2025年高考生活物理：弦樂器上的“空肚皮”

　　弦樂器上的“空肚皮”

　　找一個(gè)空木盒或空紙盒，拿一臺(tái)袖珍式半導(dǎo)體收音機(jī)，把收音機(jī)打開，先讓它在地面上唱歌，再讓它“站”在空盒子上唱歌，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，后者的歌聲常常比前者優(yōu)美動(dòng)聽，聲音響亮。

　　拿滴嗒作響的小鬧鐘也可以做這個(gè)實(shí)驗(yàn)：把小鬧鐘放在空紙盒上，它的滴嗒聲就會(huì)加強(qiáng)。

　　這個(gè)道理很簡(jiǎn)單：小鬧鐘的滴嗒聲引起了盒子里空氣的振動(dòng)，使聲音加強(qiáng)了。

　　明代的《長(zhǎng)物志》一書記載說，當(dāng)時(shí)有的古琴家在琴室的地下埋一口大缸，缸里還掛上了一口銅鐘，在缸上彈琴，那琴聲尤其宏亮悅耳。

　　“缸”琴的秘密也為演戲的人所注意，我國(guó)古代劇場(chǎng)的舞臺(tái)下常常要埋幾口缸。北京故宮暢音閣下，挖有五口井，舞臺(tái)上發(fā)出的“暢音”宏亮而圓潤(rùn)，有余音繞梁的效果。

　　缸上彈琴就是利用共鳴來加強(qiáng)演奏效果的，那缸就是一種共鳴器，也可以叫做共鳴箱。

　　各種樂器都有共鳴器，我們自己動(dòng)手做的紙盒六弦琴也不例外。那個(gè)空紙盒就是共鳴器，皮筋振動(dòng)后，引起盒內(nèi)空氣的共鳴，加強(qiáng)了樂器的聲響。

　　用兩個(gè)手指撐開一個(gè)皮筋，用另一只手去彈它。你會(huì)感覺到皮筋在劇烈地振動(dòng)，但是，它并沒有發(fā)出較強(qiáng)的聲音。同樣是這根皮筋，把它套在紙盒上，就成了“紙盒琴”。

　　拿一把調(diào)好弦的胡琴，拉幾下，聽聽有多響。然后把胡琴上的琴碼取下來，換上一支能橫跨琴筒的直木棍。木棍不能壓著琴筒的蒙皮。再拉幾下，聽！那聲音弱多了。如果請(qǐng)一位同學(xué)去摸蒙皮，他就會(huì)發(fā)現(xiàn)，有琴碼時(shí)蒙皮振動(dòng)得很強(qiáng)，用木棍隔開時(shí)，蒙皮振動(dòng)得很弱。

　　琴弦是琴的發(fā)聲體，它們通過彈撥或摩擦而振動(dòng)發(fā)聲。但是弦很細(xì)，與周圍空氣的接觸面積很小，它再?gòu)?qiáng)烈地振動(dòng)，也擾動(dòng)不了多少空氣，所以它發(fā)出的聲音不會(huì)很強(qiáng)。把弦的振動(dòng)通過琴碼傳給蒙皮，再引起腔體里空氣的振動(dòng)，情況就不同了。蒙皮與空氣的接觸面很大，蒙皮一振動(dòng)能擾動(dòng)許多空氣，這樣就把聲音“放大”了。琴碼是不可缺少的角色，被人稱為“聲橋”。胡琴下邊的蒙皮和腔體，被人們稱為“共鳴箱”，其實(shí)，它的放大作用并不都是依靠共鳴達(dá)到的。從物理學(xué)角度來分析，只有當(dāng)共鳴箱體的固有頻率和弦的頻率合拍時(shí)，才能發(fā)生共鳴。

　　當(dāng)然，有些樂器的共鳴箱確實(shí)是靠共鳴作用來放大聲音的。清脆悅耳的木琴，每個(gè)音條下邊都有個(gè)共鳴筒，筒內(nèi)的空氣柱和相應(yīng)的音條發(fā)生共鳴，敲打起來能達(dá)到“大珠小珠落玉盤”的奇妙效果。

　　不光樂器需要共鳴箱，許多音響設(shè)備都需要類似的助音箱。

　　我們?cè)侔训梧�響的小鬧鐘放在大小不同的各種盒子、箱子、罐子上，仔細(xì)聽那滴嗒聲，你會(huì)聽出它們略有不同。

　　樂器的共鳴箱不僅有放大作用，而且兼有改善樂器音色的作用。琴弦振動(dòng)，琴匣除了隨弦的頻率振動(dòng)之外，還發(fā)出泛音，并且改變?cè)瓉硐业幕�音和各個(gè)泛音之間的強(qiáng)度比。例如音箱的固有頻率在低音范圍，演奏到某些音調(diào)時(shí)，由于共鳴的作用，泛音可以很強(qiáng)，使音色優(yōu)美動(dòng)聽。從這個(gè)角度來看，它真不愧是“共鳴箱”。

　　1980年11月，在美國(guó)紐約舉行了第四屆國(guó)際提琴制作比賽和展覽會(huì)。世界各國(guó)的提琴制作家和演奏家聚集在一起，對(duì)參加比賽的304件提琴進(jìn)行評(píng)審。我們中國(guó)第一次參加這場(chǎng)比賽，但是，我國(guó)廣東樂器廠生產(chǎn)的《紅棉》牌小提琴在評(píng)比中名列前茅，獲得了音色金牌！

　　中國(guó)小提琴得到金牌，使許多國(guó)家為之震驚。小提琴是西方樂器，誕生在意大利。著名的意大利古代提琴制作家斯特拉第瓦利制作的小提琴音質(zhì)優(yōu)美，三百年來西方各國(guó)的大師一直在模仿這種意大利古琴，奇怪的是，無論模仿得多么維妙維肖，在音響效果上總是大為遜色。

　　我國(guó)制作和研究小提琴是在新中國(guó)成立以后才開始的。我國(guó)的科研人員在五十年代末就利用電聲技術(shù)對(duì)小提琴進(jìn)行測(cè)試，1975年以后又應(yīng)用最新的全息攝影技術(shù)對(duì)小提琴進(jìn)行研究，對(duì)共鳴箱琴板材料的弧度和厚度的變化規(guī)律有了較深刻的認(rèn)識(shí)。“紅棉”牌小提琴的主制者陳錦農(nóng)同志在嚴(yán)格模仿意大利古琴的基礎(chǔ)上，使我國(guó)的小提琴工藝細(xì)致工整，線條豐滿流暢，音質(zhì)華麗豪放，音響均勻，遠(yuǎn)傳力強(qiáng)，達(dá)到了高水平。國(guó)外報(bào)刊在評(píng)論中國(guó)小提琴獲金牌時(shí)說：“雖然不會(huì)有另一個(gè)比得上A·斯特拉第瓦利制琴大師了，但是誰知道在象中國(guó)這樣的地方會(huì)出現(xiàn)什么奇跡呢？”（引自1980年11月30日《星期日環(huán)球報(bào)》）

　　1983年7月，我國(guó)北京提琴?gòu)S制作的小提琴，又在德國(guó)提琴協(xié)會(huì)舉辦的首屆卡賽爾國(guó)際制作比賽中獲得了音質(zhì)金獎(jiǎng)。奇跡不斷發(fā)生著。

　　是的，在中國(guó)還會(huì)出現(xiàn)奇跡。中國(guó)不但要有象“緹室”那樣的古代奇跡，更要有象金獎(jiǎng)小提琴這樣的當(dāng)代奇跡。這些奇跡的創(chuàng)造，必須依靠科學(xué)，依靠掌握科學(xué)的人，依靠那些不怕艱險(xiǎn)勇于創(chuàng)新的人！

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