wavecn軟件在聲學實驗中的應用

WaveCN軟件在聲學實驗中的應用偶得一款軟件WaveCN，它是一個32位的音頻編輯軟件，能運行于WINDOWS95IE498MENT402019XP，DirectX等版本的操作平臺、通過本軟件可對音頻數(shù)據(jù)進行編輯修改并能創(chuàng)造出特殊的效果。WaveCN為全中文界面，直觀的多文檔操作，無窮步的撤銷和恢復撤銷，支持完全內(nèi)存編輯，在具備足夠大內(nèi)存的情況下可以達到最大速度等。程序本身需要大約6MB的硬盤空間。至少使用16位的PCI聲卡。該程序可以在沒有聲卡的環(huán)境下工作，但聽不到聲音。使用800*600的屏幕分辨率。（WaveCN155版為共享軟件，版權所有：蘇信東。E-Mail地址：webmasterwavecncom?？稍趙wwWavecncom下載最新免費WaveCN19正式版）。下載后直接運行即可。可用該軟件代替音叉做聲學實驗，增強了聲學實驗的演示效果，還可代替示波器，電壓表，信號發(fā)生器。將演示內(nèi)容保存為文件后，實驗還具有能重復使用、拷貝復制的優(yōu)點?，F(xiàn)介紹用WaveCN進行的幾個聲學演示實驗。一、樂音和噪音演示前，先要錄制樂音和噪音。錄樂音時，打開“效果”、“產(chǎn)生”、“簡單頻率發(fā)生器”、“左聲道有效”，頻率取1000HZ（頻率可以任意選取。像按電話號碼一樣鍵入），波形取“正弦波”，持續(xù)時間為10s。錄制噪音時，可用鋼銼銼鐵皮，把摩擦撞擊聲錄入，錄10s。方法是在聲卡上連接上話筒，然后，用鼠標點擊菜單欄上的錄音標記紅點，通道選“單聲道”、“CD音質”、“開始”錄制。以20s為周期，用“復制和粘貼”的方法，把樂音和噪音相互交錯，中間插入3S的靜音（靜音的錄制方法：“效果”、“產(chǎn)生”、“靜音”），最后保存為“樂音與噪聲”。wav的格式。演示時，打開WaveCN，找到“樂音與噪聲”。wav的文件，直接播放，學生聽到悅耳的樂音時，屏幕上顯示出周期性的規(guī)則波形；當放出噪音時，屏幕顯示出雜亂的無規(guī)則波形。樂音和噪音交替出現(xiàn)，聲圖并現(xiàn)，相互對比，給學生留下深刻印象。二、響度和聲強演示響度和聲強的關系時，必須錄制頻率相同而振幅不同的信號。錄制時，利用WaveCN中的信號發(fā)生器，錄制1000HZ信號。調節(jié)信號發(fā)生器輸出信號的振幅，以10s為周期，交替錄制振幅大小不同的信號。兩種信號的振幅比，大約取1：2播放時，兩種振幅的信號都能在屏幕上顯示出來。當學生聽到響度不同的聲音時，可同時從屏幕上看到振幅不同、頻率相同的正弦波形。三、音調和頻率演示音調和頻率的關系時，必須錄制振幅相同而頻率不同的信號。用WaveCN中的信號發(fā)生器輸出264HZ、297HZ、330HZ、352HZ、396HZ、440HZ、495HZ、528HZ的信號（相當于C調的dou，ruai，mi，fa，sou，la，ti，dou）錄制方法：“產(chǎn)生”、“頻率264HZ”、“正弦波”、“左聲道有效”、“持續(xù)時間2S”、“在結尾處插入”，再點擊“確定”。用同樣的方法錄制其他頻率，結束后保存。演示方法，播放保存的文件。當學生聽到音調不同的聲音時，可以從屏幕上看到頻率不同、振幅相同的正弦波形。