科学家的故事——看得见的声音

在科技馆暂停开放的这段时日，宅在家里的领导员老师们，纷纷录制了“讲述科学家的故事”以及“居家科学小实验”的短视频。纵然线下不能开馆，线上的科普学习可是一样都不能落下呢~

上周领导员老师与我们分享了

爱迪生与特斯拉这两位天才之间的电流之争

这次我们来认识一位将声音可视化的物理学家

，

恩斯特·克拉德尼

德国物理学家。

算出有关声音流传的数量关系的第一小我私家，因此被誉为“声学之父”。

什么是声音可视化呢？快来看看下面这个超级酷炫的视频吧

克拉尼图形，又称“克拉德尼声音图案"。十八世纪，德国物理学家恩斯特·克拉德尼做过一个实验：他在一个小提琴上安放一块较宽的金属薄片，在上面匀称地撒上沙子。然后开始用琴弓拉小提琴，效果这些细沙自动排列成差别的漂亮图案，并随着琴弦拉出的曲调差别和频率的不停增加，图案也不停幻化和越趋庞大——这就是著名的克拉尼图形。

当薄板振动时，细沙会停留在没有振动发生的节线上，不在节线上的细沙会随着颠簸的振荡连续跳动，直到细沙弹跳到节线处，并停留在不会振动的节线上。细沙组成的图形随振动频率有纪律的变化，振动频率越高图形则越庞大。同时差别形状的板、差别点位的振动对图形的发生也有影响。

克拉尼板的形状可以是正方形、三角形、圆形，甚至小提琴或吉他形状的。中心有一个牢固约束，通常由钢或铝制成。当振动激励薄板时，驻波形成波节线模式，沙子聚集在这些线上，在差别音调下形成差别图案。

克拉尼图形现在常用在电声乐器如小提琴、吉他和大提琴的设计和施工上。20世纪以来，用于电子信号发生器，实现了更准确的可调频率驱动的扬声器。

在科技馆三楼

科学与实验展厅

有克拉尼图形演示仪器

通过结构力学仿真“瞥见”声音

声音可视化的应用领域很是广泛，例如室内家具摆放和充液管道分析。声音可视化甚至可以资助修建工程师设计音乐厅，使音乐厅的音响效果不会滋扰精湛的演奏。通过研究声音的变化、波形、波长、速度和其他特性，我们可以更好地明白如何利用和再现声音，以及在设计中思量声音的物理效应。

克拉尼板的应用不止于声音

只管如今许多声音可视化方法已经取代了克拉尼的技术，但科研人员仍然看到了它在物理现象研究方面的潜力。例如，物理学者倾向于认为波节线的粒子运动是随机的，因而无法控制。但研究人员已经证实，可以在克拉尼板上控制多个物体的运动。一个研究小组用激光取代小提琴弓来激励刚性薄膜，视察到小的振动物体也能发生类似的效果。然后，他们通过量子点阵将图形可视化。这一发现可能会催生出一种新型装置，该装置可资助在设计核质料屏蔽时探测到微小的重力异常。

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