堂前燕
物理 · 高中 /初中 · 波动 · 叠加 · 拍频 · 共振

简谐振动 + 拍频

两个正弦波叠加。频率接近时出现"拍",相位相反时互相抵消 —— 波动力学的入门必修。

数学描述

两个简谐波叠加:

y(t)=A1sin(2πf1t)+A2sin(2πf2t+φ)y(t) = A_1 \sin(2\pi f_1 t) + A_2 \sin(2\pi f_2 t + \varphi)

合成的波形取决于频率差、振幅比和相位差。

三种典型情形

  • 同频同相:振幅直接相加,强度变大
  • 同频反相 (φ=π\varphi = \pi):完全相消,安静一片
  • 异频接近:出现拍频,包络的频率等于 f1f2|f_1 - f_2|

拍频的妙用

钢琴调律师靠它工作 —— 同时弹基准音和被调的弦,听拍频降到 0 时频率就对上了。

也是音箱里”嗡嗡”声的本质:两个略有差异的音叠加时会觉得音量在周期性涨落。

试试两个预设

  • 预设:拍频” 把两个波设到 4.0 / 4.2 Hz,能看到漂亮的拍包络
  • 预设:反相抵消” 把两个 3.0 Hz 设成相位差 π,合成完全平直