當然,有一就有六有長就有方,作為一個炫酷且上手比較快的器材,世界各國的玩家玩出了各種花樣~

其實小編第一次看到這個東西時候想到的是……音樂噴泉……



這個我們在暑假的時候介紹過哦~紅警武器系列的…當時也是火了一把~


這是當時裡面一個插圖,在水中被雷劈……

好啦~本期就到這裡啦~可以返回再看一遍第一個視頻哦~這次你的理解一定會更加深入~




從即日起,線上科學日專欄快速入口開通~


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