
【醫】 Helmboltz resonator; Helmboltz's resonators
black; dark; secret; sinister; wicked
【醫】 black; melano-
【醫】 mho
quickly; suddenly
ear; erbium
【醫】 aures; auri-; auris; ear; ot-; oto-
family name; surname
resonator
【醫】 resonator
黑姆霍耳茨氏共鳴器(Helmholtz resonator)是一種由德國物理學家赫爾曼·馮·黑姆霍耳茨(Hermann von Helmholtz)于19世紀提出的聲學裝置,主要用于研究空氣振動與聲波共振現象。其核心原理是通過特定形狀的腔體結構産生單一頻率的共振,在聲學工程、樂器設計、建築隔音等領域具有重要應用價值。
該裝置通常由帶有細頸的球形或圓柱形腔體構成(如圖1所示)。腔體内部容積(V)與頸部截面積(A)、頸部長度(L)的數學關系可表示為: $$ f = frac{v}{2π} sqrt{frac{A}{VL}} $$ 其中$f$為共振頻率,$v$為聲速。該公式揭示了通過調整幾何參數即可控制共振頻率的特性。
當外界聲波頻率與共鳴器固有頻率匹配時,腔内空氣柱會産生劇烈振動,這種現象稱為"亥姆霍茲共振"。其能量轉化過程可分為三個階段:聲波壓力驅動頸部空氣運動→動能轉化為腔體内壓縮勢能→勢能釋放推動空氣柱反向運動。
權威參考資料:
“黑姆霍耳茨氏共鳴器”一般譯為“亥姆霍茲共鳴器”(Helmholtz resonator),是19世紀德國物理學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲提出的聲學裝置。以下是詳細解釋:
亥姆霍茲共鳴器由一個封閉空腔和狹窄的頸部開口構成。當外部聲波的頻率與空腔的固有頻率一緻時,腔内空氣柱會在頸部産生共振,從而放大或吸收特定頻率的聲音。其共振頻率公式為: $$ f = frac{v}{2pi} sqrt{frac{A}{V L}} $$ 其中:
吹奏玻璃瓶口時,瓶内空氣柱振動産生音調,即為亥姆霍茲共振現象。調整瓶内水量(改變空腔體積( V ))可改變音高,與公式直接相關。
普通共鳴器(如二胡琴筒)通過整體結構共振增強聲音,而亥姆霍茲共鳴器特指通過頸部-空腔耦合實現窄帶頻率選擇性共振,常用于精确頻率調控場景。
如需進一步了解公式推導或曆史背景,可參考聲學教材或專業文獻。
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