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恩斯特·克拉德尼

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恩斯特·克拉德尼
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恩斯特·弗洛伦斯·弗里德里希·克拉德尼德语Ernst Florens Friedrich Chladni,1756年11月30日-1827年4月3日),德国物理学家、音乐家。主要贡献包括振动板研究、不同气体中音速的计算等,因此被称为“声学之父”。

生平

恩斯特·克拉德尼1756年11月30日出生于维滕贝格,1827年4月3日卒于西里西亚(现波兰的弗罗茨瓦夫)的布雷斯劳,自小已懂得斯洛伐克匈牙利三语。1782年,克拉德在莱比锡维滕贝格攻读法律及哲学,1782年毕业于莱比锡大学。在他父亲死后,克拉尼能更自由地发展个人兴趣,主要是在科学方面。

由于他也对音乐感兴趣,所以他于1786年开始从数学方面研究声波,他是算出有关声音传播的数量关系的第一个人,因此被誉为“声学之父”。克拉尼让覆盖着一层沙子的薄板振动。薄板以复杂的方式振动,有一些部分(波节线)保持不动,因此留住了由附近振能层域抖来的沙子。这样,薄板上便出现一幅独特的沙子图形,由此能作出有关振动的许多推断。

此外,克拉德尼还在陨石研究方面颇有建树,因此也被称为“陨石学之父”。

克拉尼图形

克拉尼图形的吉他背板
克拉尼图形的吉他背板
克拉尼的创建克拉尼图形的方法
克拉尼的创建克拉尼图形的方法
克拉尼图形上的矩形板支持中心
克拉尼图形上的矩形板支持中心
相同的板的另一种模式
相同的板的另一种模式

克拉尼的最有名的成就之一是发明一种技术来表明刚性表面振动的各种模式,在振动板或振动膜在共振被划分成多个区域振动相反方向,有界零振动线称为波节线。克拉尼重复牛津大学罗伯特·胡克的开创性实验,1680年7月8日,已观察到与玻璃板的振动节点的型态。胡克用小提琴弓拉沿一盘沾满面粉的边缘,看到节点的模式出现。克拉尼的技术,首次出版于1787年他的书中,发现声音理论,由金属片表面轻轻铺上沙子用一张弓拉,在板边运动直到它共振,当振动导致移动和集中的砂沿节线表面仍勾画节线。这些模式现在被称为克拉尼图形。这种技术的变化仍然很常用的电声乐器,如小提琴,吉他和大提琴在设计和施工。 20世纪以来,它已成为更常见的是将一个电子信号发生器或下盘,实现了更精确的可调频率驱动的扬声器。

其他

克拉尼发现克拉尼定律,一个简单的代数关系近似板和其他机构的自由振荡模态频率。克拉尼估计声速不同的气体,将这些气体注入管风琴,演奏,并观察出现的声音。在1635年开始这种内置在皮埃尔·伽桑狄工作在测量声音在空气中的速度。

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