聲音不但有強弱,而且有高低。聲音的高低程度叫做音調。不同的音調是怎樣產生的呢?讓我們先做個小實驗。

找一張舊年曆卡片(或者有彈性的硬紙板),一輛自行車。把自行車支起來,一隻手轉動自行車的腳踏板,另一隻手拿著硬紙片,讓紙片的一頭伸到自行車後輪的輻條中。先慢慢轉,這時可以聽到紙片的“軋軋”聲;再加快轉速,紙片發出的聲調就會變高;當轉速達到一定程度時,紙片就會尖叫起來了。

很明顯,紙片音調的變化,是和紙片每秒鍾振動的次數有關係:車輪旋轉比較慢的時候,同一時間內紙片跟車條的接觸次數比較少,也就是說,每秒鍾紙片振動的次數比較少。反過來,車輪轉得快時,紙片每秒鍾振動的次數就多了我們把振動著的物體在1秒鍾裏完成全振動的次數叫做頻率。

頻率的單位叫赫茲(簡稱赫),也叫周/秒(讀作“周每秒”)。鋼琴最低音的頻率是27赫茲,最高音的頻率是4000赫茲,它包含了這麼廣的頻率範圍,當然能演奏豐富多彩的樂曲了。

人講話的音調也有高低。成年男子的聲帶長而厚,基本振動頻率低,隻有100~300赫茲;女子的聲帶短而薄,基本振動頻率比較高,一般是160~400赫茲,所以女子說話的音調都比男子高一些。兒童的聲帶比較短薄,童音音調比較高。少年的聲帶正在發育,都有一段“變音”的時期,在這個時期時期應注意保護聲帶。

勤勞的蜜蜂用440赫茲的頻率飛出去采蜜,當它們滿載而歸的時候,翅膀振動的頻率降到330赫茲,有經驗的養蜂人聽到蜜蜂的“歌聲”,就能知道它們是否采到了蜜。

人對於高音和低音的聽覺有一定的限度,頻率過高和頻率過低的振動都不能引起聽覺。大多數人能聽到的聲音頻率範圍在20~20000赫茲之間。頻率低於20赫茲的叫次聲,頻率高於20000赫茲的叫超聲。

有的動物能聽到或發出超聲,狗卻能聽到38000赫茲的超聲,蝙蝠能發出和聽到25000~70000赫茲的超聲。蝙蝠就是利用超聲波來“看”東西的。

有的動物則能聽到次聲。老鼠就能聽到16赫茲及以下的次聲,當海洋裏發生大風暴潮和海嘯的時候,次聲登陸了,人聽不到,老鼠卻聽到了,它們預感到了危險,就會成群結隊地逃跑。

音調的高低和聲源的構造有著密切的關係,固體聲源是這樣,氣體和液體的聲源也同樣如此。

當你往暖水瓶裏灌開水時,你聽到的聲音會隨著灌水的情況發生變化:開始音調低,慢慢音調就高了,等到快灌滿時音調最高。這就是暖水瓶的歌聲。

暖水瓶唱歌的道理很簡單:灌水的時候,瓶裏的空氣受到振動,發出聲音,這部分空氣就是聲源。開始的時候,裏邊的空氣多,空氣柱長,它振動起來比較慢,頻率低,發出的音調也就低了。水越灌越多,空氣越來越少,空氣柱越來越短了。短空氣柱和短琴弦一樣,是急脾氣,振動得快,頻率高,音調也就變高了。

找一個細口瓶做實驗更能說明這個原理:

往細口瓶裏灌進水,讓它將滿未滿。用嘴向瓶口裏吹氣,細口瓶會發出音調比較高的叫聲。把水倒出一些,再吹,那音變低了;再倒出水,聲音更低。如果把水倒光,那瓶子的歌聲就非常低沉了。

很明顯,小瓶裏空氣柱的長短決定著它振動的頻率。

知識點

聲帶

聲帶,又稱聲壁,發聲器官的主要組成部分。位於喉腔中部,由聲帶肌、聲帶韌帶和黏膜三部分組成,左右對稱。聲帶的固有膜是致密結締組織,在皺襞的邊緣有強韌的彈性纖維和橫紋肌,彈性大。兩聲帶間的矢狀裂隙為聲門裂。

發聲時,兩側聲帶拉緊,聲門裂縮小,甚至關閉,從氣管和肺衝出的氣流不斷衝擊聲帶,引起振動而發聲,在喉內肌肉協調作用的支配下,使聲門裂受到有規律性的控製。故聲帶的長短、鬆緊和聲門裂的大小,均能影響聲調高低。成年男子聲帶長而寬,女子聲帶短而狹,所以女子比男子聲調高。青少年14歲開始變音,一般要持續半年左右。

延伸閱讀

笛子的音調與什麼有關

你吹過笛子嗎?笛子雖然沒有弦,卻有一條看不見的空氣柱。這條空氣柱受到外力吹動的時候,它就會按一定的頻率振動發出聲音。改變空氣柱的長度就能發出不同的聲調。你把嘴唇放在吹口上,用一股又扁又窄的氣流去吹動笛子裏的氣柱,笛子就唱歌了。把笛子的6個孔全堵上,笛子裏的空氣柱最長,發出最低的一個音,如果你把離吹口最遠的一個孔放開,空氣柱就減短了一截,笛子的音調就高一些。吹笛子的人不斷地堵住或者放開笛子上的氣孔,改變裏邊空氣杠的長短,就能演奏出優美的樂曲。

笛子的音調不但和氣柱的長短有關,而且和演奏者吹氣的狀況有關。原來一個低音do,指法不變,運用“超吹”的奏法,可以發出高音do。