音の仕組み
前のページで音は波であるということを学びましたが、音の波は波形として表示することができます。つまり、音の振動している様子を表示することが出来るということです。波形はオシロスコープやコンピューターで表示できます。今回はSoundEngine Free(http://soundengine.jp/)という波形編集ソフトを使用して音の波形を表示していきます。左の図が編集ソフトの画面全体を表示したものです。音声を挿入すると青く波形が表示されました。では、波形を拡大して見てみましょう。
右の図が拡大図です。
では、この波形について詳しく見ていきましょう。上の波形は、縦軸が振幅、横軸は時間を表しています。振幅とは、振動の振れ幅のことです。また、音源が1秒間に振動する回数を振動数(周波数)といい、単位はヘルツ(Hz)と表示します。つまり、上の図では1秒間に3回振動しているので3Hzと表します。また、1回の振動の長さを波長と言います。
この振幅と振動数は音の大きさ・高さに関係しているのです。音の大きさは振幅が大きいほど大きく、音の高さは振動数が多いほど高くなります。よって、振動数(Hz)の値が大きいほど音は高くなります。モノコードを使った場合、弦を強くはじくと振幅は大きくなり音が大きくなります。また、弦を短く・細く・強く張ると振幅数が大きくなり、音が高くなります。 音の基本の観察動画で音を高くすると振動の様子が変わったのは、振動数と音の高さが関係しているからです。
ここで、音の波形の動画を音声と共に見てみましょう。動画内では、高い音と低い音の波形の違いも比較しています。
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この動画の後半では特に音が大きくなるので音量にご注意ください。
考察
音叉の音が段々小さくなっていましたが、それに伴って、振幅も小さくなっていることが分かりました。また、100Hzの音と1000Hzの音を比べると波形の違いがはっきりと分かりました。100Hzでは緩やかな振動に、1000Hzでは激しい振動になっていました。これで先ほど説明したことを確認できたと思います。下の図で100Hzと1000Hzの波形の違いを詳しく見ることができます。
音叉の音が段々小さくなっていましたが、それに伴って、振幅も小さくなっていることが分かりました。また、100Hzの音と1000Hzの音を比べると波形の違いがはっきりと分かりました。100Hzでは緩やかな振動に、1000Hzでは激しい振動になっていました。これで先ほど説明したことを確認できたと思います。下の図で100Hzと1000Hzの波形の違いを詳しく見ることができます。
考察でも説明した通り波形に明らかな差がありますね。次のページでは音の高さに関する実験を行っていきます。
まとめ
・音の振動している様子を表示したものを( )と言う。
・音の波の1回の振動の長さを( )と言う。
・音の大きさは( )と関係しており、( )が大きいほど音は大きくなる。
・音の高さは( )と関係しており、( )が大きい(多い)ほど音は高くなる。
・モノコードを使った場合、弦を強くはじくと音は( )なる。
・モノコードを使った場合、弦を短く・細く・強く張る音が( )なる。
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・音の振動している様子を表示したものを( )と言う。
・音の波の1回の振動の長さを( )と言う。
・音の大きさは( )と関係しており、( )が大きいほど音は大きくなる。
・音の高さは( )と関係しており、( )が大きい(多い)ほど音は高くなる。
・モノコードを使った場合、弦を強くはじくと音は( )なる。
・モノコードを使った場合、弦を短く・細く・強く張る音が( )なる。