「音で音を消す」魔法の正体！iPadでノイズキャンセリングを可視化せよ

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

都会の喧騒や飛行機の轟音が一瞬で消え去り、静寂のなかで音楽だけが響く……。そんな魔法のような体験をさせてくれる「ノイズキャンセリング機能」、皆さんは使っていますか？今ではスマホやイヤホンに当たり前のように搭載されている技術ですが、その裏側には、「波の性質」の驚くべき応用が隠されているんです。今回は、この目に見えない「音を消す力」を、クラス全員で目撃するためのユニークな実験方法をご紹介します！

波と波をぶつけて「無」を作るサイエンス

「音」の正体は、空気が震えて伝わる波（波動）です。ノイズキャンセリングの仕組みは、一言でいうと「音を音で打ち消す」というもの。

マイクで周りの雑音を拾い、その波と全く逆の形をした波（逆位相の波）を瞬時に作り出してぶつけます。すると、波の山と谷が重なり合って平らになり、音が消えてしまうのです。これを物理学では「波の重ね合わせ」と呼びます。バネで行ってみるとこのような感じになります。

授業で私が愛用のヘッドフォンを生徒につけてもらい、スイッチをONにすると……空調の「ゴー」という雑音が消え、突然訪れる「シーン」という静寂に、生徒たちは「うわっ、すごい！」と目を丸くして驚きます。雑音が消えるので、勉強に集中したい時にも最高ですよね。

「自分だけ」の感動をクラス全体へ広げる工夫

ただ、ヘッドフォンは一人しか体験できません。他の生徒はただ見ているだけで、なかなかその感動が全体には伝わりません。全員分を用意するにはコストもかかります。そこで「どうにかして、この魔法をみんなで可視化（見える化）できないか？」と考え、タブレットのマイクを使った実験を考案しました。これが大成功だったので、そのレシピを公開します！

科学のレシピ

用意するもの：ノイズキャンセリングヘッドフォン、iPad

方法：まずは、こちらの動画でその劇的な変化をご覧ください。

アプリを使って音の波形を観察してみると、結果は一目瞭然でした。OFFのときは、周りの雑音を拾って激しく波形が動いています。

しかし、ONにした瞬間、波形が明らかに小さくなっているのがわかりますね。

タブレットを「測定器」に変えるコツ

今回使ったのは「Soundbeam」という、音を拾って波形にするアプリです。iPadなどのタブレットは、カメラの近くなどにマイクがついていることが多いので……

そこをヘッドフォンで覆うようにセットするのがコツです。この状態でスイッチを切り替え、変化する波形をプロジェクターで投影すれば、「音が打ち消される瞬間」をクラス全員で共有できます。ちなみに、スマホだとマイクが複数の場所に分散していて上手くいかないことが多いので、iPadのようなタブレットでお試しいただくのがおすすめです。

身近なテクノロジーの裏側に潜む、物理の法則。タブレット一つで、教室はエキサイティングな実験場に早変わりします。皆さんもぜひ、この「静寂の波形」を観察してみてください！

参考：そのほかの波の反射例

自由端反射

固定端反射

縦波と横波

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