当前位置: 华文星空 > 知识

500赫兹的声音,一秒钟响三下,可以产生3赫兹的次声波吗?

2021-05-04知识

答案是不会。这种物理现象有专门的名字叫拍频。

我们常见的振动大都遵循线性定律,也就是说两个振动同时作用时按线性叠加。所以当一个波的振幅(这里暂时允许振幅为负)按正弦规律变化时,由三角恒等式可得:

sin(\omega_{R}t)\times cos(\omega_{S}t)=\frac{1}{2}\times(sin((\omega_{R}+\omega_{S})t)+sin((\omega_{R}-\omega_{S})t))

左侧sin项表示频率为 \omega_{R}/2\pi 的振动,cos项表示频率为 \omega_{S}/2\pi 的「振幅随时间的变化」(因为正负交替,所以看起来振幅变化的频率是2倍,即 \omega_{S}/\pi ), \omega_{R} 远大于 \omega_{S} 。而右侧是两个频率分别为 (\omega_{R}+\omega_{S})/2\pi 和 (\omega_{R}-\omega_{S})/2\pi 的振动叠加。这说明: 一个振幅随时间变化的振动,等效于两个振幅相等,频率在原频率两侧且接近原频率 (因为 \omega_{R} 远大于 \omega_{S} ,所以 \omega_{R}-\omega_{S}\approx\omega_{R}+\omega_{S}\approx\omega_{R} ) 的振动的叠加。 其中没有低频率( \omega_{S} )振动的成分。

例子:上图浅青色和品红色的线表示两个振动,下图是两者的叠加。(引自维基百科。)

题外话:虽然这个振动本身没有低频率的成分,但其包络线确实是低频率的,如果设法提取它的包络线(当然这一提取器一定是非线性的系统),就可以得到低频率的振动。这就是AM(调幅)广播的原理,在电路领域称为检波。