2025年高考生活物理：弦樂器上的“空肚皮”

　　弦樂器上的“空肚皮”

　　找一個空木盒或空紙盒，拿一臺袖珍式半導體收音機，把收音機打開，先讓它在地面上唱歌，再讓它“站”在空盒子上唱歌，你會發現，后者的歌聲常常比前者優美動聽，聲音響亮。

　　拿滴嗒作響的小鬧鐘也可以做這個實驗：把小鬧鐘放在空紙盒上，它的滴嗒聲就會加強。

　　這個道理很簡單：小鬧鐘的滴嗒聲引起了盒子里空氣的振動，使聲音加強了。

　　明代的《長物志》一書記載說，當時有的古琴家在琴室的地下埋一口大缸，缸里還掛上了一口銅鐘，在缸上彈琴，那琴聲尤其宏亮悅耳。

　　“缸”琴的秘密也為演戲的人所注意，我國古代劇場的舞臺下常常要埋幾口缸。北京故宮暢音閣下，挖有五口井，舞臺上發出的“暢音”宏亮而圓潤，有余音繞梁的效果。

　　缸上彈琴就是利用共鳴來加強演奏效果的，那缸就是一種共鳴器，也可以叫做共鳴箱。

　　各種樂器都有共鳴器，我們自己動手做的紙盒六弦琴也不例外。那個空紙盒就是共鳴器，皮筋振動后，引起盒內空氣的共鳴，加強了樂器的聲響。

　　用兩個手指撐開一個皮筋，用另一只手去彈它。你會感覺到皮筋在劇烈地振動，但是，它并沒有發出較強的聲音。同樣是這根皮筋，把它套在紙盒上，就成了“紙盒琴”。

　　拿一把調好弦的胡琴，拉幾下，聽聽有多響。然后把胡琴上的琴碼取下來，換上一支能橫跨琴筒的直木棍。木棍不能壓著琴筒的蒙皮。再拉幾下，聽！那聲音弱多了。如果請一位同學去摸蒙皮，他就會發現，有琴碼時蒙皮振動得很強，用木棍隔開時，蒙皮振動得很弱。

　　琴弦是琴的發聲體，它們通過彈撥或摩擦而振動發聲。但是弦很細，與周圍空氣的接觸面積很小，它再強烈地振動，也擾動不了多少空氣，所以它發出的聲音不會很強。把弦的振動通過琴碼傳給蒙皮，再引起腔體里空氣的振動，情況就不同了。蒙皮與空氣的接觸面很大，蒙皮一振動能擾動許多空氣，這樣就把聲音“放大”了。琴碼是不可缺少的角色，被人稱為“聲橋”。胡琴下邊的蒙皮和腔體，被人們稱為“共鳴箱”，其實，它的放大作用并不都是依靠共鳴達到的。從物理學角度來分析，只有當共鳴箱體的固有頻率和弦的頻率合拍時，才能發生共鳴。

　　當然，有些樂器的共鳴箱確實是靠共鳴作用來放大聲音的。清脆悅耳的木琴，每個音條下邊都有個共鳴筒，筒內的空氣柱和相應的音條發生共鳴，敲打起來能達到“大珠小珠落玉盤”的奇妙效果。

　　不光樂器需要共鳴箱，許多音響設備都需要類似的助音箱。

　　我們再把滴嗒響的小鬧鐘放在大小不同的各種盒子、箱子、罐子上，仔細聽那滴嗒聲，你會聽出它們略有不同。

　　樂器的共鳴箱不僅有放大作用，而且兼有改善樂器音色的作用。琴弦振動，琴匣除了隨弦的頻率振動之外，還發出泛音，并且改變原來弦的基音和各個泛音之間的強度比。例如音箱的固有頻率在低音范圍，演奏到某些音調時，由于共鳴的作用，泛音可以很強，使音色優美動聽。從這個角度來看，它真不愧是“共鳴箱”。

　　1980年11月，在美國紐約舉行了第四屆國際提琴制作比賽和展覽會。世界各國的提琴制作家和演奏家聚集在一起，對參加比賽的304件提琴進行評審。我們中國第一次參加這場比賽，但是，我國廣東樂器廠生產的《紅棉》牌小提琴在評比中名列前茅，獲得了音色金牌！

　　中國小提琴得到金牌，使許多國家為之震驚。小提琴是西方樂器，誕生在意大利。著名的意大利古代提琴制作家斯特拉第瓦利制作的小提琴音質優美，三百年來西方各國的大師一直在模仿這種意大利古琴，奇怪的是，無論模仿得多么維妙維肖，在音響效果上總是大為遜色。

　　我國制作和研究小提琴是在新中國成立以后才開始的。我國的科研人員在五十年代末就利用電聲技術對小提琴進行測試，1975年以后又應用最新的全息攝影技術對小提琴進行研究，對共鳴箱琴板材料的弧度和厚度的變化規律有了較深刻的認識。“紅棉”牌小提琴的主制者陳錦農同志在嚴格模仿意大利古琴的基礎上，使我國的小提琴工藝細致工整，線條豐滿流暢，音質華麗豪放，音響均勻，遠傳力強，達到了高水平。國外報刊在評論中國小提琴獲金牌時說：“雖然不會有另一個比得上A·斯特拉第瓦利制琴大師了，但是誰知道在象中國這樣的地方會出現什么奇跡呢？”（引自1980年11月30日《星期日環球報》）

　　1983年7月，我國北京提琴廠制作的小提琴，又在德國提琴協會舉辦的首屆卡賽爾國際制作比賽中獲得了音質金獎。奇跡不斷發生著。

　　是的，在中國還會出現奇跡。中國不但要有象“緹室”那樣的古代奇跡，更要有象金獎小提琴這樣的當代奇跡。這些奇跡的創造，必須依靠科學，依靠掌握科學的人，依靠那些不怕艱險勇于創新的人！

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