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1 中 華 民 國 第 四 十 七 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 作 品 說 明 書 國 小 組 自 然 科 聲 音 會 跳 舞 學 校 名 稱 : 基 隆 市 安 樂 區 建 德 國 民 小 學 作 者 : 小 六 洪 孙 嬅 小 六 張 晉 指 導 老 師 : 李 玫 蓉 洪 淑 清 小 六 朱 珺 瑛 小 六 溫 子 儀 關 鍵 詞 : 聲 音 振 動 傳 聲 器 鐳 射 光 移 動 ( 振 動 ) 範 圍

2 中 華 民 國 第 四 十 七 屆 中 小 學 科 學 展 覽 會 聲 音 會 跳 舞 壹 摘 要 聲 音, 是 藉 由 固 態 液 態 和 氣 態 等 三 態, 傳 遞 振 動 而 產 生 因 為 傳 遞 物 質 和 發 音 體 的 不 同, 使 得 聲 音 有 大 小 高 低 和 音 色 三 種 變 化 在 這 個 研 究 中, 我 們 不 再 用 課 堂 上 五 官 的 經 驗, 來 觀 察 聲 音 的 振 動 情 形 而 是 利 用 各 種 自 製 的 傳 聲 器 並 謹 慎 控 制 擴 音 設 備, 將 聲 音 的 振 動 情 形, 以 鐳 射 光 顯 現 出 來 再 由 鐳 射 光 顯 現 圖 案 的 分 析, 來 找 出 並 說 明 聲 音 大 小 高 低 和 音 色 三 種 變 化 的 特 徵 及 原 因 而 透 過 對 聲 音 的 研 究, 這 個 實 驗 可 幫 助 我 們 將 生 活 中 的 常 識 或 課 堂 中 所 習 得 的 知 識, 建 立 一 種 科 學 的 研 究 步 驟 及 分 析 方 法, 更 進 一 步 可 獲 得 眼 見 為 憑 的 科 學 證 據 貳. 研 究 動 機 在 自 然 與 生 活 科 技 課 本 中, 有 一 個 單 元 是 聲 音 的 探 討 在 這 個 單 元 中, 我 們 利 用 各 種 樂 器 和 自 製 的 實 驗 器 材, 如 小 話 筒 聽 診 器 等, 觀 察 聲 音 和 振 動 之 間 的 關 係, 並 瞭 解 聲 音 有 大 小 高 低 和 音 色 三 種 變 化, 在 我 們 的 視 覺 聽 覺 或 觸 覺 上, 會 有 不 同 的 效 果 而 老 師 在 這 一 單 元 中, 提 到 我 們 可 以 利 用 鐳 射 筆 的 紅 光, 反 射 在 小 鏡 子 上, 而 小 鏡 子 貼 在 可 振 動 的 物 體 上, 依 據 鐳 射 光 點 的 移 動, 可 以 紀 錄 各 種 聲 音 振 動 的 情 形 比 如 曾 經 有 實 驗 者 貼 在 脈 搏 以 測 量 振 動, 或 貼 在 小 蜜 蜂 的 肚 子 上, 測 量 嗡 嗡 聲 音 振 動 的 情 形 等 老 師 說 用 鐳 射 筆 照 射 鏡 面, 所 反 射 出 來 的 聲 音 振 動 情 形, 會 彷 彿 紅 光 在 跳 舞 一 般, 具 有 多 采 多 姿 的 形 狀 只 要 用 眼 睛, 就 可 以 探 討 聲 音 的 大 小 高 低 和 音 色 三 種 變 化 老 師 這 樣 有 趣 的 敘 述, 遂 引 起 我 們 的 研 究 興 趣 參. 研 究 目 的 一. 能 將 聲 音 的 振 動 以 鐳 射 筆 的 紅 光 顯 現, 而 加 以 測 量 二. 能 以 科 學 的 測 量 方 法, 來 探 討 聲 音 的 振 動 三. 能 了 解 聲 音 的 大 小, 與 鐳 射 光 振 動 範 圍 的 關 係 四. 能 利 用 各 種 不 同 的 傳 聲 器 材 質, 探 討 對 相 同 聲 音 的 振 動 影 響 五. 能 找 出 相 同 的 傳 聲 器 材 質, 在 傳 遞 不 同 聲 音 時 的 共 同 特 徵 六. 能 找 出 聲 音 的 高 低, 與 鐳 射 光 振 動 的 情 形 及 變 化 七. 能 建 立 一 種 經 過 科 學 驗 證 的 證 據, 來 結 合 生 活 的 經 驗 和 拓 展 課 堂 的 知 識

3 肆. 實 驗 設 備 及 器 材 一. 傳 聲 器 設 備 : 鐳 射 筆 擴 音 器 麥 克 風 手 提 CD 數 位 相 機 鋼 琴 汽 球 等 二. 歌 曲 CD: 翰 林 版 藝 術 與 人 文 六 上 教 學 CD, 以 及 SONY BMG 發 行 王 力 宏 專 輯 蓋 世 英 雄 CD 三. 自 製 傳 聲 器 : 共 六 種, 分 別 為 紙 製 羽 球 筒 及 洋 芋 片 筒 鋁 製 汽 水 罐 和 啤 酒 罐 礦 泉 水 以 及 汽 水 保 特 瓶 等 如 表 一 : 表 一 : 傳 聲 筒 圖 片 與 說 明 說 明 鋁 製 類 紙 製 類 塑 膠 保 特 瓶 圖 啤 酒 罐 ( 硬 ) ( 直 徑 8cm 長 度 13cm) 羽 球 筒 ( 硬 ) ( 直 徑 7cm 長 度 39.5cm) 汽 水 瓶 ( 硬 ) ( 直 徑 10cm 長 度 18cm) 片 汽 水 罐 ( 軟 ) ( 直 徑 6cm 長 度 10cm) 洋 芋 片 筒 ( 軟 ) ( 直 徑 6.5cm 長 度 12cm) 礦 泉 水 瓶 ( 軟 ) ( 直 徑 6cm 長 度 15cm) 伍. 研 究 過 程 及 方 法 一. 傳 聲 器 材 的 製 作 : ( 一 ) 將 傳 聲 筒 套 上 汽 球, 汽 球 的 中 心 點 黏 上 一 小 片 鏡 子 ( 二 ) 將 傳 聲 筒 置 於 擴 音 器 前 方, 擴 音 器 的 麥 克 風 對 準 手 提 CD 的 喇 叭 口 ( 三 ) 將 鐳 射 筆 的 紅 光 對 準 傳 聲 筒 上 的 鏡 面, 使 紅 光 反 射 到 黑 板 背 景 圖 的 中 心 點 ( 四 ) 將 反 射 鐳 射 光 的 背 景 圖, 由 黑 色 紫 色 改 為 黃 色 底 色, 由 中 心 點 各 間 距 一 公 分, 以 鉛 筆 畫 正 方 形 格 子, 並 定 出 上 下 方 向, 以 方 便 我 們 實 驗 時 能 更 清 楚 看 到 鐳 射 光 的 移 動 範 圍, 及 設 定 基 礎 點 二. 音 量 的 控 制 : 手 提 CD 的 音 量 以 膠 帶 固 定, 利 用 擴 音 器 的 音 量 鈕 上 的 白 色 點, 做 為 控 制 大 聲 和 小 聲 二 種 程 度 的 音 量 三. 歌 曲 的 選 擇 : ( 一 ) 在 聲 音 這 一 單 元 中, 我 們 學 到 聲 音 的 大 小 高 低 和 音 色, 都 會 影 響 到 1

