資優班物理科教學觀摩-波動聲學與樂器物理學

波動聲學與樂器物理學(銅管樂器)

陳育霖長號(trombone)與上低音號(baritone)範吹講解
劉子綺老師拍攝

兩千四百年前戰國時代的曾侯乙墓[註]十二平均律談起的音樂物理學, 從樂器的發聲原理到銅管樂器管長與按鍵之間微妙的類似二進位關係. 透過長號(trombone), 上低音號(baritone)的構造原理說明，可以互相對照說明。

長號的滑管是個古老的機構設計, 用來控制音高, 經過時間流轉, 工業技術演進, 每一種銅管樂器都進化成按鍵機構, 長號也出現了按鍵式長號, 但是在現今的管絃樂團或管樂團當中, 長號卻仍然保留滑管形式, 就音樂美感或表現力而言一定有它特別的地方. 而這點剛好可以幫助物理學家比較輕易地了解團管樂器的聲學架構. 同時來可以用來和其它按鍵式銅管樂器做比較. 滑管的把位, 正好對應了按鍵組合形式.

銅管樂器的形狀和它要成為樂器希望順利把駐波的共鳴傳遞出來, 除了音量還要兼顧音色美感, 喇叭口的形狀有一定的理想形式. 當中考慮了聲波的折射、反射及樂器管內與管外的阻抗匹配(Impedance matching)問題.

註:  最早是聽知名客家傳統音樂作曲家兼演奏家林錦棠老師提起。