惠水苗族乐器的声学原理

1、惠水苗族乐器的声学原理贵州省惠水民族中学 王光智摘要：惠水苗族乐器历史悠久，经历千年的传承和发展，现已和苗族人民融为一体，成为苗族古老文化的象征。惠水苗族乐器可分为吹奏乐器，打击乐器和弦乐器，这些乐器蕴涵着丰富的物理知识，是初高中物理教学的“活”教材，本文从物理学的角度，对常见的惠水苗族乐器作简要分析。关键字：惠水苗族 乐器 声学原理苗族是一个能歌善舞的民族，动听的歌喉、柔美的舞姿和独具特色的乐器成为这支没有文字记载的民族符号。地处贵州黔南布依族苗族自治州的惠水，县境内居住着占全县总人口约四分之一的苗族同胞。在漫长的历史长河中，惠水苗族乐器经历千年的传承和发展，现已和苗族人民融为一体，成为惠水

2、苗族古老文化的象征。惠水苗族乐器可分为吹奏乐器，打击乐器和弦乐器。下面，本人从物理学的角度，对常见的惠水苗族乐器作简要分析。苗族芦笙芦笙是惠水苗族人民的一种古老乐器，是苗族历史文化的名片。经专家考证，惠水苗族的芦笙文化已有千余年的历史。惠水苗族芦笙为六管芦笙，其结构由笙斗、笙管和簧片三部分组成。芦笙的笙斗又叫气箱，由两半挖空内膛的杉木合并而成。笙斗长约50厘米，外观成纺槌形，上端为细端，接一根长10厘米的竹管，中下端纵向插入六根长度不一的竹质笙管，与笙斗成80度角。笙管每管入斗处装有长方形的铜质簧片，近笙斗处开有圆形的按音孔，笙管上端通，下端堵。惠水苗族芦笙由铜质簧片和笙管空气柱的振动而发声。

3、吹奏芦笙时，用手指按住音管下端的按音孔，使笙簧与上端出音口之间形成一定长度的空气柱，向吹嘴吹气，气流由笙斗进入，冲击固定在笙管上的簧片，簧片上下振动，簧片的振动引起管内空气柱的振动，管内空气柱的振动频率同簧片的频率产生耦合振动而发声。芦笙簧片的振动方式属于自由式振动，在笙斗处无论呼气还是吸气都能使簧片振动发声。芦笙音调的高低由簧片的厚度和笙管的长度决定，簧片厚度越薄、笙管越短，音调就越高；簧片厚度越厚、笙管越长，音调就越低。苗族唢呐唢呐，古称琐嘹，原是波斯乐器，明代以前传入中国，先为军中之乐，后入民间。在惠水，唢呐是苗族民间运用最广泛的乐器之一，用于婚丧嫁娶和民间节庆。苗族唢呐，由哨子、气盘、

4、芯子、杆子和喇叭碗五个部分组成。哨子是唢呐的发声器，用芦苇制成。气盘的作用在于减轻吹奏中两唇的压力和疲劳，让人能较长时间吹奏。芯子将哨子与杆子连接，起到调音的作用。杆子是唢呐的管身，多用木制，也有用竹、铜制成的，上细下粗呈锥形，杆身开有8个音孔（前七后一）。喇叭碗是铜质的，套在杆子下端，主要作用是扩大音量，也可以调整筒音的音调，将铜碗下拉音调变低，将碗往上移音调变高。苗族唢呐属于双簧管乐器，唢呐上的双簧，是指芦苇制成的双弹性薄片，一端套在唢呐芯子上，另一端不固定。当气流通过哨子时，芦苇双簧片发生振动而发声。簧片振动产生的声音很小，通过杆子内空气柱的振动可增大音量。音调的高低主要由杆子空气柱的长

5、度和体积，以及哨子的体积和质量决定，响度由气流的速度决定，音色由哨子的结构和演奏者吐气的方式决定。从振动方式讲，唢呐哨子属于拍打振动簧，这种簧片在管的封口上边。振动时经过平衡点作不等距振动，物理学称为拍打振动。这种簧片在吹气时才能激发簧片振动发声，要吹奏一曲完整的唢呐曲，吹奏者必须掌握“循环换气法”，即在吸气时鼓腮使长音不断的呼吸方法。苗族长号惠水苗族长号，又名大唢呐，具有浓郁的民族特色和乡土气息。苗族民族民间节日、祭祖、迁居、建房上梁、民俗活动等，都请长号师吹奏长号，以示隆重、热闹和富有。惠水苗族长号是一种古老的铜管乐器，依靠内外二副套管的伸缩来决定音高。苗族长号通体用薄铜片整理，由上、中、

6、下三节铜管组成。上节为嘴节，中节为伸缩节，下节为喇叭节。惠水苗族长号属于唇管乐器，苗族长号的发声原理是：空气通过双唇间的缝隙流入号嘴时，双唇会产生振动而发声，唇的振动经过共鸣管的耦和得以增强，共鸣管长度的变化可以改变音高和音色，最后通过喇叭形的号口将声音传出。演奏长号时，音调变化由共鸣腔体的长度或体积，以及双唇的形态决定，响度变化主要由气体的速度决定，音色变化主要由演奏者吐气的方式决定。苗族竹箫在惠水东南部山区的一些苗寨，苗族青年们都有“男吹笙、女吹箫”的习俗。苗族竹箫管身由竹制成，管长约40厘米、上下端内径约1.5厘米，两端管口通透，上端管口置入一个木塞，木塞一侧削出一条宽0.5厘米，深0

7、.2 厘米的半圆形通道，与管壁形成进气道。在距上端管口3厘米处，正对进气孔道开一发音孔，发音孔多设在管身的背面。管身正面下部开有六个圆形按音孔，孔距相同。吹奏竹箫时，气流通过吹孔进气道直接进入管内，当气流流至发音孔，气流方向发生变化，随即出现衍射现象，在发音孔边棱处形成两列分离的涡漩流，涡漩流的交叠、碰撞引发边棱振动，产生声音，物理学称边棱音。在边棱音的激发下，箫管内的空气柱发生振动，形成声波。气流的流速对箫的发音起着至关重要的作用，它直接影响频率的高低变化。气流流量的大小，对响度和音色有直接的影响。在流速不变的前提下，气流的流量越大，振动越充分，振幅越大，响度就越大，音色也会较为明亮。若气流

8、的流量小，振动就不全面，振幅小，响度就小，音色较为纤细。苗族长鼓苗族芦笙长鼓舞属省级非物质文化遗产，惠水山区的部分苗寨，在祭祀活动中有跳芦笙长鼓舞的习俗。苗族长鼓呈圆柱形，由圆木和牛皮构成，圆木内径约0.6米，长约1.6米。其整理原理是：将圆木中心挖空，在圆木两端蒙上绷紧的牛皮，并用竹质材料将牛皮固定。木鼓属伴奏乐器，但与芦笙一起合奏时起指挥作用。敲击鼓心、鼓边、鼓棒可产生三种不同的音色。敲击木鼓前面鼓心，前鼓面振动，同时引起鼓内空气和后鼓面振动，当三者振动频率近似相同时产生共振，于是，长鼓便发出慷慨激昂的隆隆声。苗族长鼓鼓点刚劲有力，具有强烈的感召力，鼓声的音调与鼓面的绷紧程度有关，响度与敲鼓力度、鼓面面积有关，音色与鼓内空间大小、击鼓位置有关。渗透生活化元素是新课程物理教学的基本理念。苗族民间乐器蕴涵着丰富的物理知识，它们是初高中物理教学的“活”教材，在实际教学