轻抚吉他琴弦的背后,隐藏着怎样的物理声学知识?

如题所述

第1个回答  2018-08-21

当你的手指抚过吉他的琴弦,沉浸在优美的旋律中时,你有没有想过手上的玩意儿是如何产生音符、节奏、旋律和音乐的呢?

当你拨弦时,琴弦产生了振动叫做驻波。

弦上的某些点叫做波节, 完全不动,其他的点叫做波腹,来回振荡。

这个振荡通过琴颈和琴桥传递到琴身,琴身的细而有弹性的木头振动起来,将周围的空气分子搅动得聚集又分开。

这些连续的挤压产生了声波,吉他内部的声波大部分从洞中散播出来,它们最终传播到你的耳中,耳朵将它们翻译为电脉冲。你的大脑将它们转为声音,而声音的音调由压缩的频率决定。

快速振动的弦会让压缩聚得更拢,造成高音调的声音,慢速的振动产生低音调声音。

影响弦震动的频率的因素有四个,长度,张力,密度和厚度。

普通的吉他弦长度都相同,并且有相似的张力,但是密度和粗细不同。

粗一些的琴弦振动得越慢,所以弹出的音符音调低。

每次拨动琴弦的时候,其实是在创造好几个驻波。其中有第一个基波,能决定音高。

但是也有叫做泛音的波,它的频率是第一个波的好几倍。

所有的驻波合在一起就组成一个复杂的波,创造出浓厚的声音。

改变拨动琴弦的方式能影响你创造的泛音。

如果你在中间拨动琴弦,你听到的只有基波和奇数组的泛音波。

弦的中间有反节点,如果你在琴桥拨动琴弦, 你听到的主要是偶数组的泛音的波和弦声。

我们所熟悉的西方音乐中的音阶,就是基于琴弦振动时的泛音。

当我们听到一个音符的振动频率 正好是另一个音符的两倍时,它的第一个泛音它们听上去如此和谐, 故而我们给它们分配了相同的字母,并且把它们之间的距离叫做一个八度。

音阶中剩余的音符都在一个八度中间分成十二个半音,它们的频率比前一个音符高2^(1/12)倍,这个因素决定品之间的距离。

每个品把琴弦的长度分成2^(1/12),使频率随着每个半音增加。

没有品的乐器,比如小提琴,可以在每个音符之间有无数个不同的频率,但是给把握音调带来困难。

琴弦的数量和它们的调音的方式是根据我们的手的结构特制的。

吉他的形状和材料都不同,它们都可以根据振动的性质和声音改变。

同时拨动两个或者更多的琴弦,可以让你创造新的音波和其他的音效。

比如,当你同时弹奏两个频率相似的音符时,它们会共同创造一个振幅不停地起落的声波,创造出一种像脉动一样的效果, 吉他手把这个叫做节拍。

电子吉他则可以创造更多的效果。

振动从琴弦开始,接下来拾音器把它们转换成电子信号,然后传送到扬声器, 最后变成声波。

从拾音器到扬声器,有好多种方式处理声波,创造出失真,过速,“娃娃器”,延音,镶边等的效果。

如果你觉得音乐中的物理原理只是为了娱乐而已,那你大错特错的。

有些物理学家认为宇宙中的一切事物都是由一系列和声的“能量弦”组成的,这就是“弦”理论,

或许我们的现实世界,只是宇宙版吉他所弹奏出来的能量所构成。

显然,弦不只有我们所听到的那么简单。

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