音叉是常見的調音工具
敲響音叉
初始的泛音列過後
聲音將會有穩定的頻率
以此來為樂器調音
有人還喜歡聽音叉的聲音
來放鬆身體
同時
音叉也是很多有趣物理現象的源泉
實驗器材
所標杯、音叉、橡膠錘
實驗過程
用橡膠錘敲響音叉
迅速放入裝有水的所標杯中
觀察水中形成的駐波以及干涉條紋
放慢速度
原理解説
音叉是一種“Y”形敲擊樂器，常被當做“標準音”。音叉通過上半部分振動發音，下半部分起到固定作用。當我們敲擊音叉時，就會在上部產生特定頻率的振動，發出聲音。
駐波是波形不隨時間變化的波。如上圖是一種駐波，兩頭的固定點稱為波節，中間振動的部分稱為波腹。讓我們寫出高中二年級就學過的波方程，來看看駐波是怎麼形成的。
當存在兩列傳播方向相反的波，疊加（干涉）之後便會產生振幅隨位置正弦變化的波。可以看到，通過和差化積振動中已經不存在ωt-kx的傳播項，此時的波已經“駐”在此地不動。
當我們把音叉放入水中，音叉就會作為波源在水中激發出表面波。某時刻距離波源r處的波，就是r/v之前由波源發出然後傳遞過來的，v是波在水面的傳播速度。對於存在兩個波源的音叉，某處的波就是由兩個波源分別於r1/v和r2/v之前發出，其中r1和r2分別是某點到波源的距離，之後再相干疊加形成干涉圖樣。當r1和r2相等或者相差N倍波長時，兩個波源振動相同增強。相差N+1/2個波長時，振動相反而抵消，我們在此處就看不到水波。在其餘位置便可以看到幅度不同的振動。最終，音叉會在水面上形成如下圖一樣的放射狀圖樣。
如果考察音叉的完整運動方程，我們會發現音叉本身存在一個共振頻率。這一頻率與音叉所在的介質有關（密度與粘滯係數），通常將音叉的這一共振特性與壓電效應相結合，來製作一些探測器，比如探測液氦的超流相變，在材料生長過程中監測薄膜生長厚度等。
做完這次實驗，忽然意識到，由於音叉的振動，杯哥的內心不僅產生了波動，甚至形成了駐波與干涉條紋，想必他也很喜歡這樣的放鬆方式吧！
作者：柳迪瀟&Mei;
編輯：顧軍
責任編輯：許琦敏
圖文來源：中科院物理所
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