《劉賓客嘉話錄》中記載,唐朝時洛陽有座寺廟,屋里的銅磬每天自己會發(fā)出低沉的聲音,老和尚疑聲響為妖怪,時間一長,竟嚇得生病了。找來有法術(shù)的人用許多方法禁止它鳴響,但最終也不能使其停止。曹紹夔與老和尚是好朋友,來看望他,正好那個時候前殿的齋鐘響了,磬也跟著自鳴。曹紹夔笑著對老和尚說:“明天你請我喝酒吃飯,我?guī)湍阕窖??!贝稳?,老和尚?zhǔn)備了豐盛的酒菜,曹公酒足飯飽之后,從袖中抽出一把銼刀,銼了幾下,磬果然不再自鳴了。老和尚一再追問其道理,曹紹夔說:“此磬和前殿齋鐘的音調(diào)相同,發(fā)生了共鳴。”老和尚明白后非常高興,病也隨之好了。
什么是共鳴呢?共鳴現(xiàn)象在物理學(xué)上也叫共振,是指兩個頻率相同的物體,一個物體振動發(fā)聲時,另一個物體也隨之振動發(fā)聲的現(xiàn)象。我們可以利用身邊的器材做個小實驗來親身體驗一下。
實驗器材:相同的高腳杯兩只、礦泉水、量筒、一根頭發(fā)絲。
實驗步驟:1.用量筒向兩只高腳杯中注入等量的礦泉水,并在其中一只高腳杯上放一根頭發(fā)絲;
2.頭發(fā)絲放好之后,用食指蘸水,在另一只高腳杯上沿勻速摩擦,直到聽到“嗡嗡”的刺耳聲為止,同時觀察頭發(fā)絲會有什么變化;
3.改變其中一只高腳杯中的水量,重復(fù)上述實驗,觀察頭發(fā)絲的變化。
實驗現(xiàn)象:高腳杯中裝等量水時,頭發(fā)絲在振動;裝不等量水時,頭發(fā)絲不動。
實驗說明:物體可以共振。大自然中每個物體都有固定的自然頻率,發(fā)生共振的兩個物體,它們的固有頻率一定相同或成簡單的整數(shù)比。當(dāng)用手指蘸水摩擦杯口時,高腳杯及盛的水由于振動發(fā)聲,它們在振動的同時會產(chǎn)生聲波,聲波向外傳播時會激起別的物體振動。當(dāng)振動的頻率接近或達(dá)到高腳杯的固有頻率時,另一只高腳杯會容易發(fā)生共振(或共鳴),對外表現(xiàn)就是帶動了杯沿上的頭發(fā)絲振動。不發(fā)生共振的兩個物體,就不會有這種表現(xiàn)。
共振帶來很多危害。比如說,大隊人馬整齊的腳步聲可能會引起橋梁倒塌,高山上大喊一聲還可能會引起雪崩。那怎么改變呢?古代曹紹夔消除共振的方法是用銼刀銼磬,通過改變質(zhì)量進(jìn)而改變物體振動的頻率。讓過橋的大隊人馬腳步不再統(tǒng)一,在高山上不大聲喊叫都可以消除共振。此外,還可以采用加塑料泡沫或布簾的辦法,使聲音在碰到這些柔軟的物體時被吸收掉。
當(dāng)然,生活中也能利用共振,如弦樂器中的共鳴箱、無線電中的電諧振等。在微波爐內(nèi)加熱食品時,食物中的水分子做受迫振動,發(fā)生共振,將電磁輻射能轉(zhuǎn)化為熱能,從而使食物的溫度迅速升高。
生活中有很多物理知識,請你多觀察、多動手、多思考,希望將來有一天你也能用自己掌握的知識去捉“妖”。