Вълни и звук
Богат тембър (хармоници)
Натисни Пусни — сравни чист тон срещу хармонични съставки на осцилоскопа.
Богат тембър (хармоници) — интерактивна симулация Вълни и звук. Натисни Пусни — сравни чист тон срещу хармонични съставки на осцилоскопа. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Тембър и хармоници
Истинските инструменти произвеждат основен тон плюс горни тонове. Смесът от хармоници задава тембъра.
Редът на Фурие от синусоидални вълни на цели кратни на основната честота изгражда сложни вълнови форми. Различни тегла на хармониците променят характера на звука.
- Основен тон + горни тонове
- Тембър = смес от хармоници
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Музикален тон на 220 Hz звучи различно от чиста синусоида на 220 Hz — има „оцветяване“ или тембър. Какво реално е различно в звуковата му вълна?
Предсказвания за преценка
- Тонът е просто по-силна версия на същата чиста 220 Hz вълна.
- Тонът има различна основна височина от 220 Hz.
- Тонът е смес от основния плюс по-високи хармоници с различна сила.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Номер на хармоника n
Какво измерваш:
- Честота n·220 Hz
- Отношение на амплитуди (спрямо основния)
Как протича изследването
- Отвори настройката богат тембър и натисни Нулирай. Източникът излъчва основен тон 220 Hz, смесен с конкретни по-високи хармоници.
- Включи дисплея за хармоничен спектър при наблюдателя.
- За всеки ред прочети амплитудата на изброения хармоник спрямо амплитудата на основния.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- Изброй честотата на всеки хармоник в таблицата си като n × 220 Hz и сравни записаните си отношения на амплитуди с дисплея на спектъра.
- 2-ри и 4-ти хармоник имат нулева амплитуда в този тон, докато 1-ви, 3-ти и 5-и (всички нечетни) са налице. Какво ти казва спектър само с нечетни хармоници за формата на вълната?
Къде това се появява извън лабораторията
- Тонът на кларинет се доминира от нечетни хармоници, подобно на този, докато тонът на цигулка включва и силни четни хармоници. Обясни защо два инструмента, свирещи идентична основна височина (220 Hz), звучат напълно различно.
- Камертонът произвежда почти чист тон (само основният, без по-високи хармоници). Как би изглеждала неговата спектрална диаграма различно от тази на този експеримент?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Добре дошъл при богатия тембър
- Избери източника
- Натисни Пусни
- Хармонична рецепта
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →