Lebegés: két közeli frekvencia interferenciája
1 · Jóslás
Két hangszóró majdnem azonos frekvenciájú hangokat játszik. Egy hallgató a hangerő fel-le lüktetését hallja. Mi határozza meg, milyen gyorsan lüktet?
- A lüktetés üteme egyenlő a két frekvencia összegével.
- A lüktetés (lebegés) üteme egyenlő a két frekvencia különbségével.
- A lüktetés üteme egyenlő a két frekvencia átlagával.
2 · Előkészítés
- Nyisd meg a two-source-beats előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. Az 1. forrás rögzítve 440 Hz-en.
- Engedélyezd a lebegési frekvencia- és vivőfrekvencia-kijelzőket a megfigyelőnél.
- Állítsd be a 2. forrás frekvenciáját minden mérésnél, és rögzítsd a lebegési frekvenciát.
3 · Adatgyűjtés
| 1. forrás frekvenciája f₁ (Hz) | 2. forrás frekvenciája f₂ (Hz) | Vivőfrekvencia f_c (Hz) | Lebegési frekvencia f_beat (Hz) |
|---|---|---|---|
| 440.00 | 442.00 | ||
| 440.00 | 444.00 | ||
| 440.00 | 448.00 |
Ábrázold a lebegési frekvenciát f_beat (y-tengely) a |f₂ − f₁| különbséggel (x-tengely) szemben a három mérésedhez.
4 · Elemzés
- Egy mérésnél számítsd ki az f_beat = |f₂ − f₁| és f_c = (f₁ + f₂)/2 értékeket. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért érzékel a hallgató egyetlen hangot a vivőfrekvencia közelében, amelynek hangerője a (sokkal lassabb) lebegési frekvencián lüktet.
5 · Kiterjesztés
- A zenészek hangszerüket úgy hangolják, hogy a hangjuk és egy referenciahang közti lebegéseket hallgatják, és addig igazítanak, amíg a lebegés nullára lassul. Magyarázd meg, miért jelent a nulla lebegés azt, hogy a két frekvencia pontosan egyenlő.
- Ahogy az f₂ egyre közelebb kerül az f₁-hez, mi történik a lebegési frekvenciával? Mit hallanál az f₂ = f₁ határesetben?
A fizika a kísérlet mögött
Lebegési frekvencia
Amikor két majdnem egyenlő frekvenciájú hang átfedi egymást, interferenciamintájuk hangerőben lüktet, az ütem a két frekvencia különbségével egyenlő.
Vivőfrekvencia
A hangmagasság, amelyet a hallgató ténylegesen érzékel, a két forrásfrekvencia átlagához közeli — a lebegés egy lassú amplitúdó-lüktetés ezen az átlaghangon.
Hullámok és hang
- Haladó hullámok egy húron: sebesség, frekvencia és hullámhossz
- Állóhullámok: harmonikusok egy rögzített húron
- Doppler-hatás: közeledő hangforrás
- Hangintenzitás és a négyzetes fordított arányosság törvénye
- A decibel-skála: egy hatalmas intenzitástartomány összenyomása
- Hangszín: egy összetett hang harmonikus tartalma
- Nyitott cső rezonanciája: a hossz adja a hangmagasságot