4 振 動 的 情 形 在 我 們 以 擴 音 器 的 聲 量 來 決 定 聲 音 的 大 小 以 各 種 傳 聲 筒 來 實 驗 音 色 後, 現 在 更 進 一 步 的, 要 來 選 擇 一 些 歌 曲, 以 實 驗 聲 音 的 高 低 及 快 慢 等, 在 鐳 射 光 中 的 振 動 情 形 ( 二 ) 我 們 共 選 擇 了 四 首 歌, 分 別 為 流 行 歌 曲 和 學 校 的 藝 術 歌 曲, 曲 風 ( 速 度 ) 為 慢 歌 ( 慢 板 =56~66, 行 板 =66~76) 和 快 歌 ( 悄 快 板 =96~120), 以 及 抒 情 和 輕 快 活 潑 的 二 種 不 同 風 格 歌 曲 簡 介 如 下 表 : 表 二 : 實 驗 歌 曲 簡 介 類 別 名 稱 曲 風 ( 速 度 ) 來 源 藝 術 歌 曲 踏 雪 尋 梅 輕 快 的 ( =80) 翰 林 版 : 藝 術 與 人 文 六 上 茉 莉 花 抒 情 稍 快 板 ( =72) 教 學 CD 流 行 歌 曲 在 梅 邊 超 快 rap & 京 劇 唱 腔 ( =96) SONY BMG 發 行 : 王 力 宏 Kiss goodbye 抒 情 慢 板 ( =60) 專 輯 蓋 世 英 雄 CD 四. 圖 片 的 紀 錄 和 選 擇 : ( 一 ) 利 用 手 提 CD 播 放 歌 曲, 並 以 數 位 相 機 的 錄 影 功 能, 將 反 射 於 黑 板 的 紅 光 振 動 情 形 加 以 紀 錄 ( 二 ) 利 用 電 腦 接 於 電 視 的 畫 面, 觀 看 並 分 析 振 動 情 形 的 情 況 和 特 色, 並 以 文 字 紀 錄 觀 察 結 果 ( 三 ) 利 用 capture viewer 和 wink 二 種 免 費 軟 體 將 錄 製 的 歌 曲 影 音 轉 換 成 圖 檔, 以 做 成 書 面 資 料 來 討 論 五. 圖 片 說 明 步 驟 一 將 傳 聲 筒 套 上 汽 球, 汽 球 的 中 心 點 黏 上 一 小 片 鏡 子 步 驟 二 將 傳 聲 筒 置 於 擴 音 器 前 方, 擴 音 器 的 麥 克 風 對 準 手 提 CD 的 喇 叭 口 傳 聲 筒 擴 音 器 和 鐳 射 筆 2

5 步 驟 三 將 鐳 射 筆 的 紅 光 對 準 傳 聲 筒 上 的 鏡 面, 使 紅 光 反 射 到 黑 板 背 景 圖 的 中 心 點 將 鐳 射 筆 和 傳 聲 筒 的 距 離 固 定 畫 好 間 距 的 測 量 背 景 圖 步 驟 四 利 用 擴 音 器 的 音 量 鈕 上 的 白 色 小 點, 將 聲 音 控 制 為 大 聲 和 小 聲 二 種 程 度 的 音 量 來 測 試 步 驟 五 利 用 電 腦 接 於 電 視 的 畫 面, 觀 看 並 分 析 振 動 情 形 的 情 況 和 特 色 步 驟 六 利 用 capture viewer 和 wink 二 種 免 費 軟 體, 將 錄 製 的 歌 曲 影 音 轉 換 成 圖 檔 由 影 音 轉 換 成 的 圖 檔 3

6 陸. 研 究 結 果 與 討 論 一. 聲 音 真 的 會 跳 舞 以 鐳 射 光 來 顯 現 聲 音 的 振 動 實 驗 一 以 人 來 發 聲 1. 結 果 : 我 們 以 人 的 聲 音 為 對 象, 並 利 用 紙 製 洋 芋 片 做 傳 聲 筒, 將 傳 聲 器 材 備 妥 後, 先 以 一 黑 色 紙 置 於 黑 板 做 背 景 圖 分 別 由 一 位 男 生 和 一 位 女 生, 對 著 擴 音 器 的 麥 克 風, 發 出 ㄚ ㄝ ㄨ ㄧ 的 聲 音, 並 以 數 位 相 機 拍 攝 結 果 如 表 三 : 表 三 : 男 女 聲 音 的 振 動 情 形 發 聲 ㄚ ㄝ ㄨ ㄧ 性 別 男 生 女 生 2. 討 論 : (1) 男 生 和 女 生 聲 音, 由 鐳 射 光 筆 顯 現 的 振 動 有 相 同 點 和 相 異 點 (2) 相 同 點 都 是 圓 或 圓 的 變 形 ; 相 異 點 是 男 聲 的 振 動 範 圍, 較 女 聲 大, 且 男 聲 圓 形 內 部 的 線 條, 比 女 聲 多 實 驗 二 以 鋼 琴 來 發 聲 1. 結 果 : 再 探 討 完 男 女 聲 的 振 動 情 形 後, 我 們 以 相 同 的 實 驗 器 材, 來 測 量 鋼 琴 聲 音 振 動 的 情 形 我 們 將 麥 克 風 對 著 鋼 琴 內 部 的 發 聲 系 統, 並 彈 八 個 音 階 ( 中 央 do 至 高 音 do), 每 個 音 階 固 定 二 拍, 同 時 使 用 數 位 相 機 將 紅 光 移 動 的 情 形 拍 下 來, 以 探 討 鋼 琴 的 音 階, 其 振 動 情 形 的 特 點 結 果 如 表 四 : 4

7 表 四 : 鋼 琴 音 階 的 振 動 情 形 音 階 do(c) re(d) mi(e) fa(f) 鋼 琴 so(g) la(a). si(b) do(c) 2. 討 論 : (1) 鋼 琴 音 階 的 振 動 情 形, 仍 以 圓 形 或 圓 的 變 形 為 主 (2) 鋼 琴 振 動 所 顯 示 的 圓 形 內 部 線 條, 與 人 聲 的 圓 形 來 比 較, 變 化 較 多 (3) 鋼 琴 每 個 不 同 的 音 階, 其 振 動 情 形 亦 都 不 同 So 的 音 甚 至 會 擴 散 至 背 景 圖 外 (4) 鋼 琴 音 階 的 聲 音 振 動, 比 人 發 聲 的 聲 音 振 動, 更 有 變 化 二. 聲 音 的 大 小, 與 鐳 射 光 振 動 範 圍 的 關 係 實 驗 一 快 速 度 歌 曲 踏 雪 尋 梅 小 聲 和 大 聲 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 我 們 利 用 紙 製 洋 芋 片 傳 聲 筒, 錄 製 課 本 歌 曲 踏 雪 尋 梅 小 聲 和 大 聲 的 振 動 情 形 以 同 樣 的 秒 數 抓 取 圖 案, 振 動 結 果 如 表 五 : 表 五 : 快 速 度 歌 曲 踏 雪 尋 梅 小 聲 和 大 聲 的 振 動 圖 片 秒 數 聲 量 56 秒 57 秒 58 秒 小 聲 大 聲 2. 討 論 : (1) 歌 曲 小 聲 時, 鐳 射 光 的 移 動 範 圍 繞 著 背 景 圖 的 中 心, 做 小 範 圍 的 擴 散 5

