คลื่นและเสียง
ทิมเบรที่หลากหลาย (ฮาร์มอนิก)
กดเล่น — เปรียบเทียบโทนเสียงบริสุทธิ์กับฮาร์มอนิกบางส่วนบนออสซิลโลสโคป
ทิมเบรที่หลากหลาย (ฮาร์มอนิก) — การจำลองคลื่นและเสียงแบบโต้ตอบ กดเล่น — เปรียบเทียบโทนเสียงบริสุทธิ์กับฮาร์มอนิกบางส่วนบนออสซิลโลสโคป ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
ทิมเบรและฮาร์มอนิก
เครื่องดนตรีจริงสร้างความถี่มูลฐานบวกโอเวอร์โทน ส่วนผสมของฮาร์มอนิกกำหนดทิมเบร
อนุกรมฟูริเยร์ของคลื่นไซน์ที่ทวีคูณจำนวนเต็มของความถี่มูลฐานสร้างรูปคลื่นซับซ้อน น้ำหนักฮาร์มอนิกที่ต่างกันเปลี่ยนลักษณะของเสียง
- ความถี่มูลฐาน + โอเวอร์โทน
- ทิมเบร = ส่วนผสมของฮาร์มอนิก
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
โน้ตดนตรี 220 Hz ฟังต่างจากคลื่นไซน์บริสุทธิ์ 220 Hz — มันมี “สีสัน” หรือทิมเบร คลื่นเสียงของมันต่างอะไรจริง ๆ
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- โน้ตเป็นแค่คลื่น 220 Hz บริสุทธิ์เดิมที่ดังกว่า
- โน้ตมีระดับเสียงมูลฐานต่างจาก 220 Hz
- โน้ตเป็นการผสมมูลฐานกับฮาร์มอนิกสูงในความแรงต่างกัน
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- หมายเลขฮาร์มอนิก n
สิ่งที่คุณวัด:
- ความถี่ n·220 Hz
- อัตราส่วนแอมพลิจูด (เทียบมูลฐาน)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ rich-timbre แล้วกดรีเซ็ต แหล่งกำเนิดส่งมูลฐาน 220 Hz ผสมกับฮาร์มอนิกสูงเฉพาะตัว
- เปิดจอแสดงสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่ผู้สังเกต
- สำหรับแต่ละแถว อ่านแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกที่ระบุเทียบกับแอมพลิจูดมูลฐาน
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- ระบุความถี่ของฮาร์มอนิกแต่ละตัวในตารางเป็น n × 220 Hz แล้วเทียบอัตราส่วนแอมพลิจูดที่บันทึกกับจอแสดงสเปกตรัม
- ฮาร์มอนิกที่ 2 และ 4 มีแอมพลิจูดศูนย์ในโน้ตนี้ ขณะที่ 1, 3 และ 5 (คี่ทั้งหมด) มีอยู่ สเปกตรัมที่มีเฉพาะฮาร์มอนิกคี่บอกอะไรเกี่ยวกับรูปร่างคลื่น
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- เสียงคลาริเนตถูกครอบงำด้วยฮาร์มอนิกคี่คล้ายอันนี้ ขณะที่เสียงไวโอลินมีฮาร์มอนิกคู่ที่แรงด้วย อธิบายว่าเหตุในเครื่องดนตรีสองชิ้นบรรเลงระดับเสียงมูลฐานเดียวกัน (220 Hz) จึงฟังต่างกันสิ้นเชิง
- ส้อมเสียงให้โน้ตเกือบบริสุทธิ์ (มีแต่มูลฐาน ไม่มีฮาร์มอนิกสูง) แผนภูมิแท่งสเปกตรัมของมันจะต่างจากการทดลองนี้อย่างไร
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ ทิมเบรที่หลากหลาย
- เลือกแหล่งกำเนิด
- กดเล่น
- สูตรฮาร์มอนิก
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