克拉尼圖形的原理是什么，為什么棒離開金屬板后金屬薄片還是張開的

我不會(huì)~~~但還是要微笑~~~：）

克拉尼圖形，又稱“克拉德尼聲音圖案”，十九世紀(jì)，德國(guó)物理學(xué)家恩斯特·克拉德尼做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在一個(gè)小提琴上安放一塊較寬的金屬薄片，在上面均勻地撒上沙子。然后開始用琴弓拉小提琴，結(jié)果這些細(xì)沙自動(dòng)排列成不同的美麗圖案，并隨著琴弦拉出的曲調(diào)不同和頻率的不斷增加，圖案也不斷變幻和越趨復(fù)雜——這就是著名的克拉尼圖形。

唐守平老師的實(shí)驗(yàn)可以在dy、b站等視頻平臺(tái)，賬號(hào)為“道理學(xué)趣味物理實(shí)驗(yàn)”。唐守平，江蘇常州的退休物理教師，堅(jiān)持在教學(xué)中多做實(shí)驗(yàn)，唐守平成了制作教具的一把好手。退休后的他依舊喜愛擺弄這些小實(shí)驗(yàn)。2020年起，他拍攝了兩百多條趣味物理實(shí)驗(yàn)視頻發(fā)到網(wǎng)上，引來(lái)眾多網(wǎng)友的點(diǎn)贊。伴隨著琴弓摩擦鋁板發(fā)出的尖銳聲，均勻分布的細(xì)沙，變換出“克拉尼圖形”；電風(fēng)扇圍成一圈吹風(fēng)，兩條絲帶便在“伯努利原理”的作用下，跳出了曼妙的舞姿。網(wǎng)友稱唐守平老師為“專治學(xué)習(xí)困難癥的魔法老師”。退休物理教師唐守平：自己是教師出身，退休了，離開了講臺(tái)，還是戀戀不舍。還是要為社會(huì)做點(diǎn)事，這樣活著才有意義、才有價(jià)值。

靠譜，幾何圖案的形成是因?yàn)檎駝?dòng)過(guò)程中，有一些地方的保持不震動(dòng)，幾何圖案顯示出來(lái)的是不震動(dòng)區(qū)域。不靠譜是因?yàn)槿祟悤?huì)把幾何圖案跟神秘的東西聯(lián)系到一起。從物理學(xué)上來(lái)講，音流學(xué)就是振動(dòng)

轉(zhuǎn)自百度文庫(kù)《駐波與克拉尼圖形》駐波是由兩列傳播方向相反而振幅與頻率都相同的波疊加而成的。駐波有一維駐波、二維駐波等。按某些頻率激發(fā)弦樂(lè)器的弦線振動(dòng)，弦線就會(huì)形成一維駐波。對(duì)于話筒的膜片、鑼鼓鼓面，它們形成的駐波分布在平面或曲面上，是二維駐波。把細(xì)沙撒在薄板上，當(dāng)薄板振動(dòng)時(shí)，薄板上的細(xì)沙就會(huì)顯示各種各樣的圖形，圖形隨振動(dòng)頻率而變，這種圖形是由德國(guó)物理學(xué)家克拉尼(Chladni)發(fā)現(xiàn)的，因而命名為克拉尼圖形。用來(lái)顯示克拉尼圖形的薄板就稱為克拉尼板。早期是用弓弦摩擦克拉尼板的邊緣方法使板振動(dòng)?，F(xiàn)在使板振動(dòng)的方法很多，用壓電陶瓷片使克拉尼板振動(dòng)的方法就是其中的一種。話筒的膜片等振動(dòng)可以看成二維駐波，這些駐波分布在平面或曲面上。一塊四周固定的矩形板的振動(dòng)是最簡(jiǎn)單二維駐波，如圖2所示，它的波函數(shù)也可以表示為一位置函數(shù) Ψ(x，y)與時(shí)間函數(shù)f（t）這兩部分的乘積。從x方向看，膜片的振動(dòng)可以看成是許多平行于x軸的線條上的駐波聯(lián)結(jié)在一起；從y方向看，可以看成是許多平行于y軸的線條上的駐波聯(lián)結(jié)在一起；邊緣各點(diǎn)的振幅則均為零。總的振動(dòng)位移可寫為 Z（x，y）=Ψ(x，y)sin2πνt = Csin2πk1xsin2πk2ysin2πνt (5) 式中，C為常數(shù)，k1=l/λ1 = n1/2L1，k2= l/λ2=n1/2L2，n1和n2為整數(shù)。膜也有一系列本征頻率，但與弦線的情況不同，它們不等于一個(gè)基頻的整數(shù)倍。膜的本征頻率與邊界條件等許多因素有關(guān)，情況很復(fù)雜，本實(shí)驗(yàn)不再展開論述。