8 線 條 緾 繞 的 情 形 不 容 易 分 辨 (2) 歌 曲 大 聲 時, 鐳 射 光 的 移 動 範 圍 比 小 聲 的 還 寬 並 會 拉 長 線 條 清 晰 可 見, 富 有 變 化, 也 很 漂 亮 (3) 歌 曲 無 論 小 聲 或 大 聲, 鐳 射 光 的 移 動 範 圍 均 為 右 上 左 下, 並 呈 現 拉 長 的 圖 案 實 驗 二 快 速 度 歌 曲 在 梅 邊 小 聲 和 大 聲 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 我 們 利 用 汽 水 大 保 特 瓶 傳 聲 筒, 錄 製 流 行 歌 曲 在 梅 邊 小 聲 和 大 聲 的 振 動 情 形 以 同 樣 的 秒 數 抓 取 圖 案, 振 動 結 果 如 表 六 : 表 六 : 快 速 度 歌 曲 在 梅 邊 小 聲 和 大 聲 的 振 動 圖 片 秒 數 聲 量 30 秒 31 秒 32 秒 小 聲 大 聲 2. 討 論 : (1) 歌 曲 小 聲 時, 鐳 射 光 的 移 動 範 圍 繞 著 背 景 圖 的 中 心 點, 做 小 範 圍 的 擴 散 線 條 緾 繞 的 情 形 有 些 可 分 辨 有 些 難 以 分 辨 (2) 歌 曲 大 聲 時, 鐳 射 光 的 移 動 範 圍 比 小 聲 的 還 寬 並 會 拉 長 線 條 外 觀 清 晰 可 見, 但 繞 緾 情 形 頗 為 紊 亂 (3) 歌 曲 無 論 小 聲 或 大 聲, 鐳 射 光 的 移 動 範 圍 均 為 右 上 左 下, 小 聲 的 圖 案 除 了 拉 長 外, 會 有 偏 圓 的 圖 片 出 現 大 聲 時 的 圖 案 近 似 將 圓 拉 長 的 內 部 交 緾 的 圖 案 3. 小 結 : (1) 在 小 聲 和 大 聲 的 實 驗 中, 我 們 發 現, 同 一 首 歌 曲, 小 聲 的 聲 音 振 動, 透 過 鐳 射 光 反 射 後, 移 動 的 範 圍 較 小 ; 而 大 聲 的 聲 音 振 動, 移 動 的 範 圍 較 大 實 驗 結 果, 進 一 步 驗 證 課 本 中 所 學 的 : 聲 音 的 大 小, 會 和 振 動 的 大 小 成 正 比 (2) 在 這 個 實 驗 中, 我 們 也 發 現, 不 同 的 歌 曲 和 不 同 材 質 的 傳 聲 筒, 鐳 射 光 所 顯 示 出 來 的 圖 案 皆 有 很 大 的 差 異, 尤 其 在 大 聲 的 圖 案 中, 非 常 明 顯 (3) 那 麼 以 相 同 的 歌 曲 利 用 不 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 或 是 以 不 同 的 歌 曲 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 這 二 種 組 合 下 的 鐳 射 光 圖 案 會 是 什 麼 情 形? 這 樣 的 問 題, 即 成 為 我 們 接 下 來 的 實 驗 重 點 6

9 (4) 而 接 下 來 的 實 驗, 皆 以 聲 量 大 聲 的 圖 案 為 主 而 為 了 能 比 較 聲 音 振 動 範 圍 的 情 形, 我 們 在 背 景 圖 的 四 角 和 中 心, 點 上 共 5 個 黑 點, 使 我 們 在 判 斷 討 論 上 能 更 清 楚 三. 同 樣 的 歌 曲, 利 用 各 種 不 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 其 振 動 的 情 形 實 驗 一 快 速 度 歌 曲 踏 雪 尋 梅, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 我 們 播 放 課 本 中 的 歌 曲 踏 雪 尋 梅, 利 用 不 同 的 傳 聲 筒, 將 其 振 動 情 形 加 以 紀 錄, 發 現 每 一 種 傳 聲 筒, 所 振 動 出 來 的 歌 曲 踏 雪 尋 梅, 有 很 大 的 差 異 其 特 徵 及 代 表 圖 案 如 表 七 : 表 七 : 快 速 度 歌 曲 踏 雪 尋 梅, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 傳 聲 筒 類 型 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 上 下 振 動 線 較 集 汽 水 瓶 ( 軟 ) 中 與 單 純 2. 星 狀 線, 擴 大 會 往 下 方 振 動, 有 時 呈 鋁 漏 斗 型 製 1. 左 右 橫 向 振 動,, 啤 酒 瓶 ( 硬 ) 拉 成 一 條 橫 扁 型 圓 2. 大 聲 時 偏 下 或 右 下 振 動 紙 製 塑 膠 製 洋 芋 片 ( 軟 ) 羽 球 筒 ( 硬 ) 礦 泉 水 ( 軟 ) 汽 水 ( 硬 ) 1. 右 上 左 下, 或 左 右 振 動 2. 線 很 亂, 很 少 有 單 純 楕 圓 形, 圈 中 有 線 1. 偏 左 右 或 左 上 右 下 振 動 2. 龍 捲 風 的 形 狀, 振 動 比 洋 芋 片 更 為 扭 曲 1. 右 上 左 下 振 動 或 上 下 振 動 2. 線 很 亂, 比 硬 的 汽 水 瓶 還 亂 1. 右 上 左 下 振 動 或 上 下 振 動 2. 線 單 純 呈 蛋 型, 圓 圈 交 纏 7

10 2. 討 論 : (1) 鋁 製 類 傳 聲 筒 汽 水 瓶 和 啤 酒 瓶 圖 案 差 異 很 大 汽 水 瓶 的 圖 案 偏 圓 形, 圓 形 中 間 會 有 複 雜 的 線 條 ; 啤 酒 瓶 的 圖 案 為 趨 近 水 平 的 振 動 (2) 紙 製 傳 聲 筒 洋 芋 片 和 羽 球 筒 圖 案 有 相 似 和 相 異 的 地 方 二 者 的 線 條 都 很 複 雜 ; 但 二 者 振 動 偏 向 不 同, 洋 芋 片 有 規 則 的 右 上 左 下 振 動, 羽 球 筒 偏 左 上 半 部 振 動 (3) 塑 膠 保 特 瓶 傳 聲 筒 礦 泉 水 和 汽 水 振 動 圖 案 較 為 類 似 二 者 的 圖 案 都 是 以 圓 型 為 主, 大 圓 時 線 條 純, 小 圓 內 部 線 條 複 雜 ; 而 汽 水 的 大 圓 多 小 圓 少, 但 礦 泉 水 是 小 圓 多 大 圓 少 實 驗 二 慢 速 度 歌 曲 苿 莉 花, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 我 們 播 放 課 本 中 的 歌 曲 茉 莉 花, 利 用 不 同 的 傳 聲 筒, 將 其 振 動 情 形 加 以 紀 錄, 發 現 每 一 種 傳 聲 筒, 所 振 動 出 來 的 歌 曲 茉 莉 花, 有 很 大 的 差 異 其 特 徵 及 代 表 圖 案 如 表 八 : 表 八 : 慢 速 度 歌 曲 苿 莉 花, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 傳 聲 筒 類 型 振 動 情 形 代 表 圖 案 鋁 製 紙 製 汽 水 瓶 ( 軟 ) 啤 酒 瓶 ( 硬 ) 洋 芋 片 ( 軟 ) 羽 球 筒 ( 硬 ) 1. 右 上 左 下 偏 下 方 振 動 2. 線 條 的 間 距 很 空 往 中 央 集 中 或 振 動 1. 水 平 一 條 線 2. 陀 螺 型 圓, 像 電 話 線 缠 繞 1. 右 上 左 下 2. 由 橫 線 構 成, 像 一 團 亂 的 毛 線 團 1. 左 上 右 下 擴 散 大 時 像 蝴 蝶 散 開 2. 偏 移 比 洋 芋 片 範 圍 大 塑 膠 製 礦 泉 水 ( 軟 ) 汽 水 ( 硬 ) 1. 右 上 左 下 振 動 星 狀 型 較 多, 呈 幅 射 狀 1. 右 上 左 下 振 動 偶 爾 有 上 下 振 動 2. 圓 圈 多, 圈 內 有 星 狀 8

