高中物理 第2章 機械波 第3節(jié) 波的干涉和衍射 音樂廳的聲學原理素材 魯科版選修3-4（通用）

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1、音樂廳的聲學原理 音樂廳是樂隊演出的主要場所，除了專門為樂隊服務的音樂廳外，歌劇院、大會堂、大教堂、演播大廳、電影院等都可以作為音樂廳使用。 反映音樂廳質量的主要因素是混響。樂器停止發(fā)音后，聲音并不馬上消失，而是伴有余音的，即分貝數漸漸下降，這種現象稱為混響，聲學上把聲音衰減60dB的時間稱為混響時間?；祉懯怯捎诼曇粼谑覂确瓷湓斐傻模彝馐菦]有混響的。混響時間和以下因素有關： (1) 房間的體積：通常體積越大，混響時間越長； (2) 房間內壁的材質：如果內壁是粗糙柔軟的吸聲材質，那么混響時間會短些，如果內壁是堅硬光滑的反射材質，那么混響時間會長些，房間的內壁指的是墻壁、天花板、地板，

2、以及音樂廳內一切影響聲音傳播的障礙物，特別是坐椅，增加有軟墊的坐椅數量會縮短混響時間； (3) 聲音的頻率：由于高頻聲音的反射和衍射能力比低頻聲音差，所以高頻聲音的混響時間比低頻聲音短。 混響時間太短會使聲音變得干澀，太長則會使音樂失去清晰的線條，兩者都不利于音樂的欣賞。實踐表明，適合樂隊演奏的音樂廳，混響時間應在1.5到2秒之間，當然，最佳的混響時間并不是唯一的，它取決于聽眾的愛好、音樂的類型、樂隊的規(guī)模等諸多因素。例如，重視音響效果的聽眾希望混響時間長些，重視音樂細節(jié)(旋律、節(jié)奏等)的欣賞者希望混響時間短些；演奏交響樂時可以采用混響時間較長的音樂廳，而歌劇院的混響時間必須控制在2秒以內

3、，否則歌手就無法聽清自己的聲音；小規(guī)模的樂隊希望在混響時間長的音樂廳中演出，以增加音響，而過長的混響時間對于大規(guī)模的樂隊(四管制，由兩個交響樂團組合而成的樂隊)有時反而不利。 和混響類似的一種現象稱為回聲，語言和音樂都會在回聲的作用下變得模糊不清，因此回聲是音樂廳中必須避免的。產生回聲的主要原因在于聲音的反射體，如果很平滑，那么聲音會作鏡面反射，同一束聲線(幾何光學中“光線”的概念沿用在聲學中)很有可能同時到達某個地方，由此產生回聲，如果凹凸不平，那么聲音會作漫反射，同一束聲線被反射到不同的方向，然后以不同的時間到達某個地方，形成混響。音樂廳的天花板通常有避免回聲的裝飾，例如很多形狀不規(guī)則的吊頂。 此外，管弦樂和合唱表演必須使用樂隊罩，也就是樂隊背后的音板，這樣，向上和向后傳播的聲音就會盡可能多地被音板反射回來，使得樂隊罩起到聚光燈后凹面鏡的作用，反之，把音板換成絨布，那么音量將減輕很多。