Vågor och ljud
Rik klangfärg (övertoner)
Tryck på Spela — jämför en ren ton mot harmoniska partialer på oscilloskopet.
Rik klangfärg (övertoner) — interaktiv Vågor och ljud-simulering. Tryck på Spela — jämför en ren ton mot harmoniska partialer på oscilloskopet. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Klangfärg och övertoner
Verkliga instrument ger en grundton plus övertoner. Blandningen av övertoner ger klangfärgen.
En Fourierserie av sinussignaler med heltalsmultipler av grundtonen bygger komplexa vågformer. Olika övertonsvikter förändrar ljudkaraktären.
- Grundton + övertoner
- Klangfärg = övertonsblandning
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En musikton på 220 Hz låter annorlunda än en ren sinusvåg på 220 Hz — den har 'färg' eller klangfärg. Vad är egentligen annorlunda med dess ljudvåg?
Förutsägelser att väga
- Tonen är bara en starkare version av samma rena 220 Hz-våg.
- Tonen har en annan grundtonhöjd än 220 Hz.
- Tonen är en blandning av grundtonen plus högre övertoner med olika styrkor.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Övertonsnummer n
Det du mäter:
- Frekvens n·220 Hz
- Amplitudförhållande (mot grundtonen)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Klangfärg och tryck på Återställ. Källan avger en grundton på 220 Hz blandad med specifika högre övertoner.
- Aktivera visningen av övertonsspektrum hos observatören.
- Läs för varje rad av amplituden hos den angivna övertonen relativt grundtonens amplitud.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Ange frekvensen för varje överton i din tabell som n × 220 Hz, och jämför dina noterade amplitudförhållanden med spektrumvisningen.
- Den 2:a och 4:e övertonen har noll amplitud i denna ton, medan den 1:a, 3:e och 5:e (alla udda) finns med. Vad säger ett spektrum med bara udda övertoner om vågens form?
Var det här syns utanför labbet
- En klarinetts ton domineras av udda övertoner, likt denna, medan en fiols ton även innehåller starka jämna övertoner. Förklara varför två instrument som spelar exakt samma grundtonhöjd (220 Hz) ändå låter helt olika.
- En stämgaffel ger en nästan ren ton (bara grundtonen, inga högre övertoner). Hur skulle dess stapeldiagram för spektret skilja sig från detta experiments?
- 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
- Välkommen till Klangfärg
- Välj källan
- Tryck på Spela upp
- Övertonsrecept
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.