
【医】 Helmboltz resonator; Helmboltz's resonators
black; dark; secret; sinister; wicked
【医】 black; melano-
【医】 mho
quickly; suddenly
ear; erbium
【医】 aures; auri-; auris; ear; ot-; oto-
family name; surname
resonator
【医】 resonator
黑姆霍耳茨氏共鸣器(Helmholtz resonator)是一种由德国物理学家赫尔曼·冯·黑姆霍耳茨(Hermann von Helmholtz)于19世纪提出的声学装置,主要用于研究空气振动与声波共振现象。其核心原理是通过特定形状的腔体结构产生单一频率的共振,在声学工程、乐器设计、建筑隔音等领域具有重要应用价值。
该装置通常由带有细颈的球形或圆柱形腔体构成(如图1所示)。腔体内部容积(V)与颈部截面积(A)、颈部长度(L)的数学关系可表示为: $$ f = frac{v}{2π} sqrt{frac{A}{VL}} $$ 其中$f$为共振频率,$v$为声速。该公式揭示了通过调整几何参数即可控制共振频率的特性。
当外界声波频率与共鸣器固有频率匹配时,腔内空气柱会产生剧烈振动,这种现象称为"亥姆霍兹共振"。其能量转化过程可分为三个阶段:声波压力驱动颈部空气运动→动能转化为腔体内压缩势能→势能释放推动空气柱反向运动。
权威参考资料:
“黑姆霍耳茨氏共鸣器”一般译为“亥姆霍兹共鸣器”(Helmholtz resonator),是19世纪德国物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹提出的声学装置。以下是详细解释:
亥姆霍兹共鸣器由一个封闭空腔和狭窄的颈部开口构成。当外部声波的频率与空腔的固有频率一致时,腔内空气柱会在颈部产生共振,从而放大或吸收特定频率的声音。其共振频率公式为: $$ f = frac{v}{2pi} sqrt{frac{A}{V L}} $$ 其中:
吹奏玻璃瓶口时,瓶内空气柱振动产生音调,即为亥姆霍兹共振现象。调整瓶内水量(改变空腔体积( V ))可改变音高,与公式直接相关。
普通共鸣器(如二胡琴筒)通过整体结构共振增强声音,而亥姆霍兹共鸣器特指通过颈部-空腔耦合实现窄带频率选择性共振,常用于精确频率调控场景。
如需进一步了解公式推导或历史背景,可参考声学教材或专业文献。
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