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共鳴箱是藉由共振來增強聲音的響度?

真相追追追

在中小學的教科書中說到聲音的共鳴時,幾乎一定會提到「共鳴箱」,並說明共鳴箱能放大音量的原理是「許多樂器都會加裝共鳴箱來增強聲音的響度,這是因為兩個發音體若產生的頻率是相同的,彼此就會有共鳴現象」。剛才搜尋了國內知名的物理討論區,則看到這麼一段對話~

提問者:音叉的”共鳴箱”可使音叉發出的聲音與之產生”共鳴”,那麼吉他的共鳴箱是如何跟不同頻率的音調產生共鳴?

版主回答:若音箱自然頻率與音叉或弦線的頻率相同時效果最好,但是音箱自然頻率與音叉頻率不同時,依舊可以產生共鳴。

雖說網路上的錯誤資訊比比皆是,但這個堪稱國內權威的物理論壇所提供的資訊也未必十分正確。其實追根究底要怪教科書,因為台灣從小考試就是要求與課本提供的標準答案相同才是正確的。但是如果課本上的知識是錯誤的呢?那麼會不會當初那位考100分的學生有朝一日為人師表時,就會繼續傳遞這樣的錯誤知識呢?

共鳴即是聲音的共振,【共鳴箱利用箱體與箱內空氣柱跟音叉產生共振來增強音量】這樣的解釋不夠精準,實際上是音箱的受迫振動才正確。另外,由於弦樂器是以弦的振動來發聲,但是弦樂器的弦很細,表面積很小,因此它們的振動不足以使周圍空氣強烈振動起來,亦即其向周圍空氣發散的聲音很弱,難以將樂音直接送入人耳。因此為了增強空氣分子的振動,才會將弦扣在板或盒上,當樂器上的弦振動起來時,離弦非常近的“共鳴箱”就會隨之做受迫振動,這種強迫性的振動頻率等於弦的振動頻率(但不必等於箱體的自然頻率),整個木板振動就能提高發聲體與空氣分子碰撞的接觸面積,從而提高了向周圍空氣輻射聲能的效率,這就是“共鳴箱”的作用。

其次,“共鳴箱”的固有頻率是一定的,如果弦要與之發生共振,弦的振動頻率就必須等於其固有頻率才行,但是吉他弦在不同粗細、不同張力、不同把位之下所發出的頻率是變化多端的。甚至音調沒有調的很精準的情況下,“共鳴箱”也能起放大音量的效果,“共鳴箱”不可能都跟所有的頻率都產生共振。所以千萬不要再說【共鳴箱是藉由共振來增強聲音的響度】,實際上是受迫振動居多,振幅也會比共振時的振幅還小。所以「共鳴箱」這個錯誤的名詞請不要再用了,應該改為「音箱」才是。

另外,由於使用音箱可以放大音量,請思考音量增強的能量從何而來?