最近在头条上看到这样一张gif图
根据作者的说法,这是一种拥有特定晶体结构的食盐(NaCl),特定的晶体结构在遇到特定的震动频率时,就会在面板上呈现出这些特定的美丽图案。
原作者的“个人分析”
好家伙,这么一解释,笔者瞬间就不淡定了。简直就是“上坟烧报纸,糊弄鬼呐”。
为了不让此类妖言继续惑众,笔者今天就和大家聊聊这个现象背后的原因。
先来解答,这是个什么现象。
有朋友说这是共振,这个解释没毛病,但不够准确。
首先笔者要给大家带来一个名词解释:音流学(Cymatics)
音流学(Cymatics)是使声音形象化可见化的过程,最初是由对共振现象的研究开始的。一般是由在振动着的平板、膜或横膈膜的表面上覆盖着的一薄层颗粒、颜料或液体的最大和最小位移表现出来的。
大家注意,这里说的是“颗粒、颜料或液体”,换句话说就是,不管你是食盐颗粒,还是细砂粒,亦或者是面粉,都可以产生类似的效果,只不过食盐颗粒是我们生活中最容易获得的实验材料。
基于此,第一个谣言点就不攻自破了,这和食盐晶体结构没有任何关系,只要是细小的硬质颗粒都可以非常明显地呈现类似效果。
接下来简单讲一下原理。
从动图中可以看到,黑色面板中心放置一个振动源,它能够以单一频率发出振动,从而带动整个黑色面板一起振动。
当然,这个振动源并不一定出现在平面中心,用小提琴弓同样可以实现类似的效果。
但是,黑色面板上不同位置的振动强度是有区别的。当能量传导至硬质颗粒上时,细小的颗粒就会随之产生振动。
由于波的叠加效应,在面板上就会出现波峰-波峰叠加产生的波腹(振幅大),以及波峰-波谷抵消产生的波节(振幅小)。
在振动面板上,硬质粒子更倾向于从振幅大的位置向振幅小的位置迁移,并产生积聚。正因为如此,我们才能看到实验中食盐颗粒在面板上形成不同的振动图样。而这个图样也被称之为克拉尼图案。
这些都是克拉尼图案的不同样式
克拉尼图案,本质上就是波节的可视化呈现。
十八世纪,德国物理学家恩斯特·克拉德尼做过一个实验,他安放一块较宽的金属薄片,在上面均匀地撒上沙子。然后开始用弓弦拉动,结果这些细沙自动排列成不同的美丽图案,并随着弓弦拉出的节奏的不断增加,图案也不断变幻和越趋复杂——这就是著名的克拉尼图形。
再多懂一点,这种叠加后振幅变大,但只在原位置振动的波,叫做驻波。
字面意思就是,驻在原地的波。
如果用计算机模拟克拉尼图案中的三维振动,应该是这样子的:
发动机尾喷口常见的马赫环,其实就是驻波在生活中最常见和直观的表现形式。
最后,也希望还在坚持做科普内容的作者们能走点儿心,别再成为谣言传播的帮凶了!
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