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(2) In future presentations of the research findings, in addition to the course project website and public presentations, your real name and personal information will not appear in this research report. If you are interested in the research results, we can provide you with an executive summary after the study is completed.
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物理實驗

拍音與聲波疊加

兩支頻率略差的音叉同時發聲:波形疊加出忽強忽弱的拍音,還能實際聽見。調兩音頻差量拍頻,驗證 f_beat=|f₁−f₂|,理解樂手調音時「拍聲消失」的原理。
t = 0.00 s

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

音叉 1 頻率 f₁
音叉 2 頻率 f₂
音量
建議戴耳機、從低音量開始。畫面顯示滾動的 0.12 s 時間窗。

即時量測

f₁
Hz
f₂
Hz
理論拍頻 |f₁−f₂|
Hz
量測拍頻(包絡節點間距)
Hz

畫面符號圖例

  • f₁/f₂:兩音源頻率;兩者相近時合成聲忽大忽小=拍,拍頻=|f₁−f₂|

實驗任務

  1. 聽見拍音:f₁=440、f₂=444 Hz,按「播放聲音」—— 聲音忽強忽弱地「嗚—嗚—」起伏。數數看一秒有幾拍?和理論值 |f₁−f₂|=4 Hz 一致嗎?
  2. 驗證拍頻公式:固定 f₁=440,把 f₂ 依次調成 442、446、450、460 Hz, 每組記錄理論與量測拍頻。下載 CSV 比對——f_beat=|f₁−f₂| 對所有組合都成立嗎?
  3. 樂手的調音術:把 Δf 調到只剩 0.5 Hz(如 440 對 440.5), 拍音變成每 2 秒一次的緩慢起伏。樂手調音就是這樣:邊調邊聽,拍聲越來越慢、 直到完全消失——兩音就同頻了。
  4. 知覺的極限:把 Δf 拉大到 30 Hz(如 440 對 470), 還聽得出一拍一拍嗎?大約超過 15–20 Hz 後,耳朵不再把它聽成「拍」, 而是融合成一種粗糙感——這是聽知覺的極限,不是物理的極限。

模型與假設

疊加:兩等振幅純音 sin(2πf₁t)+sin(2πf₂t)=2cos(2π·(Δf/2)·t)·sin(2πf̄t), 其中 Δf=f₁−f₂、f̄=(f₁+f₂)/2。慢變的包絡 2|cos(πΔf·t)| 每秒起伏 |f₁−f₂| 次,即拍頻。
量測法:對疊加波形取短窗振幅包絡,偵測包絡極小(節點)時刻,相鄰間隔的倒數即量測拍頻。
適用範圍:此為等振幅純音的理想情形;真實樂器含泛音、振幅也不相等, 拍音結構更複雜,但「頻差=拍頻」的原理不變。