高中物理 第2章 机械波 第3节 波的干涉和衍射 音乐厅的声学原理素材 鲁科版选修3-4（通用）

高中物理 第2章 机械波 第3节 波的干涉和衍射 音乐厅的声学原理素材 鲁科版选修3-4（通用）

音乐厅的声学原理 ‎ 音乐厅是乐队演出的主要场所，除了专门为乐队服务的音乐厅外，歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。‎ 反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后，声音并不马上消失，而是伴有余音的，即分贝数渐渐下降，这种现象称为混响，声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的，室外是没有混响的。混响时间和以下因素有关：‎ ‎(1) 房间的体积：通常体积越大，混响时间越长；‎ ‎(2) 房间内壁的材质：如果内壁是粗糙柔软的吸声材质，那么混响时间会短些，如果内壁是坚硬光滑的反射材质，那么混响时间会长些，房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板，以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物，特别是坐椅，增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间；‎ ‎(3) 声音的频率：由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差，所以高频声音的混响时间比低频声音短。‎ 混响时间太短会使声音变得干涩，太长则会使音乐失去清晰的线条，两者都不利于音乐的欣赏。实践表明，适合乐队演奏的音乐厅，混响时间应在1.5到2秒之间，当然，最佳的混响时间并不是唯一的，它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐队的规模等诸多因素。例如，重视音响效果的听众希望混响时间长些，重视音乐细节(旋律、节奏等)的欣赏者希望混响时间短些；演奏交响乐时可以采用混响时间较长的音乐厅，而歌剧院的混响时间必须控制在2秒以内，否则歌手就无法听清自己的声音；小规模的乐队希望在混响时间长的音乐厅中演出，以增加音响，而过长的混响时间对于大规模的乐队(四管制，由两个交响乐团组合而成的乐队)有时反而不利。‎ 和混响类似的一种现象称为回声，语言和音乐都会在回声的作用下变得模糊不清，因此回声是音乐厅中必须避免的。产生回声的主要原因在于声音的反射体，如果很平滑，那么声音会作镜面反射，同一束声线(几何光学中“光线”的概念沿用在声学中)很有可能同时到达某个地方，由此产生回声，如果凹凸不平，那么声音会作漫反射，同一束声线被反射到不同的方向，然后以不同的时间到达某个地方，形成混响。音乐厅的天花板通常有避免回声的装饰，例如很多形状不规则的吊顶。‎ 此外，管弦乐和合唱表演必须使用乐队罩，也就是乐队背后的音板，这样，向上和向后传播的声音就会尽可能多地被音板反射回来，使得乐队罩起到聚光灯后凹面镜的作用，反之，把音板换成绒布，那么音量将减轻很多。‎