نبض: تداخل دو بسامد نزدیک
1 · پیشبینی
دو بلندگو نُتهایی تقریباً همبسامد مینوازند. شنونده بلندی صدا را بالا و پایین تپنده میشنود. چه چیزی سرعت تپش را تعیین میکند؟
- نرخ تپش برابر مجموع دو بسامد است.
- نرخ تپش (نبض) برابر اختلاف دو بسامد است.
- نرخ تپش برابر میانگین دو بسامد است.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیم نبض دو منبع را باز کنید و Reset بزنید. منبع 1 ثابت روی 440 Hz است.
- قرائتهای بسامد نبض و بسامد حامل را نزد ناظر فعال کنید.
- بسامد منبع 2 را برای هر آزمایش تنظیم کنید و بسامد نبض را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| بسامد منبع 1 با f₁ (Hz) | بسامد منبع 2 با f₂ (Hz) | بسامد حامل f_c (Hz) | بسامد ضربان f_beat (Hz) |
|---|---|---|---|
| 440.00 | 442.00 | ||
| 440.00 | 444.00 | ||
| 440.00 | 448.00 |
برای سه آزمایش، بسامد نبض f_beat (محور y) را بر حسب |f₂ − f₁| (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، f_beat = |f₂ − f₁| و f_c = (f₁ + f₂)/2 را حساب کنید. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا شنونده تن واحدی نزدیک بسامد حامل میشنود که بلندیاش با بسامد نبضِ (خیلی کندتر) تپش میکند.
5 · گسترش
- موسیقیدانها سازها را با شنیدن نبض میان نُت خود و نُت مرجع کوک میکنند و آنقدر تنظیم میکنند تا نبضها به صفر کند شوند. توضیح دهید چرا نبض صفر یعنی دو بسامد دقیقاً برابرند.
- وقتی f₂ به f₁ نزدیک و نزدیکتر میشود، بسامد ضربان چه میشود؟ در حد f₂ = f₁ چه چیزی میشنوید؟
فیزیک پشت این آزمایش
بسامد ضربان
وقتی دو تُن با بسامد تقریباً برابر همپوشانی میشوند، الگوی تداخشان با نرخی برابر اختلاف دو بسامد در بلندی تپش میکند.
بسامد حامل
زیریای که شنونده واقعاً میشنود نزدیک میانگین دو بسامد منبع است — نبض، تپش دامنهای کندی است که بر آن تن میانگین سوار است.