你有沒有想過為什麼打雷會讓窗戶或房子震動?雨季裡,閃電擊中時,我們通常會聽到雷聲。有時,雷聲會讓窗戶、房子或其他物體震動。你有沒有過這樣的經驗?事實上,震動窗戶的不僅是雷聲;低音炮播放的音樂也會震動窗戶或房子!為什麼聲音會讓窗戶、房子或其他物體震動?
你可能學過,所有物體都是由原子或分子組成的。構成固體的原子或分子一直在振動。既然構成固體的原子一直在振動,為什麼我們周圍的固體物體,像是岩石、玻璃和鐵,看起來卻沒有振動呢?這是因為它們的振動幅度非常小,肉眼無法察覺。牆壁和其他物體也是如此。
你坐過鞦韆嗎?坐在鞦韆上後,你會先被向前推,然後鞦韆會帶著你前後搖擺。為了保持搖擺,你和鞦韆必須不斷地被向前推。如果鞦韆向後擺動,而你的推力是向前的,那麼鞦韆的運動就會變得不規則。為了保持鞦韆的規律運動,推力必須與鞦韆的運動方向同步。
想像一下,構成窗玻璃的原子和分子就像鞦韆一樣來回擺動。為了增加原子和分子振動的幅度並保持規律的模式,必須存在與振動方向一致的驅動力。
聲音是一種在介質中傳播的波。當閃電擊中地球時,雷波會從閃電中心向四面八方傳播。隨著雷波的傳播,空氣中的原子和分子會來回振動。當雷波擊中窗戶或房屋時,空氣原子和分子的往復運動會推動同樣振動的玻璃。就像鞦韆一樣,空氣原子和分子的運動與玻璃原子和分子的振動頻率同步,從而增加了振動的振幅,使其變得可觀測。換句話說,雷波的頻率與玻璃原子和分子(或其他振動物體)的固有振動頻率相同。
雷聲響起時窗戶或房屋玻璃的震動就是我們日常生活中常見的共振現象。音叉也能產生共振。如果兩個音叉的頻率相同,那麼當其中一個振動時,原本靜止的另一個也會振動。原本靜止的音叉之所以會振動,是因為第一個振動的音叉發出的聲波穿過空氣中的原子和分子,帶動空氣中的原子和分子振動。 🙂