11 2. 討 論 : (1) 鋁 製 類 傳 聲 筒 汽 水 瓶 和 啤 酒 瓶 圖 案 差 異 很 大 汽 水 瓶 的 圖 案 偏 圓 形, 圓 形 中 間 會 有 複 雜 的 線 條 ; 啤 酒 瓶 的 圖 案 為 趨 近 水 平 的 振 動 (2) 紙 製 傳 聲 筒 洋 芋 片 和 羽 球 筒 圖 案 有 相 似 和 相 異 的 地 方 二 者 的 線 條 都 很 複 雜 ; 但 二 者 振 動 偏 向 不 同, 洋 芋 片 有 規 則 的 右 上 左 下 振 動, 但 羽 球 筒 偏 左 上 半 部 振 動 (3) 塑 膠 保 特 瓶 傳 聲 筒 礦 泉 水 和 汽 水 振 動 圖 案 非 常 不 同 礦 泉 水 線 條 較 複 雜, 振 動 範 圍 集 中 於 中 心 點 ; 汽 水 的 圓 形 大 線 條 單 純 實 驗 三 快 速 度 歌 曲 在 梅 邊, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 1. 結 論 : 我 們 播 放 流 行 歌 曲 在 梅 邊, 利 用 不 同 的 傳 聲 筒, 將 其 振 動 情 形 加 以 紀 錄, 發 現 每 一 種 傳 聲 筒, 所 振 動 出 來 的 歌 曲 在 梅 邊, 有 很 大 的 差 異 其 特 徵 及 代 表 圖 案 如 表 九 : 表 九 : 慢 速 度 歌 曲 在 梅 邊, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 傳 聲 筒 類 型 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 上 下 振 動, 偏 下 方 散 鋁 汽 水 瓶 ( 軟 ) 開 集 中 於 中 心 點 2. 線 條 複 雜 中 心 糾 緾, 像 毛 球 製 啤 酒 瓶 ( 硬 ) 1. 幾 乎 平 行, 聚 散 快 2. 線 條 較 單 純 紙 製 塑 膠 製 洋 芋 片 ( 軟 ) 羽 球 筒 ( 硬 ) 礦 泉 水 ( 軟 ) 汽 水 ( 硬 ) 1. 右 上 左 下 2. 扁 楕 圓 型 線 條 雖 然 複 雜, 但 清 楚 楚 1. 偏 左 上 和 上 方 撗 散 2. 線 條 複 雜 線 亂 1. 上 下 振 動, 偏 右 上 左 下 2. 線 條 比 紙 製 筒 單 純 圓 圈 出 現 較 多, 圈 中 帶 著 星 星 圖 案 1. 右 上 左 下 圓, 圓 中 有 星 型, 偏 右 下, 往 中 心 點 跑 9

12 2. 討 論 (1) 鋁 製 類 傳 聲 筒 汽 水 瓶 和 啤 酒 瓶 圖 案 差 異 很 大 汽 水 瓶 的 圖 案 偏 圓 形, 圓 形 中 間 會 有 複 雜 的 線 條 ; 啤 酒 瓶 的 圖 案 為 趨 近 水 平 的 振 動 (2) 紙 製 傳 聲 筒 洋 芋 片 和 羽 球 筒 圖 案 有 相 似 和 相 異 的 地 方 二 者 的 線 條 都 很 複 雜 ; 但 二 者 振 動 偏 向 不 同, 洋 芋 片 有 規 則 的 右 上 左 下 振 動, 但 羽 球 筒 偏 左 上 半 部 振 動 (3) 塑 膠 保 特 瓶 傳 聲 筒 礦 泉 水 和 汽 水 振 動 圖 案, 二 者 皆 是 拉 長 的 楕 圓 線 條 有 點 複 雜 (4) 這 首 歌 在 影 音 的 顯 示 上, 振 動 的 範 圍 會 迅 速 的 擴 大 至 背 景 圖 外, 如 紙 製 傳 聲 筒 的 代 表 圖 案, 也 會 迅 速 的 回 到 中 心 點 忽 大 忽 小 的 聲 音, 不 只 讓 實 驗 者 聽 起 來 不 舒 服, 甚 至 連 傳 聲 筒 都 很 容 易 被 振 離 擴 音 器 外, 使 得 鐳 射 光 無 法 將 聲 音 的 振 動 顯 現, 而 重 做 好 幾 次 實 驗 四 慢 速 度 歌 曲 kiss goodbye, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 我 們 播 放 流 行 歌 曲 在 梅 邊, 利 用 不 同 的 傳 聲 筒, 將 其 振 動 情 形 加 以 紀 錄, 發 現 每 一 種 傳 聲 筒, 所 振 動 出 來 的 歌 曲 在 梅 邊, 有 很 大 的 差 異 其 特 徵 及 代 表 圖 案 如 表 十 : 表 十 : 慢 速 度 歌 曲 kiss goodbye, 在 不 同 的 傳 聲 筒 中 的 振 動 情 形 傳 聲 筒 類 型 振 動 情 形 代 表 圖 案 鋁 製 紙 製 塑 膠 製 汽 水 瓶 ( 軟 ) 啤 酒 瓶 ( 硬 ) 洋 芋 片 ( 軟 ) 羽 球 筒 ( 硬 ) 礦 泉 水 ( 軟 ) 汽 水 ( 硬 ) 1. 偏 右 下 方 振 動 2. 線 條 複 雜, 像 飛 得 很 快 的 蝴 蝶 1. 平 行 的 電 話 線 緾 繞, 或 平 8 字 型 2. 有 些 偏 左 上 右 下 振 動 1. 為 左 上 右 下 振 動 2. 蝴 蝶 展 翅 般 擴 散 及 收 回 1. 左 上 右 下 振 動, 像 花 蝴 蝶 2. 像 鋁 製 汽 水 瓶 1. 右 上 左 下 往 中 央 振 動 2. 圓 圈 蛋 型, 單 純 線 條, 星 型 或 8 字 型 1. 偏 右 上 左 下, 線 條 像 蝴 蝶 一 樣 飛 舞 擴 散 10

13 2. 討 論 : (1) 鋁 製 類 傳 聲 筒 汽 水 瓶 和 啤 酒 瓶 圖 案 差 異 很 大 汽 水 瓶 的 圖 案 好 像 蝴 蝶 飛 舞 ; 啤 酒 瓶 的 圖 案 為 趨 近 水 平 的 振 動 (2) 紙 製 傳 聲 筒 洋 芋 片 和 羽 球 筒 圖 案 有 相 似 和 相 異 的 地 方 二 者 的 線 條 都 很 複 雜 花 樣 很 多 ; 但 二 者 振 動 偏 向 不 同, 洋 芋 片 有 規 則 的 右 上 左 下 振 動, 但 羽 球 筒 偏 左 上 半 部 振 動 (3) 塑 膠 保 特 瓶 傳 聲 筒 礦 泉 水 和 汽 水 振 動 圖 案 非 常 不 同 礦 泉 水 為 單 純 線 條 的 圓 圈 ; 汽 水 為 線 條 就 複 雜 許 多 3. 小 結 : 綜 合 以 上 六 個 實 驗, 我 們 發 現 傳 聲 筒 直 徑 較 大 長 度 較 長 的, 其 聲 音 振 動 的 範 圍, 會 比 傳 聲 筒 直 徑 較 小 長 度 較 短 的, 振 動 範 圍 更 大 ; 而 紙 製 類 的 傳 聲 筒, 線 條 最 複 雜 也 最 有 變 化, 好 像 蝴 蝶 飛 舞 一 樣 四 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 其 振 動 的 情 形 實 驗 一 利 用 鋁 製 汽 水 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 聲 音 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 利 用 鋁 製 汽 水 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動, 發 現 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 會 出 現 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 一 : 表 十 一 : 鋁 製 汽 水 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 聲 音 的 振 動 情 形 歌 曲 振 動 情 形 代 表 圖 案 踏 雪 尋 梅 1. 上 下 振 動 線 較 集 中 與 單 純 2. 星 狀 線, 擴 大 會 往 下 方 振 動, 有 時 呈 漏 斗 型 茉 莉 花 在 梅 邊 Kiss goodbye 1. 右 上 左 下 偏 下 方 振 動 2. 線 條 的 間 距 很 空 往 中 央 集 中 或 振 動 1. 上 下 振 動, 偏 下 方 散 開 集 中 於 中 心 點 振 動 2. 線 條 複 雜 中 心 糾 緾, 像 毛 球 1. 偏 右 下 方 振 動 線 條 複 雜 2. 像 飛 得 很 快 的 蝴 蝶, 飛 上 飛 下 11

