Klang: overtoneinnholdet i en kompleks tone

1 · Prediker

En musikalsk tone ved 220 Hz høres annerledes ut enn en ren sinusbølge ved 220 Hz — den har «farge» eller klang. Hva er faktisk annerledes med lydbølgen dens?

• Tonenen er bare en høyere versjon av den samme rene 220 Hz-bølgen.
• Tonenen har en annen grunntonehøyde enn 220 Hz.
• Tonenen er en blanding av grunntonen pluss høyere overtoner ved forskjellige styrker.

2 · Oppsett

1. Åpne rik-klang-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Kilden sender ut en 220 Hz grunntone blandet med spesifikke høyere overtoner.
2. Aktiver overtoneespekter-visningen ved observatøren.
3. For hver rad, avles amplituden til den oppgitte overtonen i forhold til grunntonen sin amplitude.

3 · Samle inn data

Skisser spekteret: et søylediagram av amplitudeforhold (y-akse) mot harmonisk nummer n (x-akse) for n = 1 til 5, inkludert overtonene som ikke er i tabellen din (deres forhold er 0).

4 · Analyser

1. List opp frekvensen til hver overtone i tabellen din som n × 220 Hz, og sammenlign de registrerte amplitudeforholdene dine med spektervisningen.
2. Den 2. og 4. overtonen har null amplitude i denne tonen, mens den 1., 3. og 5. (alle odde) er til stede. Hva forteller et spekter med bare odde overtoner deg om bølgeformen?

5 · Utvid

1. En klarinets tone domineres av odde overtoner, lik denne, mens en fiolins tone også inkluderer sterke like overtoner. Forklar hvorfor to instrumenter som spiller identisk grunntonehøyde (220 Hz) fortsatt høres helt forskjellige ut.
2. En stemmegaffel produserer en nesten ren tone (bare grunntonen, ingen høyere overtoner). Hvordan ville spektrets søylediagram se annerledes ut enn dette eksperimentets?

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark