轻抚吉他琴弦的背后,隐藏着怎样的物理声学知识?

发布网友发布时间：2022-05-14 15:50

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热心网友时间：2023-10-23 06:10

当你的手指抚过吉他的琴弦，沉浸在优美的旋律中时，你有没有想过手上的玩意儿是如何产生音符、节奏、旋律和音乐的呢？

当你拨弦时，琴弦产生了振动叫做驻波。

弦上的某些点叫做波节，完全不动，其他的点叫做波腹，来回振荡。

这个振荡通过琴颈和琴桥传递到琴身，琴身的细而有弹性的木头振动起来，将周围的空气分子搅动得聚集又分开。

这些连续的挤压产生了声波，吉他内部的声波大部分从洞中散播出来，它们最终传播到你的耳中，耳朵将它们翻译为电脉冲。你的大脑将它们转为声音，而声音的音调由压缩的频率决定。

快速振动的弦会让压缩聚得更拢，造成高音调的声音，慢速的振动产生低音调声音。

影响弦震动的频率的因素有四个，长度，张力，密度和厚度。

普通的吉他弦长度都相同，并且有相似的张力，但是密度和粗细不同。

粗一些的琴弦振动得越慢，所以弹出的音符音调低。

每次拨动琴弦的时候，其实是在创造好几个驻波。其中有第一个基波，能决定音高。

但是也有叫做泛音的波，它的频率是第一个波的好几倍。

所有的驻波合在一起就组成一个复杂的波，创造出浓厚的声音。

改变拨动琴弦的方式能影响你创造的泛音。

如果你在中间拨动琴弦，你听到的只有基波和奇数组的泛音波。

弦的中间有反节点，如果你在琴桥拨动琴弦，你听到的主要是偶数组的泛音的波和弦声。

我们所熟悉的西方音乐中的音阶，就是基于琴弦振动时的泛音。

当我们听到一个音符的振动频率正好是另一个音符的两倍时，它的第一个泛音它们听上去如此和谐，故而我们给它们分配了相同的字母，并且把它们之间的距离叫做一个八度。

音阶中剩余的音符都在一个八度中间分成十二个半音，它们的频率比前一个音符高2^(1/12)倍，这个因素决定品之间的距离。

每个品把琴弦的长度分成2^(1/12)，使频率随着每个半音增加。

没有品的乐器，比如小提琴，可以在每个音符之间有无数个不同的频率，但是给把握音调带来困难。

琴弦的数量和它们的调音的方式是根据我们的手的结构特制的。

吉他的形状和材料都不同，它们都可以根据振动的性质和声音改变。

同时拨动两个或者更多的琴弦，可以让你创造新的音波和其他的音效。

比如，当你同时弹奏两个频率相似的音符时，它们会共同创造一个振幅不停地起落的声波，创造出一种像脉动一样的效果，吉他手把这个叫做节拍。

电子吉他则可以创造更多的效果。

振动从琴弦开始，接下来拾音器把它们转换成电子信号，然后传送到扬声器，最后变成声波。

从拾音器到扬声器，有好多种方式处理声波，创造出失真，过速，“娃娃器”，延音，镶边等的效果。

如果你觉得音乐中的物理原理只是为了娱乐而已，那你大错特错的。

有些物理学家认为宇宙中的一切事物都是由一系列和声的“能量弦”组成的，这就是“弦”理论，

或许我们的现实世界，只是宇宙版吉他所弹奏出来的能量所构成。

显然，弦不只有我们所听到的那么简单。

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