科學遊戲--聲音看得見

文與圖/許良榮 |2013.10.23
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圖一 圖/許良榮
圖二 圖/許良榮
圖/許良榮
圖/許良榮
圖/許良榮

聲音只能聽得到,既摸不到也看不到,為什麼許叔叔會說「聲音看得見」呢?別懷疑!跟著許叔叔介紹的方法操作,就有辦法「看」到聲音喔!

所需器材:紙筒(如洋芋片空筒)、塑膠袋、雷射筆、橡皮筋、膠帶、保麗龍、厚紙板或薄木板。

製作過程:

一、取一紙筒(使用愈大的紙筒,效果會愈明顯),將前後二端割掉,成為中空的紙筒。

二、將塑膠袋由袋口到底部切開,成為一片,再以橡皮筋或膠帶固定在紙筒開口前端。注意:必須盡量張開且平整的套緊,避免塑膠袋鬆鬆的。

三、取一小片鏡子(建議請玻璃店師傅切割),長寬尺寸不要超過一公分,然後以薄的雙面膠帶黏在已套上塑膠袋的紙筒開口中央。

四、取一厚紙板(薄木板亦可),長寬建議為20x30公分(或20x40公分,配合紙筒大小)。接著,將製作好的紙筒以橡皮筋套在板子末端,再將雷射筆固定在紙筒前端略微偏右側(偏左側亦可)。

五、調整雷射筆的高度與方向,讓雷射筆的光可以打到紙筒上的鏡子。高度可以墊高保麗龍或紙盒來作調整,最後以膠帶固定雷射筆。

六、製作完成之後,在紙筒的開口端發出聲音,就可以看到雷射筆反射的光點開始振動,光點的振動圖形會隨著聲音的變化而變化(圖二),相當多樣性而有趣!注意:操作時,建議不要以嘴巴發出聲音,而是用敲打(例如敲打紙盒)或是以樂器來發出聲音。因為嘴巴發出聲音時,是吹氣製造空氣氣流,進而推動塑膠袋的振動,如此會造成是吹氣的氣流影響振動,而非單純由聲音的空氣振動造成光點的振動。

討論時間:

一、鏡子的大小是否會影響光點的振動?

答:會!鏡子愈大,質量也愈大,在相同能量(聲音大小聲)的情形下,會造成光點的振動情形不明顯,因此鏡子不能太大。另外,有人會用鋁箔紙取代鏡子,雖然更簡便,但是鋁箔紙的反射效果不佳。

二、聲音的大小聲(響度)、高低音(音調)不同時,對於光點的振動情形,分別有何影響?

答:響度是聲音的「振幅」不同,愈大聲,振幅就愈大;而音調是聲音的「頻率」不同,音愈高,振動頻率就愈大。因此,聲音愈大聲會讓光點的振動幅度愈大;而音調愈高,會讓光點的振動愈快。為了要明顯看到光點的振動,建議製造大一點的聲音,比較有趣。

三、光點的振動幅度,除了大小聲之外,還有其他因素嗎?

答:有!雷射筆與鏡子的距離,還有與牆壁的距離都有關係。距離愈遠,反射的距離增加,就有放大光點的振動幅度效果。但要注意,如果距離太遠,光點的亮度會降低喔!

叮嚀的話:

高功率的雷射筆傷害性愈大,建議使用低功率雷射筆即可,操作時,也要避免直視雷射筆的光,以免眼睛受到傷害。

參考資料:科學遊戲實驗室:http://scigame.ntcu.edu.tw/voice/voice-014.html

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