2015年8月3日

嘈嘈切切的傅立葉

作者/曾耀寰(任職於中研院天文所,《科學月刊》總編輯、《物理雙月刊》總編輯)

五音與大小聲
高低音和大小聲是有區別的,記得曾用馬路上呼嘯而過的救護車鳴笛聲說明都卜勒效應,當救護車從遠到近、救護車的鳴笛聲在通過身旁的那一剎那,會有很大的改變。有次問學生到底改變了什麼,有人回答聲音音量的改變,但其實應該是頻率的改變,當發音源(救護車)和接收者(你)之間有相對運動時,原本靜止發出固定頻率的聲音,會出現頻率的改變,當接近時,聲音頻率變高,遠離時頻率變低,並且頻率改變的多寡和相對速度的快慢有關。都卜勒效應的應用很廣,在天文上,可以用來測量遠方天體的徑向運動速度(天體與我們連線上的速度);在氣象上,可以用來測量雲飄過來的速度;在高速公路上,則可以找出超速的汽車;在棒球場上,可以量出投手快速直球的速度。

高低音和大小聲是可以作為分辨聲音特徵的重要因素,聲音是一種波動。波動是一種來回的周期現象,介質振動方向和波動行進方向平行者,稱為縱波,垂直者稱為橫波。既是來回周期現象,表示這是隨著時間變化,不斷地從波源向前傳播。

日常生活中常見的水波或繩子擺動的繩波都屬於橫波。水面上下的振動幅度稱做振幅,振幅越大,便是一個強浪,兩個浪頭之間的距離就是波長。聲音屬於縱波,可以從圖中看出縱波的疏密變化,如果非常緊密(compression),或非常疏鬆(rarefaction),表示發音體的振幅越大,也就代表聲音很大聲,相鄰兩緊密的距離和高低音有關,距離越小,表示波長越短,音調越高。......【更多內容請閱讀科學月刊第548期】

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