14 2. 討 論 : (1) 振 動 方 向 幾 乎 都 是 上 下 振 動 (2) 振 動 圖 案 的 形 狀 為 繞 著 中 心 點 往 外 擴 散 的 圓 形 但 線 條 形 狀 交 緾 都 很 複 雜 實 驗 二 利 用 鋁 製 啤 酒 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 1. 結 果 : 利 用 鋁 製 啤 酒 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動, 發 現 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 會 出 現 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 二 : 表 十 二 : 鋁 製 啤 酒 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 歌 曲 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 左 右 橫 向 振 動,, 拉 成 一 條 橫 扁 型 踏 雪 尋 梅 圓 2. 大 聲 時 偏 下 或 右 下 振 動 1. 水 平 一 條 線 茉 莉 花 2. 陀 螺 型 圓, 像 電 話 線 缠 繞 1. 幾 乎 平 行, 聚 散 在 梅 邊 快 2. 線 條 較 單 純 Kiss goodbye 1. 平 行 的 電 話 線 緾 繞, 或 平 8 字 型 2. 討 論 : (1) 振 動 方 向 幾 乎 都 是 左 右 平 行 振 動 (2) 振 動 圖 案 的 形 狀 幾 乎 為 橫 向 的 直 線 線 條 形 狀 像 有 點 亂 的 電 話 線 (3) 我 們 覺 得 這 些 平 行 線 條 的 圖 案, 是 因 為 啤 酒 瓶 是 相 當 硬 的 傳 聲 筒, 吸 音 較 少 使 聲 音 很 快 反 射 所 造 成 的 12

15 實 驗 三 利 用 紙 製 洋 芋 片 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 1. 結 果 : 利 用 紙 製 洋 芋 片 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動, 發 現 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 會 出 現 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 三 : 表 十 三 : 紙 製 洋 芋 片 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 歌 曲 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 右 上 左 下, 或 左 右 振 動 踏 雪 尋 梅 2. 線 很 亂, 很 少 有 單 純 楕 圓 形, 圈 中 有 線 1. 右 上 左 下 茉 莉 花 2. 由 橫 線 構 成, 像 一 團 亂 的 毛 線 團 1. 右 上 左 下, 近 水 在 梅 邊 平 2. 扁 楕 圓 型 線 條 雖 然 複 雜, 但 清 楚 1. 左 上 右 下 振 動 大 Kiss goodbye 聲 時 偏 左 上 振 動 2. 蝴 蝶 展 翅 般 擴 散 及 收 回 2. 討 論 : (1) 振 動 方 向 幾 乎 都 是 右 上 左 下 振 動 (2) 振 動 圖 案 的 形 狀 複 雜 線 條 清 楚 圖 案 豐 富 (3) 振 動 範 圍 明 顯 地 超 出 背 景 圖 的 最 外 框 實 驗 四 利 用 紙 製 羽 球 筒 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 1. 結 果 : 利 用 紙 製 羽 球 筒 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動, 發 現 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 會 出 現 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 四 : 13

16 表 十 四 : 紙 製 羽 球 筒 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 歌 曲 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 偏 左 右 或 左 上 右 下 振 動 踏 雪 尋 梅 2. 龍 捲 風 的 形 狀, 振 動 比 洋 芋 片 更 為 扭 曲 茉 莉 花 1. 左 上 右 下 擴 散 大 時 像 蝴 蝶 散 開 1. 偏 左 上 和 上 方 撗 在 梅 邊 散 2. 線 條 複 雜 線 亂 Kiss goodbye 1. 左 上 右 下 振 動, 像 花 蝴 蝶 2. 討 論 : (1) 振 動 方 向 幾 乎 都 是 左 上 右 下 或 偏 左 上 方 振 動 (2) 振 動 圖 案 的 形 狀 複 雜 線 條 清 楚 圖 案 豐 富 (3) 振 動 範 圍 明 顯 地 超 出 背 景 圖 的 最 外 框 (4) 我 們 覺 得 是 因 為 羽 球 筒 可 能 較 硬 較 長, 聲 音 在 筒 身 內 振 動 比 較 久, 折 射 反 射 次 數 太 多 的 關 係 實 驗 五 利 用 塑 膠 礦 泉 水 保 特 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 1. 結 果 : 利 用 塑 膠 礦 泉 水 保 特 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動, 發 現 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 會 出 現 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 五 : 14

17 表 十 五 : 塑 膠 礦 泉 水 保 特 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 歌 曲 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 右 上 左 下 振 動 或 踏 雪 尋 梅 上 下 振 動 2. 線 很 亂 1. 右 上 左 下 振 動 星 茉 莉 花 狀 型 較 多, 呈 幅 射 狀 1. 上 下 振 動, 偏 右 上 左 下 在 梅 邊 2. 線 條 比 紙 製 筒 單 純 圓 圈 出 現 較 多, 圈 中 帶 著 星 星 圖 案 1. 右 上 左 下, 往 中 央 Kiss goodbye 振 動 2. 圓 圈 蛋 型, 單 純 線 條, 星 型 或 8 字 型 2. 討 論 : (1) 振 動 方 向 幾 乎 都 是 右 上 左 下 振 動 (2) 振 動 圖 案 的 形 狀 為 楕 圓 居 多 或 楕 圓 中 間 星 狀 ( ) 圖 案 實 驗 六 利 用 塑 膠 汽 水 保 特 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 1. 結 果 : 利 用 塑 膠 汽 水 保 特 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動, 發 現 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 筒 傳 聲, 會 出 現 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 六 : 15

