物理和音樂的聯繫

　　音樂與物理

一、音樂與物理學的關係

音樂的產生，也就是音樂聲源，如弦振動、簧振動、膜板體振動、人的歌唱以及電振盪等屬物理聲學問題，音樂在各種場合的傳播涉及聲的反射、折射、繞射、吸收和隔聲等也是物理內容。

1．音調高低與發聲體的關係

聲音是人們最熟悉的現象之一，人們不僅在生活中已經積累了大量與聲音的音調有關的感性認識，而且在科學中也學習過了與聲有關的常識。儘管有這些前期經驗與常識，但也許人們並不是很清楚音調的高低、頻率與物理結構的關係，對與音調有關的許多生動有趣的現象也不甚瞭解。

在生活中這樣的現象數不勝數。一把吉他，以一根弦為例，右手輕輕撥動一下，然後左手中指向右手這個方向移動，並按住琴絃，再彈一下，結果可以聽出，音調變高了，説明：振動的琴絃變短了，那麼振動起來就明顯快了，所以音調會變高。仍然舉一根琴絃，在不斷撥動時，將它變鬆，也能聽出音調變低了，説明：音調還跟琴絃的鬆緊有關係。最後，我舉兩根琴絃，相繼撥動，可以觀察出在振動部分的長度，鬆緊一樣的情況下，琴絃的粗細不同，則音調也不同。綜上所述，音調的高低與發聲體的粗細、長度、鬆緊等有關係。

2．音調與聲波的頻率關係

音樂的物理實質是振動的傳播，振動由強弱、頻率、時間等要素構成。反 映到主觀聽感上，又有音調、響度、音色和時值等要素。而這些要素的 匯合又形成了高一層次的旋律、節奏、和絃、曲式等。這些高一層次的 要素又進一步形成了不同的音樂風格和體裁。又如物理學的各個分支也 無不由一些基本物理量匯合而成。

音調與聲波的頻率有關，兩者成對數關係。

音色主要由聲波的頻譜結構及其模擬波形決定；響度主要與聲音的振動幅度有關。不同的音源發出同一音符時，其基音相同，但諧波成份及其幅度各異，頻譜及波形不同。 人耳對聲音音調的感覺主要與聲音的頻率有關，但不成正比，具有對數關係。事實上，人耳的聽覺是複雜的，人對聲音音調的感覺還與聲音的聲壓級有關。音調的高低，也就是我們常説的音準，由聲音振動的基頻頻率決定的，稱為“絕對音高”。大家在聽

音樂會時可以見到，演出開始前，所有的樂手都要校一下音，為的.就是使整個樂隊的所有樂器都是使用相同的音高標準。

3．音樂的立體感

人們的感官對周圍世界的感知是立體的，這一點無論是視覺、聽覺、 觸覺、嗅覺等都是這樣。人們可以看到、聽到、聞到、摸到前後左右上 下來自不同方向的信息。但是，究竟是什麼原因可以使你能辨別出方向 的呢？立體聲唱片、錄音磁帶、耳機等，我們已 經聽得多見得多了。這都是利用從某一個聲源發出的聲音，傳到人 的耳朵裏時，如果聲源不在正前方，則聲音到達左、右耳的時間及強弱 會有一定的差別，這種差別被人耳接收就能分析出聲源在什麼方向 和位置。利用這種“雙耳效應”，我們通過錄音技術錄下聲響，然後用兩個 或幾個音箱播放出來，使人們聽起來好像音箱之間有一個聲源在發聲。 這個假想的實際上不存在的聲源就叫作“聲像”。當我們 聽立體聲廣播、立體聲唱片中的一個管絃樂隊演奏時，你可以感到大提 琴在你的右前方，小提琴在你的左前方，而小號卻在中間；對於電 聲樂隊，你也可以很明顯地感覺出主奏樂器來自不同的方向；聽重唱， 你可以清楚地分辨出左、右聲道中分別播出的各自的高聲部和低聲部。

因此，立體聲的優點不僅僅是有真實感、臨場感、空間感，而且由於把 聲像分離了或改變了位置，就會使你聽覺具有層次感，而且可以壓低噪 聲。