我們能“看見”聲音嗎？就算不能直接看到，但我們離這個(gè)目標(biāo)已經(jīng)不遠(yuǎn)了。通過(guò)改變看問(wèn)題的角度，我們可以了解聲學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)。觀察聲學(xué)現(xiàn)象的一種方法是研究稱為克拉尼板 的固體介質(zhì)中的駐波。這是一種特殊技術(shù)，可以在板上產(chǎn)生圖形，從而揭示聲音的物理性質(zhì)。將樂(lè)器的共振可視化想象一下你正在一場(chǎng)古典音樂(lè)會(huì)上，管弦樂(lè)隊(duì)已經(jīng)完成暖場(chǎng)演奏，燈光也暗了下來(lái)。小提琴獨(dú)奏者來(lái)到舞臺(tái)中央，聚光燈打在她的身上。當(dāng)她拿起琴弓，全場(chǎng)觀眾安靜下來(lái)，你期待著第一個(gè)優(yōu)美的音符響起。演奏者將琴弓拉過(guò)琴弦，發(fā)出美妙的音符，在整個(gè)大廳回蕩，帶給你愉悅的聽覺享受。表演正式開始之前，樂(lè)手們?cè)谖枧_(tái)上暖場(chǎng)。除了小提琴演奏者的天賦和日常訓(xùn)練，小提琴的品質(zhì)對(duì)發(fā)出的聲音也起著很大的作用。音樂(lè)家們對(duì)自己的樂(lè)器非常挑剔，這是理所當(dāng)然的，因?yàn)闃?lè)器的設(shè)計(jì)會(huì)影響它的共振。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)拉動(dòng)琴弦時(shí)，琴弦會(huì)以一定的頻率振動(dòng)，該頻率通過(guò)每秒來(lái)回振動(dòng)的次數(shù)進(jìn)行測(cè)量。至關(guān)重要的一點(diǎn)是，小提琴的琴橋和琴身需要經(jīng)過(guò)優(yōu)化才能傳遞振動(dòng)的能量，否則只能產(chǎn)生最小的共振。在設(shè)計(jì)和制造小提琴和其他弦樂(lè)器時(shí)，需要測(cè)試各個(gè)孔的最佳位置、木材的厚度以及內(nèi)部鋼筋的位置等因素。我們還可以通過(guò)克拉尼板將小提琴中各種振動(dòng)的幾何形態(tài)進(jìn)行可視化，稱為克拉尼圖形。小提琴形狀的鋁質(zhì)克拉尼板照片，顯示了克拉尼圖形?？死岚迨侨绾喂ぷ鞯?？它們又是如何產(chǎn)生的？恩斯特·克拉德尼：探索流星和音樂(lè)現(xiàn)在我們都知道聲音在固體、氣體或液體介質(zhì)中以波的形式傳播，但過(guò)去人們并不知道這一點(diǎn)。18 世紀(jì)末，德國(guó)科學(xué)家恩斯特·克拉德尼發(fā)明了一種方法，將聲波的振動(dòng)可視化，首次證明了聲音是通過(guò)波來(lái)傳播的。恩斯特·克拉德尼在獲得法學(xué)學(xué)位后不久，突然改變了職業(yè)生涯，最終成為了著名的“流星之父”和“聲學(xué)之父”?？死履岬母赣H是一名法學(xué)教授，不贊成兒子對(duì)科學(xué)感興趣，迫使他像自己一樣，成為一名律師?？死履嶙駨牧烁赣H的意愿，但在 1782 年從法學(xué)院畢業(yè)后不久，他就收到了父親去世的消息。雖然這對(duì)克拉德尼來(lái)說(shuō)的確是一段艱難的時(shí)光，但從此以后他可以自由地追求自己真正想要的職業(yè)，并將研究方向轉(zhuǎn)向物理學(xué)。然而意想不到的是，克拉德尼的法律背景卻為他對(duì)這門科學(xué)的研究帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)：他在審查法庭案件的目擊者證詞方面積累了經(jīng)驗(yàn)，并使用類似的方法來(lái)支持他的理論，即流星來(lái)自地球之外，并非源自火山，而后者是當(dāng)時(shí)人們的共識(shí)?？死履針O盡所能對(duì)從天而降的物體進(jìn)行了各種研究，并找到目擊這些事件以及聽到和看到過(guò)類似現(xiàn)象（比如大量的巖石落到地面、火球、爆炸和音爆）的人們。在匯編了最可靠的目擊者報(bào)告后，克拉德尼能夠估算出巖石進(jìn)入大氣層的速度，從而得出結(jié)論：巖石燒焦的外觀和它們極高的速度，只有它們來(lái)自外太空才可能解釋這一點(diǎn)。

