拍
當兩個頻率非常接近的聲音同時發聲時,它們的振動會時而同步、時而錯開。有時它們的振動相互疊加,使聲音變響;有時相互抵消,使聲音變輕,於是響度就會一起一伏地脈動。這種脈動的頻率叫做拍頻,它恰好等於兩個頻率之差。
公式
f_beat = |f₁ − f₂|
- f_beat — 拍頻 (Hz): 響度每秒脈動的次數
- f₁ — 頻率一 (Hz): 第一個聲音的頻率
- f₂ — 頻率二 (Hz): 第二個聲音的頻率
解題示例
一個音叉發出 442 Hz 的聲音,一根吉他弦發出 438 Hz 的聲音。你每秒會聽到幾次拍?
- f₁ = 442 Hz
- f₂ = 438 Hz
- f_beat = |f₁ − f₂|
- f_beat = |442 Hz − 438 Hz|
f_beat = 4 Hz
自我檢測
一根吉他弦發出 440 Hz 的聲音,一個音叉發出 445 Hz 的聲音。聲音每秒會忽響忽輕多少次?
- 正確答案: 每秒5次
- 每秒885次
- 每秒440次
對了!f_beat = |445 Hz − 440 Hz| = 5 Hz,所以每秒有5次脈動。
你正在調一根吉他弦,使其與440 Hz的參考音一致。當你把弦調得越來越接近正確音高時,你聽到的拍會發生什麼變化?
- 變快
- 正確答案: 變慢並最終消失
- 保持不變
沒錯!隨著兩個頻率越來越接近,差值 |f₁ − f₂| 會不斷減小,所以拍會逐漸變慢,在完全調準時消失。
在哪裡能看到
鋼琴調音師和吉他手每天都靠耳朵運用這個效應:讓琴弦對著標準音叉發聲,如果兩個音高很接近但不完全相同,音量就會起伏擺動——每秒擺動幾次表示幾乎調準了,而擺動越來越慢、最終完全消失,才表示分毫不差。
常見誤解
最經典的失誤是用錯誤的組合計算拍頻——把兩個頻率相加,或直接套用其中一個,而脈動率其實是兩者之差:f_beat = |f₁ − f₂|,所以 445 Hz 對上 440 Hz 會產生每秒 5 次脈動。第二個誤解是以為聲源本身忽大忽小——其實兩個聲源都完全穩定地發聲,脈動是時間上的干涉,是在你耳中不斷疊加又抵消的結果。
關聯知識
拍就是波的疊加——兩個頻率略有差異的波逐漸滑入同步又滑出同步,與光學中干涉和繞射在空間中進行的疊加與抵消是同一回事。在波動單元中,它說明了為什麼「幾乎相同的頻率」是一種聽得見的狀態,而不是聽不見的;接下來的聲強,則探討單一個波的能量在擴散過程中發生的變化。