一夜安眠,晨光再次唤醒桃源村。林辰起床后,习惯性地先推开窗户通风,目光自然而然地落在了窗台上并排的那两块石头上——黑的螺旋,红的蜂窝。
清晨的阳光斜射进来,给石头镀上了一层金边。林辰注意到,那块“红蜂窝石”表面的孔洞,在光线下显得格外深邃,而那块“黑螺旋石”,纹路似乎比昨天更加……清晰柔和了?不再有那种生硬的锋利感,反而像是被水流冲刷了无数年的卵石,透着温润。
他摇了摇头,觉得自己可能是心理作用。洗漱完毕,准备早餐时,云轩和小丫也相继起床。小丫揉着眼睛跑到窗台边,拿起那块“红蜂窝石”对着阳光看,忽然“咦”了一声。
“林辰哥哥,这个石头的小洞洞,好像会响!”小丫说着,将石头凑到耳边,轻轻摇晃。
“会响?”林辰和云轩都好奇地凑过来。
小丫将石头递给林辰。林辰接过,也放在耳边轻轻摇晃。果然,石头内部传来极其细微的、如同风穿过极细孔洞的“嗡嗡”声,非常微弱,但在安静的清晨勉强可闻。他又试着对着石头的一个孔洞轻轻吹气,那“嗡嗡”声变得稍微明显了一些,音调似乎还随着吹气的力度和角度变化。
“是因为它内部有很多连通的孔洞,空气流过时产生的声响。”林辰解释道,“就像吹笛子或者哨子的原理一样。这石头天然形成了类似‘多孔共鸣腔’的结构,挺有趣的。”
云轩也试了试,觉得新奇。“先生,为什么吹不同的孔洞,声音好像有点不一样?”
“可能因为孔洞的大小、深浅、弯曲程度不同,空气振动的频率就不同,声音的音高和音色就会有差异。”林辰说道,“这涉及到我们昨天没细讲的‘共振’和‘共鸣’现象。”
“共振?共鸣?”两个孩子对这个新名词产生了兴趣。
“对。”林辰觉得这是个很好的教学切入点,“简单来说,当一个物体振动的频率,与另一个物体的固有频率相同或接近时,会引起另一个物体也跟着强烈振动的现象,就叫做‘共振’或‘共鸣’。就像昨天我们玩的土电话,声音通过线传导,其实也是一种振动传递,但线本身的振动和声音频率是匹配的。”
他想了想,决定用更直观的方式演示。“走,吃完早饭,先生带你们做个有趣的实验,你们就明白了。”
早饭过后,林辰找来两根长短、粗细几乎相同的细竹条(弹性很好),在院子里的晾衣绳上,间隔一段距离,平行地悬挂起来。然后,他轻轻拨动其中一根竹条,让它来回摆动。
“看,这根竹条在振动,它有它自己的摆动频率。”林辰指着那根晃动的竹条说道。
起初,旁边那根竹条静止不动。但过了一会儿,神奇的事情发生了——旁边那根竹条,竟然也开始微微地、自发地摆动起来!而且摆动的节奏,与第一根竹条完全同步!
“哇!它自己动了!”小丫惊呼。
“是因为第一根竹条的振动,通过空气和绳子传了过去,引起了它的共振。”林辰解释道,“因为它们长短粗细一样,固有频率很接近,所以容易发生共振。”
他又换了两根长度明显不同的竹条悬挂,再次拨动其中一根,另一根就几乎不动。“看,频率差别太大,就不容易引起共振了。”
为了让概念更深入,林辰还做了音叉实验(用两个同样的小金属片代替)。敲击其中一个,靠近另一个静止的,能感觉到后者也在微微震颤,甚至能听到它发出极其微弱的相同音调的声音。这就是声音的共振(共鸣)。
“共振现象在生活中很常见。”林辰总结道,“比如军队过桥不能齐步走,就是怕步伐频率与桥的固有频率相同引起共振,导致桥梁坍塌。乐器能发出美妙的声音,也离不开共鸣箱的共振放大效果。我们听到的声音洪亮与否,除了发声体本身,也和周围是否有能与之共振的物体或空间有关。”
他拿起那块“红蜂窝石”:“这块石头能发出声音,也是因为空气在它那些复杂孔洞里振动,某些频率的振动被它的结构‘放大’(共鸣)了,我们才能听到。”
小丫的混沌道体,对于这种“同频相应”、“能量传递放大”的法则似乎有着本能的亲近。她觉得万事万物仿佛都有其独特的“频率”,同频者相吸相和,异频者互不干扰甚至相互排斥,这构成了世界既联系又独立的奇妙图景。
云轩则彻底被“共振”和“频率匹配”的概念迷住了。他盯着那两根同步摆动的竹条,脑海中火花迸溅:能不能用共振原理来传递信号?能不能设计一种装置,专门探测或激发某种特定频率?甚至……能不能让不同的机械部件通过共振更高效地协同工作?
就在林辰深入讲解共振奥秘,演示同频相和的奇妙现象时,那股清晰而独特的“频率”、“共振”、“共鸣”、“同频相应”的法则波动,再次如同投入平静湖面的巨石,激起了远超以往的、剧烈而广泛的涟漪!
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