18 表 十 六 : 塑 膠 汽 水 保 特 瓶 傳 聲 筒, 傳 送 不 同 歌 曲 的 聲 音 振 動 情 形 歌 曲 振 動 情 形 代 表 圖 案 1. 右 上 左 下 振 動 或 踏 雪 尋 梅 上 下 振 動 2. 線 單 純 呈 蛋 型, 圓 圈 交 纏 茉 莉 花 1. 右 上 左 下 振 動 2. 圓 圈 多, 圈 內 有 星 狀 比 礦 泉 水 明 顯 的 振 幅 1. 右 上 左 下 圓, 圓 中 在 梅 邊 有 星 型, 偏 右 下, 往 中 心 點 跑 Kiss goodbye 1. 偏 右 上 左 下, 線 條 單 純 擴 散 像 蝴 蝶 一 樣 飛 舞 擴 散 2. 圓 圈 蛋 型, 固 定 於 中 間 2. 討 論 : (1) 振 動 方 向 幾 乎 都 是 右 上 左 下 振 動 (2) 振 動 圖 案 的 形 狀 為 楕 圓 居 多 或 楕 圓 加 上 右 上 左 下 的 線 條 3. 小 結 : (1) 同 樣 的 歌 曲, 利 用 各 種 不 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 其 振 動 的 情 形 都 不 同 這 就 像 我 們 的 經 驗 所 知 道 的, 同 樣 的 一 首 歌, 用 不 同 的 樂 器, 如 直 笛 鋼 琴 等, 發 出 來 的 聲 音 不 同 而 由 實 驗 得 知, 發 出 來 的 聲 音 不 同, 振 動 也 會 不 同 ; (2) 在 這 二 個 實 驗 同 樣 的 歌 曲, 利 用 各 種 不 同 的 傳 聲 器 傳 聲 和 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 經 由 觀 察 鐳 射 光 的 振 動 圖 案 歸 納 得 知 : 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 其 圖 案 所 顯 示 的 共 有 特 徵, 會 比 歌 曲 本 身 的 節 奏 快 慢, 所 顯 現 出 來 的 圖 案 更 明 顯 比 如 : 啤 酒 鋁 罐, 所 顯 現 的 快 節 奏 或 慢 節 奏 歌 曲 之 圖 案, 均 呈 現 水 平 振 動 的 現 象 ; 而 紙 製 羽 球 筒 則 呈 現 飛 舞 不 規 則 的 圖 16

19 案 (3) 也 就 是 說 不 同 的 歌 曲, 利 用 相 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 其 振 動 的 情 形 會 有 相 似 點 這 可 以 說 明, 不 同 的 歌 曲, 我 們 以 直 笛 吹 奏 或 者 以 鋼 琴 演 奏 假 設 我 們 並 沒 有 親 眼 見 到 演 奏 的 樂 器, 仍 然 可 以 知 道 是 經 由 那 種 樂 器 所 發 出 來 的 聲 音 另 一 個 生 活 上 的 例 子, 在 接 起 電 話 的 同 時, 雖 然 我 們 並 沒 有 親 眼 見 到 對 方 是 男 生 或 女 生, 仍 可 以 猜 的 出 來 這 是 因 為 發 聲 器 或 傳 聲 器, 會 具 有 某 種 共 同 振 動 特 徵 之 原 故 此 也 說 明 音 色, 在 我 們 日 常 生 活 辨 認 聲 音 上, 佔 有 關 鍵 角 色 (4) 背 景 圖 上 聲 音 振 動 的 情 形, 就 好 像 是 聲 音 傳 入 我 們 的 耳 朵, 耳 膜 振 動 的 情 形 一 樣 當 振 動 的 範 圍 很 廣, 超 出 背 景 圖 的 範 圍, 也 就 好 像 超 出 耳 膜 所 能 忍 受 的 程 度, 耳 膜 自 然 就 會 因 大 聲 振 動, 而 無 法 忍 受 甚 至 受 傷 (5) 這 二 個 實 驗, 讓 我 們 對 生 活 上 的 常 識, 或 課 本 所 學 的 知 識, 以 鐳 射 光 的 圖 形 呈 現, 不 但 讓 我 們 能 一 目 了 然, 且 也 建 立 了 一 種 科 學 測 量 的 證 據 五 聲 音 的 高 低, 與 振 動 的 關 係 在 前 頁 的 實 驗 探 討 同 樣 的 歌 曲, 利 用 各 種 不 同 的 傳 聲 器 傳 聲, 其 振 動 的 情 形 中, 我 們 發 現 傳 聲 筒 直 徑 較 大 長 度 較 長 的, 其 聲 音 振 動 的 範 圍, 會 比 傳 聲 筒 直 徑 較 小 長 度 較 短 的, 振 動 範 圍 更 大 因 此 在 以 下 探 討 聲 音 高 低, 其 振 動 的 關 係 時, 將 採 取 傳 聲 振 動 結 果 比 較 明 顯 的 傳 聲 器, 如 紙 製 羽 球 筒 塑 膠 汽 水 保 特 瓶 以 及 鋁 製 啤 酒 罐 等, 此 三 類 來 傳 達 聲 音 因 為 藝 術 與 人 文 課 本 中 附 有 樂 譜, 由 譜 中 可 清 楚 看 出 聲 音 的 高 低 位 置 所 以 就 選 取 歌 曲 苿 莉 花 和 踏 雪 尋 梅 來 做 聲 音 高 低 音 比 較 的 實 驗 實 驗 一 聲 音 較 低 音 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 選 取 五 線 譜 位 置 屬 於 較 低 音 的 圖 案, 比 如 歌 曲 茉 莉 花 歌 詞 莉, 以 及 踏 雪 尋 梅 歌 詞 時 發 現 較 低 音 的 聲 音 振 動, 具 有 某 些 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 七 和 表 十 八 : 17

20 表 十 七 : 茉 莉 花 歌 詞 莉, 屬 於 較 低 音 的 聲 音 振 動 情 形 五 線 譜 位 置 傳 聲 器 顯 示 圖 案 觀 察 描 述 1. 振 動 範 圍 較 廣 也 差 紙 製 不 多 羽 球 筒 2. 線 條 複 雜 變 化 多 像 飛 舞 的 蝴 蝶 1. 振 動 方 向 偏 轉 塑 膠 2. 振 動 範 圍 先 小 後 大 保 特 瓶 3. 圖 形 有 變 化 先 楕 圓, 後 圓 拉 長 鋁 製 1. 振 動 範 圍 先 小 後 擴 大 啤 酒 瓶 2. 圖 案 外 觀 為 楕 圓 形 形 狀 表 十 八 : 踏 雪 尋 梅 歌 詞 時, 屬 於 較 低 音 的 聲 音 振 動 情 形 五 線 譜 位 置 傳 聲 器 顯 示 圖 案 觀 察 描 述 1. 振 動 範 圍 較 廣 紙 製 羽 球 筒 2. 線 條 複 雜 變 化 多 像 飛 舞 的 蝴 蝶 1. 振 動 範 圍 先 小 後 大 塑 膠 2. 圖 案 外 觀 為 楕 圓 保 特 瓶 形 形 狀 鋁 製 啤 酒 瓶 1. 振 動 範 圍 先 小 後 大 2. 水 平 線 條 振 動 2. 討 論 : (1) 紙 製 羽 球 筒 振 動 範 圍 較 廣, 且 線 條 複 雜 變 化 多 像 飛 舞 的 蝴 蝶 (2) 塑 膠 保 特 瓶 和 鋁 製 啤 酒 瓶 振 動 範 圍 皆 先 小 後 大 實 驗 二 聲 音 較 高 音 的 振 動 情 形 1. 結 果 : 選 取 五 線 譜 位 置 屬 於 較 高 音 的 圖 案, 比 如 歌 曲 茉 莉 花 歌 詞 美, 18

21 以 及 踏 雪 尋 梅 歌 詞 噹 發 現 較 高 音 的 聲 音 振 動, 具 有 某 些 共 同 的 特 徵 結 果 如 表 十 九 和 表 二 十 : 表 十 九 : 茉 莉 花 歌 詞 美, 屬 於 較 高 音 的 聲 音 振 動 情 形 五 線 譜 位 置 傳 聲 器 顯 示 圖 案 觀 察 描 述 1. 振 動 範 圍 先 小 後 擴 紙 製 大 羽 球 筒 2. 像 平 行 緾 繞 的 電 話 線 1. 皆 為 楕 圓 形 圖 案 塑 膠 保 特 瓶 2. 振 動 範 圍 幾 乎 一 致 鋁 製 啤 酒 瓶 1. 水 平 線 條 振 動 2. 振 動 範 圍 幾 乎 一 致 表 二 十 : 踏 雪 尋 梅 歌 詞 噹, 屬 於 較 高 音 的 聲 音 振 動 情 形 五 線 譜 位 置 傳 聲 器 顯 示 圖 案 觀 察 描 述 1. 振 動 範 圍 擴 大 後 縮 紙 製 小 羽 球 筒 塑 膠 保 特 瓶 1. 水 平 線 條 振 動 2. 振 動 範 圍 擴 大 後 縮 小 鋁 製 啤 酒 瓶 1. 振 動 範 圍 擴 大 後 縮 小 2. 討 論 : (1) 六 組 圖 案 中, 紙 製 羽 球 筒 在 歌 曲 茉 莉 花 歌 詞 美, 振 動 範 圍 先 小 後 擴 大, 是 屬 於 比 較 特 別 的 圖 案 ; 其 它 五 組 振 動 範 圍 幾 乎 一 致 或 呈 先 擴 大 後 縮 小 的 情 形 (2) 較 高 音 的 六 組 聲 音 振 動 圖 案, 與 較 低 音 比 較 起 來, 較 高 音 19

