用聲音消除聲音的魔法!用 iPad 將降噪技術視覺化

逐日攏咧做實驗,我是科學教練桑子研。

城市內底吵吵鬧鬧的聲、抑是飛機飛過的隆隆聲,一瞬間攏消失去,變做只有音樂陪伴你……。這款親像魔術一般的「降噪功能」(Noise Canceling),逐家攏有咧用無?這馬的手機仔、耳機逐項攏有這款技術,其實這背後藏著「波的性質」上驚人的應用喔!這擺,我想欲分享一個心適的實驗方法,予規班學生做伙看見這股看袂著的「消滅聲音的力量」!

用波佮波相挵,創造出「無」的科學

所謂的「聲音」,本質就是空氣振動傳出去的波(波動)。降噪的原理,簡單講就是「用聲消聲」。

耳機的小麥克風會先收附近吵雜的聲,隨時產生一個形狀完全顛倒的波(反相位的波)去予伊挵。結果,波的「山」佮「谷」拄好疊做伙變平平,聲就消失去矣。這佇物理學叫做「波的疊加」。若是用嚨喉管(彈簧)來演示,就親像下面這个影片:

課堂上,我予學生戴上我愛用的耳機,開關一下撠開……冷氣機「各各叫」的聲隨消失,規个教室變甲靜靜靜,學生驚一下大聲叫:「哇!遮神奇!」目睭大粒細粒看。因為雜音攏無去矣,讀冊嘛會當變甲真專心。

莫予感動只有「家己知」,予全班做伙體驗的撇步

毋過,耳機一次只有一個人通戴。其他的學生看人戴耳機,較難體會彼種震撼。若是欲買予全班每人一隻,閣太開錢。所以我想講:「敢有法度將這个魔術『視覺化』,予逐家攏看得到?」尾仔我想出一套利用平板電腦麥克風的實驗。結果真成功,這馬就將這个配方公開予逐家!

科學配方

準備物件:降噪耳機、iPad

方法:首先,請先看這段影片,看彼个變化有若大。

利用APP來觀察聲波,結果一目瞭然。開關若是OFF,麥克風會收到周圍的雜音,波形會振動足厲害。

降噪OFF

但是,開關撠到ON的彼一刻,波形明顯變細真多。

降噪ON

按怎將平板變做「測定儀」的小技巧

這擺我用的是一款叫作「Soundbeam」的APP,伊會當收聲變做波形。iPad這款平板,麥克風通常攏佇鏡頭附近……

iPad麥克風位置

技巧就是用耳機將彼個位子閘起來。按呢切換開關,再用投影機將波形的變化放出來,全班就能夠看見「聲音被消滅的一瞬間」。附帶一提,因為手機仔的麥克風位子真散,定定失敗,所以建議用iPad這款平板來試較理想。

生活科技的背後,攏有物理法則咧運行。只要一台平板,教室隨時變做刺激的實驗場。逐家嘛做伙來觀察這个「靜謐的波形」看覓咧!

參考:其他波的反射範例

自由端反射 https://youtu.be/PjfNwQiXrjk

固定端反射 https://youtu.be/Vdk-My4_aZE

縱波佮橫波 https://youtu.be/y0PSI0Dn-PI

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