四、音色和波形基音頻率相同、音色不同的聲音，由于泛音不同，顯示出來的波形也不同。用WaveCN中的信號發(fā)生器輸出100HZ的正弦波和100HZ的方波，以3S為周期，交替地錄制下來，演示時仍按“樂音和噪音”的方法演示，可以看到頻率相同，波形不同，于是聽到的聲音就不相同。五、氣柱的共鳴利用WaveCN中的信號發(fā)生器輸出頻率為680HZ的音頻信號，錄制20S，放音時，利用微機的外接音箱放音。演示時左手拿著長度為50cm的玻璃管的上端，把玻璃管插入盛滿水的量筒內(nèi)。右手拿著喇叭，讓喇叭口正對玻璃管，喇叭和玻璃管同時升降，玻璃管內(nèi)空氣柱的長度也就隨之變化，演示前，調節(jié)好音量，讓喇叭發(fā)出的聲音剛好能被學生聽到。演示中，當玻璃管內(nèi)空氣柱長度變化時，會聽到聲音的響度也隨之變化。在室溫20時，在空氣柱長度大約為10cm和35cm處，聲音的響度最大。這說明聲音在空氣柱內(nèi)發(fā)生共鳴，波長即為50cm（310）250cm），用波長乘以頻率680HZ，即為聲波在空氣中的傳播速度（34ms）。六、聲音的干涉利用WaveCN中的信號發(fā)生器，錄制頻率為1000HZ的單聲道音頻信號10S。用微機所配的音箱放音，每個音箱上串聯(lián)一個開關，同時檢查每個音箱中喇叭的連接相位要相同，必要時進行調整。將兩只音箱固定在一塊木板條上，相距80cm100cm左右。木板條放置在講臺上，喇叭口正對學生。演示時，讓學生用手堵住一只耳朵。教師啟動WaveCN后，讓木板條繞中心軸左右轉動，學生將聽到強弱相間的聲音，這就是聲音產(chǎn)生了干涉現(xiàn)象，為了便于分辨，音量要適當小一些。作為對比，用開關關掉一只揚聲器，再將木板條轉動，這時只能聽到響度相同的聲音。七、聲波激發(fā)的共振聲波是機械波，可以使傳播途徑上的物體產(chǎn)生受迫振動。當聲波頻率同物體的固有頻率相等時，振動體將發(fā)生共振。把長200mm，頻率256HZ的鋼制音叉，插在共鳴箱上，作為振動體。音叉的頂端與吊在鐵架臺上的骨制小球相接觸，利用小球的跳動觀察音叉振動的強弱。錄放機的喇叭正對共鳴箱的開口端，兩者相距50cm左右。用WaveCN中的信號發(fā)生器，錄制一組振幅相同而頻率不同的信號。信號頻率如：220HZ、240HZ、256HZ、270HZ、290HZ。每種頻率的信號各錄制10s。從一種頻率變換到另一種頻率時，間隔5S靜音，以便讓跳動的小球恢復靜止。演示前調整好播出聲音的聲強，讓220HZ（或290HZ）的聲音引起的受迫振動，剛好能被觀察出來。演示時，學生通過音調的變化，就能分辯出聲音頻率的變化；音叉的振動情況，通過骨制小球的跳動就能觀察出來。當聲音頻率變?yōu)?56HZ時，骨制小球跳動最激烈，說明音叉振動振幅最大，產(chǎn)生共振。八、聲波的多普勒效應演示多普勒效應，可錄制1000HZ的音頻信號，共計2min。把音箱用兩根結實的尼龍繩綁扎好，尼龍繩上端固定在門框上，讓兩繩張開一定角度，做成一個擺長約為15m的“單擺”。演示時，音箱的喇叭正對學生，讓音箱往復擺動。學生會發(fā)現(xiàn)，當音箱擺向自己時，聲音的音調變高；當音箱遠離自己時，聲音的音調變低。這說明聲音的頻率隨聲源的速度變化（聲源的速度變化是指