Источники и приемники звука

Источники звука. В настоящем параграфе сперва (1—10) идет речь об источниках звука, служащих для описанных ниже опытов по акустике. Далее (11—15) описаны источники звука, интересные с точки зрения процессов, вызывающих звук.

Предварительно даются краткие сведения об обозначениях музыкальной акустики.

1. Названия интервалов и соответствующие им отношения частот:

2) Названия и обозначения нот, составляющих музыкальную гамму :

Рис. 1. Клавиатура рояли и название октав

Ноты, на полтона более высокие, обозначаются прибавкой is (например нота на полтона выше f обозначается fis); ноты, на полтона более низкие, обозначаются прибавкой es (например des).

3. Названия и обозначения октав. На рисунке 1 показана клавиатура рояля с указанием названий октав. Мы будем употреблять следующие способы обозначения нот различных октав:

На рисунке 2 показаны обозначения нот A₁ А, а, а₁ a₂ .

4. Физический и музыкальный строй гаммы. В физическом строе различным нотам соответствуют следующие частоты:

Приборы по музыкальной акустике (камертоны, резонаторы Гельмгольца и т. п.) строятся обычно на частоты физического строя. В музыкальном строе основной нотой считается a₁ (la первой октавы). Согласно стандарту ОСТ 7710, частота, соответствующая ноте а₁, должна равняться 440 гц. Камертоны, дающие a₁ и служащие для настройки, должны давать эту частоту при 20° С. Отметим, что до введения этого стандарта камертоны а₁ строились на частоту 435 гц, Приводим таблицу частот, соответствующих различным нотам рояля или пианино (так называемая темперированная гамма) при настройке а₁ на частоту 435 гц и 440 гц (числа округлены до 1 гц):

3. Камертон. В физическом кабинете надо иметь пару простых камертонов, употребляемых для настройки музыкальных инструментов: lа первой октавы (a₁) и do второй стройки, октавы (с₂) (рис. 3).

Для демонстрации и для практических работ такие камертоны мало пригодны вследствие малой мощности и быстрого затухания. Для этих целей нужны камертоны более массивные (масса 100 — 300 г). Обычно они монтируются на так называемых резонансных ящиках (рис. 4).

Рис. 4. Камертоны на резонансных ящиках: а — для низких тонов; b — для высоких тонов.

Резонансные ящики бывают открытые с одной стороны (рис. 4, а) или с двух сторон (рис. 4, b), В первом случае длина внутренней полости ящика камертона приблизительно равна четверти длины звуковой волны в воздухе для данного камертона. Во втором случае она приблизительно равна половине длины волны.

Резонансные ящики обычно снабжаются войлочными или резиновыми подставками (с целью избежать передачи звука столу, на котором они помещены).

Значение резонансного ящика у камертона можно показать, возбудив камертон, снятый с резонансного ящика, или закрывая отверстие ящика рукой. В этих случаях звук заметно слабеет. Кроме усиления звука, резонирующая полость действует подобно рупору, направляя воздушные волны преимущественно в одну сторону.

Передача колебаний от камертона к резонансному ящику совершается посредством ножки камертона. Дело в том, что при колебаниях камертона ветви его то сближаются, то удаляются (рис. 5). При этом ножка камертона то поднимается, то опускается и вследствие этого заставляет дрожать верхнюю стенку резонансного ящика. Вследствие большой массивности ножки амплитуда ее колебаний значительна меньше, чем амплитуда концов ветвей камертона.

Рис. 5. Схема колебаний камертона (основной тон): КК—узлы.

В физический кабинет следует прежде всего приобрести пару камертонов на ящиках, настроенных в унисон на тон а₁ или с₂. К ним прилагаются обычно грузики (рис. 6), которые при помощи винта могут быть закреплены на любой высоте на одной из ветвей камертона (в случае отсутствия грузика его можно заменить коротким отрезком толстостенной резиновой трубки, с таким внутренним диаметром, чтобы он с некоторым трудом надевался и передвигался но ветви камертона).

Кроме двух камертонов, настроенных в унисон, желательно иметь несколько камертонов различной высоты (с₂, d₂ и т. д.) для опытов с резонаторами Гельмгольца и др.

Возбуждать колебаний камертона можно ударом билки или посредством смычка. Камертоны с тонкими ветвями, употребляемые для записывания колебаний, можно возбуждать, сближая их ветви (пальцами) и отпуская их. Недопустимо ударять камертоны о твердые, в особенности о металлические предметы. При длительном бездействии полезно с целью предохранения от ржавления смазывать камертоны вазелином. Маленькие камертоны для настройки музыкальных инструментов возбуждают, ударяя их о колено.