The Helmholtz resonator

音響特性が大きく異なる重要なタイプの共鳴器に、ドイツの物理学者ヘルマン・フォン・ヘルムホルツにちなんだヘルムホルツ共鳴器というものがあります。 ヘルムホルツ共鳴器は、基本的に、短くて小さな直径の首のある中空の球体で、単一の孤立した共振周波数を持ち、その周波数の約10倍以下では他の共振は起こりません。 図8に示す古典的なヘルムホルツ共鳴器の共振周波数は、その体積(V)と首の長さ(L)と面積(A)によって決まる(Equation.ここでSは空気中の音速である)。

Helmholtz resonator
Helmholtz resonator

Figure 8: A classic Helmholtz resonator with volume V and with the length L and cross-sectional area A.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Helmholtz resonatorの孤立共振は、電子分析器が発明される以前の19世紀半ばに音楽の音色の研究に有用であった。 共鳴器を音源に近づけると、分析対象の音が共鳴器の周波数にスペクトル成分を持つ場合、その中の空気が共振し始めます。 バイオリンやギターなどの弦楽器の空洞は、音響的にはヘルムホルツ型の共鳴器として機能し、楽器の音域の底に近い周波数を補強して、楽器の音色に低域の強さを与えているのです。 図3Dの音響バンドパスフィルターは、ヘルムホルツ共鳴器を用いて、ダクトを通過する音波からある帯域の周波数を吸収し、逆位相で再放出することで、入ってくる音波に破壊的に干渉し、減衰させるものである。 ジャグバンドで使われる大きな水差しは、その開口部に空気を吹き込むと単一の低周波で共振し、ヘルムホルツ共鳴器として機能することもある。 音叉はしばしば箱に取り付けられますが、これは箱の中の空洞がヘルムホルツ共鳴器のように振動し、音叉と外気との結合をもたらすからです

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