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音の高さと大きさ

1 音波の波形

 オシロスコープという器械にマイクロホンをつないでマイクロホンに音を入れると音波の波形(波の形)がブラウン管にうつし出されます。このときの波形の各部分の名称を下の図に示します。

音波の波形

2 音の3要素

音には大きさ,高さ,音色の3 つの要素が存在します。これを音の3 要素といいます。

(1)大きい音と小さい音…音波の振幅が大きいほど大きい音となり,振幅が小さいほど小さい音となります。また,振幅が同じ2つの音の大きさは同じ大きさの音とみなします。

大きな音 小さな音

(2)高い音と低い音…音波の波長が短いほど高い音となり,波長が長いほど低い音となります。また,波長の長さが同じ2つの音の高さは同じ高さとみなします。

大きな音 小さな音

(3)音色の違い…例えばピアノの音とバイオリンの音は聞き分けることができます。これは波の形(波形)が異なるためです。

3 音の振動数

 発音体が1秒間に振動する回数のことを,振動数といいます。振動数はヘルツ[Hz] という単位で表します。発音体が1回振動すると,音波の山と谷が1つずつ作られます。振動数が2倍,3倍…となると音の高さも2倍,3倍…となります。

※超音波…人の耳に聞こえる音は20~20000Hzまでの音です。20000Hz以上の音のことを超音波といいます。イルカやコウモリは超音波を発して合図をしたりしているといわれています。

※音階…音楽に用いられるドレミの振動数はハ長調のラの音を440.00Hzとしてそれを基準としています。その1オクターブ高いラの音は880.00Hzとなります。各音階の振動数は以下の通りになります。

音階 振動数 音階 振動数
261.63 392.00
293.66 440.00
329.63 493.88
ファ 349.23 523.25

4 モノコードの実験

 モノコードに弦をはり,弦をはじくと音が出ます。
 弦の張る力,弦の太さ,弦の長さ(AB間の距離)をいろいろ変えて音の高さを比べてみます。

モノコードの実験

〈結果〉
 弦の張る力が強いほど,弦の太さが細いほど,弦の長さが短いほど高い音を出すことができます。

弦をはじく強さは音の高さには関係ありません。強くはじくほど大きな音が出ます。

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