節拍:兩個相近的頻率互相干擾
1·預測
兩個揚聲器播放頻率幾乎相同的音調。聽者會聽到響度脈動上升和下降。什麼決定了它的脈衝速度?
- 脈率等於兩個頻率之和。
- 脈搏(搏動)率等於兩個頻率之間的差。
- 脈率等於兩個頻率的平均值。
2·設定
- 開啟 two-source-beats 預設並按下 Reset。源 1 固定為 440 Hz。
- 啟用觀測者位置的拍頻與中心頻率讀數。
- 為每次試驗設定源 2 的頻率並記錄拍頻。
3·收集數據
| 源 1 頻率 f₁ (Hz) | 源 2 頻率 f2 (Hz) | 載波頻率f_c (Hz) | 拍頻 f_beat (Hz) |
|---|---|---|---|
| 440.00 | 442.00 | ||
| 440.00 | 444.00 | ||
| 440.00 | 448.00 |
針對三次試驗,繪製拍頻f_beat(Y軸)相對|f₂ − f₁|(x軸)的關係圖。
4·分析
- 對於其中一次試驗,計算f_beat = |f₂ − f₁|與f_c = (f₁ + f₂)/2。將兩者與表格比較。
- 解釋為什麼聽眾會感覺到載波頻率附近的一個音調,而響度在(慢得多的)拍頻處脈衝。
5·擴展
- 音樂家透過聆聽音符和參考音之間的節拍來調整樂器,調整直到節拍減慢至零。解釋為什麼零拍意味著兩個頻率完全相等。
- 當f₂越來越接近f₁時,拍頻會發生什麼變化?在f₂ = f₁的極限情況下,你會聽到什麼?
這個實驗背後的物理原理
節拍頻率
當頻率幾乎相等的兩個音調重疊時,它們的干涉圖樣的響度脈衝的速率等於兩個頻率之間的差異。
載波頻率
聽眾實際感知到的音高接近兩個來源頻率的平均值——節拍是平均音調之上的緩慢幅度脈動。