22 圖 案 比 較 單 純 振 動 範 圍 比 較 小 ; 而 較 低 音 的 圖 案 比 較 富 有 變 化, 振 動 範 圍 比 較 廣 3. 小 結 : (1) 紙 製 傳 聲 筒 圖 案, 聲 音 振 動 的 範 圍 比 較 沒 有 規 則 可 循, 線 條 也 比 其 它 二 種 傳 聲 筒 複 雜 有 變 化 (2) 塑 膠 保 特 瓶 傳 聲 筒 和 鋁 製 傳 聲 筒, 則 有 一 定 的 特 點 在 較 低 音 部 分, 二 種 傳 聲 筒 的 圖 案, 振 動 範 圍 皆 是 先 小 後 擴 大 ; 而 在 較 高 音 部 分, 二 種 傳 聲 筒 的 圖 案, 振 動 範 圍 皆 是 先 擴 大 後 縮 小 (3) 在 生 活 的 經 驗 中, 聲 音 低 者, 大 部 份 都 較 綿 長, 有 磁 性 會 延 續 的 感 覺 ; 聲 音 高 者, 聽 起 來 大 部 份 都 很 短 急 促 很 快 結 束 的 感 覺 在 這 個 聲 音 高 低 音 振 動 情 形 的 實 驗 中, 分 析 圖 案 的 振 動 範 圍 後 得 知, 此 與 我 們 的 感 官 經 驗 加 以 對 照, 頗 為 相 似 20

23 柒. 結 論 一 聲 音 的 振 動 可 以 以 鐳 射 筆 的 紅 光 顯 現, 以 進 行 科 學 測 量 的 實 驗 二 聲 音 的 大 小, 與 鐳 射 光 振 動 範 圍 大 小 成 正 比 ( 一 ) 聲 音 越 大, 在 鐳 射 光 顯 示 的 圖 案 中, 移 動 範 圍 越 大 線 條 容 易 辨 認 ; 聲 音 越 小, 在 鐳 射 光 顯 示 的 圖 案 中, 移 動 範 圍 小 趨 近 背 景 圖 的 中 心 點, 只 有 小 圓 圈 的 變 化, 線 條 不 容 易 看 清 楚 ( 二 ) 在 音 響 上, 有 一 種 瓦 數 的 設 備, 會 隨 音 量 大 小 而 高 低 起 伏, 音 量 大 聲 者 瓦 數 指 示 會 增 高 ; 音 量 小 者 則 降 低 這 個 現 象, 也 可 以 由 鐳 射 光 的 移 動 而 得 到 驗 證 三 六 種 不 同 的 傳 聲 器 材 質, 對 相 同 聲 音 的 振 動 影 響 皆 不 同 這 在 鐳 射 光 所 顯 示 的 不 同 的 圖 案 中, 可 一 目 了 然 課 本 上 曾 教 過, 同 樣 一 首 歌 曲, 由 不 同 的 樂 器 演 奏, 聽 起 來 會 不 同 根 據 實 驗, 發 音 體 材 質 不 同, 振 動 圖 案 也 就 不 相 同 這 就 是 音 色 的 證 明 四 相 同 的 傳 聲 器 材 質, 在 傳 遞 不 同 聲 音 時 具 有 共 同 特 徵 這 在 鐳 射 光 所 顯 示 的 相 類 似 的 圖 案 形 狀 中 可 看 出 來 比 如 生 活 經 驗 中 得 知, 不 同 的 歌 曲, 由 相 同 的 樂 器, 比 如 由 鋼 琴 來 演 奏 即 使 我 們 沒 有 見 到 演 奏 的 樂 器, 仍 可 以 猜 出 一 個 大 概 那 是 因 為 每 種 發 音 體 或 傳 聲 體, 其 發 聲 振 動 時, 會 有 大 同 小 異 的 特 徵 也 可 以 說 在 音 色 方 面 具 有 明 顯 相 同 的 特 徵 而 這 個 實 驗 顯 示 的 圖 案, 也 進 一 步 驗 證 了 這 種 日 常 生 活 感 官 的 經 驗 五 聲 音 的 高 低, 在 鐳 射 光 振 動 的 圖 案 中 會 產 生 不 同 的 變 化 低 音 的 圖 案, 移 動 範 圍 會 先 小 後 擴 大 在 生 活 的 經 驗 中, 聲 音 低 者, 大 部 份 都 較 綿 長, 有 磁 性 會 延 續 ; 而 高 音 的 圖 案, 移 動 範 圍 會 先 擴 大, 後 縮 小 在 日 常 經 驗 中, 聲 音 高 者, 聽 起 來 大 部 份 都 很 短 急 促 集 中 且 很 快 結 束 在 實 驗 所 得 到 的 圖 案 中, 這 個 道 理 也 約 略 相 符 六 傳 聲 器 材 質 所 顯 示 出 的 圖 案, 比 歌 曲 節 奏 快 慢 所 顯 示 出 來 的 圖 案, 更 具 有 明 顯 的 特 徵 比 如 無 論 歌 曲 節 奏 的 快 慢, 在 六 種 自 製 的 傳 聲 筒 中, 紙 製 類 傳 聲 筒 所 顯 示 的 圖 案 線 條, 最 有 變 化 最 複 雜 且 較 無 規 則 可 循 ; 鋁 製 類 和 塑 膠 保 特 瓶 類 的 傳 聲 筒, 所 顯 示 的 圖 案 線 條, 比 較 單 純 易 辨 認, 也 較 有 規 則 可 加 以 歸 納 七 在 三 種 自 製 的 傳 聲 筒 類 型 中, 屬 同 一 類 的, 材 質 若 較 大 較 硬 較 長 者, 其 振 動 範 圍 都 會 比 較 大 ; 反 之 亦 然 這 可 以 說 明, 若 是 我 們 想 製 造 擴 音 器, 或 是 良 好 的 傳 聲 材 質, 如 音 響 喇 叭 等 等, 這 樣 的 實 驗 結 果, 可 以 讓 我 們 來 做 參 考 八 紙 製 類 傳 聲 筒 所 顯 示 的 圖 案, 不 同 於 鋁 製 類 和 塑 膠 保 特 瓶 類, 最 有 可 能 的 原 因 是, 紙 製 類 的 傳 聲 筒, 材 質 較 軟, 聲 音 在 傳 遞 振 動 時, 所 21

