振动与波
声音的物理与生理特征
观察振幅、基频与泛音如何塑造声波波形。把音高对应频率、响度对应振幅/声强级 dB、音色对应泛音频谱。
⚠ 仅为显示模拟；聆听真实声音时避免长时间超过约85 dB的音量，以保护听力。
器材
- 画布上以位移曲线绘制的声波模型
- 波振幅滑块
- 基频与第二泛音比例滑块
- 物理量读数与暂停按钮
实验步骤
改变振幅：响度
拖动振幅滑块：波形形状不变但波峰更高。振幅越大，声压起伏越强、听起来越响；声强与振幅平方成正比，故振幅加倍时声强级 增加约6 dB。
改变基频：音高
拖动频率滑块：波沿时间轴压缩或拉伸。频率越高音高越高——频率加倍即升高一个八度。记下 f 读数并在图上对应周期 T = 1/f。
加入泛音：音色
增大第二泛音比例滑块：波形偏离纯正弦并变得尖锐——音高和响度相同但音色不同，如同不同乐器。调回0与基本正弦波对比。
模拟
实验历史
马林·梅森在1630年代首次测量声音频率，把音高与每秒振动次数联系起来——成果载于《万有和声》（1636）。伽利略也曾观察到振动弦的音高对应频率。
1863年亥姆霍兹用共鸣器分析泛音（《论音的感觉》），确立了音色=泛音频谱的概念。1933年弗莱彻与芒森测得等响曲线，表明感知响度依赖于频率——现代心理声学的基础。