這個(gè)圖的原理是：那是因?yàn)槟阍诳醋髨D的時(shí)候，是在用左腦進(jìn)行思維記憶。而在看右圖的時(shí)候，是在用右腦進(jìn)行思維記憶，所以會(huì)有這樣的感覺。1. 左腦：英文Left brain;左腦是人類大腦的左部，和人的左手同側(cè)。另一部分稱為右腦，和人的右手同側(cè)。左腦具有語(yǔ)言功能，擅長(zhǎng)邏輯推理，主要是儲(chǔ)存人出生后所獲取的信息，知識(shí)和語(yǔ)言。2. 右腦：英文Right Brain;右腦的五感包藏在右腦底部，可稱為"本能的五感"，和潛意識(shí)有關(guān)。右腦是將收到的訊息以圖像處理，瞬間即可處理完畢，因此能夠把大量的資訊一并處理(心算、速讀等即為右腦處理資訊的表現(xiàn)方式)。一般人右腦的五感都受到左腦理性的控制與壓抑，因此很難發(fā)揮即有的潛在本能。3. 所謂右腦與心靈感應(yīng)有關(guān)是謠言，迄今為止，整個(gè)科學(xué)界也從未發(fā)現(xiàn)過(guò)客觀存在的心靈感應(yīng)或任何一種被聲稱的超自然力。神經(jīng)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，右腦更多的用于控制注意力。但并不存在優(yōu)勢(shì)右腦或者優(yōu)勢(shì)左腦的情況，某一側(cè)大腦并不能主導(dǎo)或影響個(gè)體人格特點(diǎn)。起決定作用的是大腦活動(dòng)的多種連接方式。4. 大腦(brain)包括端腦和間腦，端腦包括左右大腦半球。端腦是脊椎動(dòng)物腦的高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)的主要部分，由左右兩半球組成，是人類腦的最大部分，是控制運(yùn)動(dòng)、產(chǎn)生感覺及實(shí)現(xiàn)高級(jí)腦功能的高級(jí)神經(jīng)中樞。脊椎動(dòng)物的端腦在胚胎時(shí)是神經(jīng)管頭端薄壁的膨起部分，以后發(fā)展成大腦兩半球，主要包括大腦皮質(zhì)、大腦髓質(zhì)和基底核等三個(gè)部分。大腦皮質(zhì)是被覆在端腦表面的灰質(zhì)、主要由神經(jīng)元的胞體構(gòu)成。皮質(zhì)的深部由神經(jīng)纖維形成的髓質(zhì)或白質(zhì)構(gòu)成。髓質(zhì)中又有灰質(zhì)團(tuán)塊即基底核，紋狀體是其中的主要部分。在醫(yī)學(xué)及解剖學(xué)上，多用大腦一詞來(lái)指代端腦。

