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【管乐器】管乐器的发音原理

要了解吹管振动的物理原理——[b]驻波[/b]，我们先来看一个实验。图[font=Times New Roman]7-2[/font]是个测定声速的实验，这里只描述实验现象：喇叭的频率是可调节的，只有频率调节到特定值，水面上的特定位置才会产生喷泉，此时声波在水管中形成驻波。
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[align=center][/align][img=401,89]http://orchestra.elephantbase.net/figure_7_2.gif[/img]
　 [align=center][/align]　驻波实验
　 　　管乐器的原理是一样的，簧片的振动必须达到特定频率，管腔中才会形成驻波，这种现象称为共振。除了单簧管和封闭管[font=Times New Roman]([/font]如排箫和吹瓶[font=Times New Roman])[/font]外，几乎所有吹管的共振条件都是： 　 [align=center][/align][img=198,43]http://orchestra.elephantbase.net/section_7_3a.gif[/img]
　 　　这个共振条件称为[b]偶数共振条件[/b]，单簧管和封闭管则符合[b]奇数共振条件[/b]： 　 [align=center][/align][img=240,43]http://orchestra.elephantbase.net/section_7_3b.gif[/img]
　 　　形成驻波时，如果管的两端振动强度都达到最大[font=Times New Roman]([/font][b]波腹[/b][font=Times New Roman])[/font]或最小[font=Times New Roman]([/font][b]波节[/b][font=Times New Roman])[/font]，那么频率满必须足偶数共振条件，大多数管的两端都位于驻波的波腹。反过来，如果管的一端是波腹，另一端是波节，那么频率必须满足奇数共振条件，单簧管的吹嘴[font=Times New Roman]([/font]哨片[font=Times New Roman])[/font]是波节，管口是波腹，而排箫和吹瓶的吹嘴[font=Times New Roman]([/font]它们属于气簧[font=Times New Roman])[/font]是波腹，管底是波节。 　　单簧管和萨克斯管的哨片都是单层哨片，不同之处在于，单簧管的哨口是筒型的，萨克斯管的哨口是锥型的，它们的略微差异使得哨片和管腔发生本质上的变化。单簧管的哨片振动幅度小，形成驻波时位于波节，产生奇数共振，萨克斯管的哨片恰好相反，所以它产生偶数振动[font=Times New Roman]([/font]见图[font=Times New Roman]7-3)[/font]。 [align=center][table][tr][td][align=center][img=349,48]http://orchestra.elephantbase.net/figure_7_3a.gif[/img][/align][/td][td][align=center][img=349,48]http://orchestra.elephantbase.net/figure_7_3b.gif[/img][/align][/td][/tr][tr][td][align=center]单簧管的驻波示意图[font=Times New Roman]([/font]第二泛音[font=Times New Roman])[/font][/align][/td][td][align=center]萨克斯管的驻波示意图[font=Times New Roman]([/font]第二泛音[font=Times New Roman])[/font][/align][/td][/tr][/table][/align][align=center]偶数共振条件和奇数共振条件[/align]　　浮动簧的振动频率只要接近管的某个共振频率，就会和吹管发生[b]共振[/b]，产生驻波。所以决定簧片频率因素的实际上是管的共振频率，即管的有效振动长度。根据公式，吹管有多个共振频率，演奏者除了通过改变管的有效振动长度外，还要通过改变簧片的状态来选择哪个共振频率，例如改变气流的大小，改变嘴唇或哨片的松紧等，这可以通过嘴形、气息和吹管上的八度开关来实现。当然，如果簧片的振动频率与管的共振频率相差太大，就不可能发生共振。

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