24 經 過 的 反 射 或 吸 音 等 過 程, 與 其 它 二 類 的 傳 聲 筒 效 果 不 同 但 真 正 的 關 係, 仍 有 待 更 精 密 的 科 學 研 究 方 法 及 儀 器 的 測 量, 才 可 能 得 到 證 據 捌. 其 它 回 顧 與 展 望 一 在 過 去 的 研 究 資 料 當 中, 對 於 單 音 或 音 階 的 聲 音 圖 案 之 呈 現, 已 有 一 些 探 討 而 我 們 在 完 成 單 音 音 階 實 驗 後, 即 進 行 CD 歌 曲 的 實 驗 主 要 原 因 在 於, 單 音 或 音 階 的 實 驗, 我 們 沒 有 分 貝 機, 無 法 控 制 大 小 聲 聲 量 ; 但 CD 歌 曲 的 實 驗, 卻 可 以 利 用 手 提 CD 和 擴 音 器 來 控 制 聲 量 及 秒 數, 比 較 符 合 科 學 的 實 驗 過 程 二 實 驗 場 所 是 簡 單 的 教 室, 沒 有 遮 陽 設 備 我 們 發 現 在 每 次 錄 製 的 過 程 中, 天 氣 因 素 是 個 關 鍵 每 當 天 氣 陰 暗 時, 背 景 圖 會 較 暗, 所 錄 製 的 影 像 就 非 常 清 楚 ; 但 陽 光 充 足 時, 背 景 圖 會 很 亮, 所 錄 製 的 振 動 圖 案 就 非 常 不 清 楚 因 為 天 氣 的 關 係, 以 致 於 顯 現 於 電 腦 的 圖 案 其 明 亮 度 和 清 晰 度 都 不 相 同 明 明 是 千 挑 萬 選 下 黃 色 的 背 景 圖, 擷 取 成 圖 案 後 都 看 不 出 來, 這 是 應 改 進 的 地 方 三 聲 音 畢 竟 是 屬 於 感 官 的 聽 覺 部 分, 將 其 振 動 圖 案 呈 現, 對 實 驗 參 與 者 而 言, 雖 然 可 以 一 目 瞭 然, 更 加 明 白 ; 但 對 於 只 能 見 到 書 面 資 料 者 而 言, 幾 張 圖 案 卻 是 很 難 與 聲 音 變 化 產 生 聯 結 的 為 了 修 補 這 樣 的 缺 陷, 在 附 錄 中, 我 們 將 每 首 錄 製 的 歌 曲 圖 案, 在 最 有 變 化 的 一 段, 加 以 書 面 呈 現 ; 而 在 科 學 展 覽 會 場 上, 將 以 電 腦 呈 現 所 錄 製 的 歌 曲 聲 音 及 圖 案 之 視 窗, 以 讓 更 多 人 能 參 與 我 們 的 實 驗 結 果 四 我 們 所 選 取 的 CD 歌 曲, 內 容 很 複 雜, 有 人 聲 鋼 琴 聲 鼓 聲 合 唱 等 等 雖 然 顯 現 出 來 的 圖 案, 因 許 多 的 合 聲 而 呈 現 線 條 豐 富, 但 最 後 也 導 致 無 法 好 好 的 探 討 一 些 因 素 比 如 : 歌 曲 速 度 的 快 慢, 在 顯 示 圖 案 中, 並 未 將 其 特 徵 加 以 歸 納 ; 而 高 低 音 圖 案, 需 要 更 多 單 音 所 呈 現 的 證 據, 再 來 尋 求 其 規 則 性 ; 在 教 科 書 和 唱 片 行 所 錄 製 的 CD, 其 實 也 可 由 振 動 圖 案 中, 加 以 比 較 檢 視 其 品 質 等 ( 比 如 在 小 聲 聲 量 控 制 中, 唱 片 行 CD 比 教 科 書 CD, 振 動 幅 度 大 且 線 條 有 變 化 ) 實 驗 過 程 中, 即 使 我 們 有 一 些 相 關 的 心 得 與 發 現, 但 因 CD 歌 曲 過 於 複 雜, 證 據 無 法 單 純 化, 導 致 無 從 探 討 這 也 是 應 改 進 的 地 方 五 總 而 言 之, 其 實 這 個 聲 音 會 跳 舞 的 實 驗 是 很 有 趣 的 我 們 未 來 還 曾 想 到 要 來 做 國 語 注 音 台 語 及 音 文 音 標 等 的 發 音 振 動 圖 案, 看 看 標 準 的 發 音, 是 那 種 圖 案 的 對 照 若 是 真 能 歸 納 出 來, 那 麼 外 國 人 學 華 語, 或 我 們 學 外 語 和 方 言, 如 果 已 有 標 準 振 動 範 圍 的 圖 案, 就 可 以 拿 著 麥 克 風 發 音 測 試, 看 是 否 符 合 標 準 圖 案 如 此 一 來, 不 但 可 以 自 我 測 試 發 音 的 精 準 度, 且 學 起 第 二 語 文, 也 更 加 有 22

25 趣 玖. 參 考 資 料 水 晶 ( 民 95 年 3 月 10 日 ) 當 傳 統 碰 上 流 行 水 晶 的 音 樂 心 情 記 事 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 台 北 市 立 民 生 國 民 中 學 ( 無 日 期 ) 知 音 難 尋 相 遇 則 鳴 台 北 市 第 43 屆 中 小 學 科 展 作 品 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 它 真 的 看 得 見!--- 利 用 雷 射 光 偵 測 微 小 位 移 之 研 究 ( 無 日 期 ) 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : BDZ/%B0%EA%A4p%C0%B3%AC%EC/ doc 用 聲 音 來 畫 圖 ( 無 日 期 ) 科 學 遊 戲 目 錄 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 依 瑪 貓 ( 民 92 年 11 月 23 日 ) 蜜 蜂 振 翅 發 聲? 振 聾 啟 瞶 的 動 物 實 驗? 討 論 訊 息 Sci-study Maillist 2003: 馬 爺 爺 ( 無 日 期 ) 漫 談 聲 音 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 物 理 聲 音 現 形 記 瞧 一 瞧 ~ 聲 音 的 Do Re Me ( 無 日 期 ) 台 中 縣 44 屆 中 小 學 科 展 作 品 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 物 理 聲 音 現 形 記.pdf 第 三 章 聲 音 ( 無 日 期 ) 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : %C1n%A1@%AD%B5.ppt#1 黃 福 昆 ( 民 88 年 11 月 13 日 ) 聲 音 的 三 要 素 響 度 音 調 音 品 國 立 台 灣 師 範 大 學 物 理 系 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 買 知 識 點 數 請 寄 信 ( 民 95 年 9 月 13 日 ) 請 問 床 頭 音 響 的 瓦 數 是 什 麼 東 西 呀? 討 論 訊 息 音 響 設 備 : 劉 志 明 醫 生 ( 無 日 期 ) 如 何 擁 有 完 美 的 聲 音 劉 志 明 耳 鼻 喉 科 診 所 衛 教 文 章 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 聲 音 Q & A ( 民 93 年 3 月 7 日 ) 聲 音 的 奥 妙 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 23

26 聲 音 是 如 何 產 生 的 ( 無 日 期 ) 民 96 年 4 月 20 日, 取 自 : 藍 色 # 弦 月 ( 民 95 年 1 月 14 日 ) 王 力 宏 的 新 專 輯 - 蓋 世 英 雄 討 論 訊 息 華 語 音 樂 : IMSOSO( 民 94 年 9 月 8 日 ) 為 什 麼 錄 在 錄 音 帶 裡 的 自 己 聲 音 會 改 變? 討 論 訊 息 科 學 醫 療 : 24

27 評 語 聲 音 會 跳 舞 1. 結 合 共 振 薄 膜 及 雷 射 頗 具 創 意, 唯 對 其 中 的 物 理 可 再 作 進 一 步 的 探 討 2. 如 果 能 對 雷 射 產 生 的 圖 樣 做 簡 單 的 說 明, 將 會 更 吸 引 兒 童 參 觀 的 興 趣 3. 關 於 振 動 的 觀 察, 應 有 更 好 的 方 法, 宜 多 收 集 資 料 後 再 決 定 研 究 方 向 4. 分 析 過 於 簡 略