這個(gè)是視錯(cuò)覺圖 4個(gè)大圓完全一樣的 出現(xiàn)這種情況是因?yàn)椋说难劬τ幸粋€(gè)注視的范圍，在這范圍中焦點(diǎn)位置的成像是最精確的，離焦點(diǎn)越遠(yuǎn)，那么圖像越模糊，模糊是因?yàn)榻裹c(diǎn)達(dá)不到的地方，完全是由大腦在原圖的基礎(chǔ)上自行構(gòu)建出來(lái)的，而構(gòu)建出來(lái)的圖像和原圖又不盡相同，所以產(chǎn)生視錯(cuò)覺。

這個(gè)圖的原理是：那是因?yàn)槟阍诳醋髨D的時(shí)候，是在用左腦進(jìn)行思維記憶。而在看右圖的時(shí)候，是在用右腦進(jìn)行思維記憶，所以會(huì)有這樣的感覺。1. 左腦：英文Left brain;左腦是人類大腦的左部，和人的左手同側(cè)。另一部分稱為右腦，和人的右手同側(cè)。左腦具有語(yǔ)言功能，擅長(zhǎng)邏輯推理，主要是儲(chǔ)存人出生后所獲取的信息，知識(shí)和語(yǔ)言。2. 右腦：英文Right Brain;右腦的五感包藏在右腦底部，可稱為"本能的五感"，和潛意識(shí)有關(guān)。右腦是將收到的訊息以圖像處理，瞬間即可處理完畢，因此能夠把大量的資訊一并處理(心算、速讀等即為右腦處理資訊的表現(xiàn)方式)。一般人右腦的五感都受到左腦理性的控制與壓抑，因此很難發(fā)揮即有的潛在本能。3. 所謂右腦與心靈感應(yīng)有關(guān)是謠言，迄今為止，整個(gè)科學(xué)界也從未發(fā)現(xiàn)過(guò)客觀存在的心靈感應(yīng)或任何一種被聲稱的超自然力。神經(jīng)學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，右腦更多的用于控制注意力。但并不存在優(yōu)勢(shì)右腦或者優(yōu)勢(shì)左腦的情況，某一側(cè)大腦并不能主導(dǎo)或影響個(gè)體人格特點(diǎn)。起決定作用的是大腦活動(dòng)的多種連接方式。4. 大腦(brain)包括端腦和間腦，端腦包括左右大腦半球。端腦是脊椎動(dòng)物腦的高級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)的主要部分，由左右兩半球組成，是人類腦的最大部分，是控制運(yùn)動(dòng)、產(chǎn)生感覺及實(shí)現(xiàn)高級(jí)腦功能的高級(jí)神經(jīng)中樞。脊椎動(dòng)物的端腦在胚胎時(shí)是神經(jīng)管頭端薄壁的膨起部分，以后發(fā)展成大腦兩半球，主要包括大腦皮質(zhì)、大腦髓質(zhì)和基底核等三個(gè)部分。大腦皮質(zhì)是被覆在端腦表面的灰質(zhì)、主要由神經(jīng)元的胞體構(gòu)成。皮質(zhì)的深部由神經(jīng)纖維形成的髓質(zhì)或白質(zhì)構(gòu)成。髓質(zhì)中又有灰質(zhì)團(tuán)塊即基底核，紋狀體是其中的主要部分。在醫(yī)學(xué)及解剖學(xué)上，多用大腦一詞來(lái)指代端腦。