神奇的單弦琴

生活科學趣談

第一次看到在越南的水上木偶戲表演這種單絃琴時大為震驚,樂師只使用一條弦的樂器要如何演奏如此複雜的旋律呢?沒想到這種神奇的樂器台灣也有,這張照片拍攝自淡水捷運站前的表演廣場(拍攝者:張瓊瑤老師)。先來看一段表演的影片:

剛開始時,表演者的右手只彈在弦的某一固定處,然後由左手操縱搖桿來改變弦的張力,藉此來改變音高,這是中學物理所提及的「頻率正比於弦張力的平方根」所造成。但是從影片2分鐘以後,表演者是藉由右手彈奏在弦的不同位置處來發出不同的音高,這是怎麼辦到的呢? 因為吉他如果僅靠不同的撥弦位置時,應該是無法改變音高的,這種方式僅能改變音色,也就是基頻與泛音響度比例不同而已。這個有趣的問題可仔細觀察琴師的右手下端是否有接觸到琴弦就能恍然大悟了~

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這件樂器若不藉由搖桿或壓弦位置來改變音高,弦上有左右對稱的5處諧振點,撥弦在這些位置時也會有增強某些泛音的效果,這就如同吉他的人工泛音 Pinch harmonics。

同場加映:銅線樂器

精采的電磁感應示範實驗,堪稱融合科學與藝術的完美演出。藉由銅線切割磁力線時所產生的感應電動勢,將弦線的振動以交流電壓的形式輸入擴音機中,從而播放出聲音;改變音調則是藉由左手握著的金屬來扮演吉他滑棒的功能

至於主持人提及這是電吉他的原理則描述得不夠精確,因為電吉他的拾音器中具有線圈,而這位物理老師示範的裝置並無線圈。並且電吉他的弦線必須是具有鐵磁性之鋼線,銅線就不行。拾音器是藉由鋼線靠近磁鐵附近時,由於鋼線會暫時帶有磁性,因此就會增強了下方漆包線圈內的磁場強度,藉由弦的靠近與遠離就能在線圈內產生變動的磁場。這種拾音機制就類似於動圈式麥克風,黑膠唱片機的唱頭裡面就具有這種構造,只不過麥克風是線圈動,而唱頭則是磁鐵動。但不管是誰動,只要封閉線圈內的磁通量(磁力線數目)發生變化就會產生感應電流。

手邊若有強力磁鐵與擴音機的朋友,不妨試著來場電磁感應秀吧~