《劉賓客嘉話錄》中記載,唐朝時(shí)洛陽有座寺廟,屋里的銅磬每天自己會(huì)發(fā)出低沉的聲音,老和尚疑聲響為妖怪,時(shí)間一長(zhǎng),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(gè)時(shí)候前殿的齋鐘響了,磬也跟著自鳴。曹紹夔笑著對(duì)老和尚說:“明天你請(qǐng)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?!崩虾蜕忻靼缀蠓浅8吲d,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(gè)頻率相同的物體,一個(gè)物體振動(dòng)發(fā)聲時(shí),另一個(gè)物體也隨之振動(dòng)發(fā)聲的現(xiàn)象。我們可以利用身邊的器材做個(gè)小實(shí)驗(yàn)來親身體驗(yàn)一下。
實(shí)驗(yàn)器材:相同的高腳杯兩只、礦泉水、量筒、一根頭發(fā)絲。
實(shí)驗(yàn)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(shí)觀察頭發(fā)絲會(huì)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(shí)驗(yàn),觀察頭發(fā)絲的變化。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:高腳杯中裝等量水時(shí),頭發(fā)絲在振動(dòng);裝不等量水時(shí),頭發(fā)絲不動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)說明:物體可以共振。大自然中每個(gè)物體都有固定的自然頻率,發(fā)生共振的兩個(gè)物體,它們的固有頻率一定相同或成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。當(dāng)用手指蘸水摩擦杯口時(shí),高腳杯及盛的水由于振動(dòng)發(fā)聲,它們?cè)谡駝?dòng)的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生聲波,聲波向外傳播時(shí)會(huì)激起別的物體振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)的頻率接近或達(dá)到高腳杯的固有頻率時(shí),另一只高腳杯會(huì)容易發(fā)生共振(或共鳴),對(duì)外表現(xiàn)就是帶動(dòng)了杯沿上的頭發(fā)絲振動(dòng)。不發(fā)生共振的兩個(gè)物體,就不會(huì)有這種表現(xiàn)。
共振帶來很多危害。比如說,大隊(duì)人馬整齊的腳步聲可能會(huì)引起橋梁倒塌,高山上大喊一聲還可能會(huì)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(dòng)的頻率。讓過橋的大隊(duì)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(shí)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(shí),食物中的水分子做受迫振動(dòng),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(shí),請(qǐng)你多觀察、多動(dòng)手、多思考,希望將來有一天你也能用自己掌握的知識(shí)去捉“妖”。