国宝编钟的声学原理_编钟发声的原理是什么

原理

材料

曾侯乙编钟用料是铜、锡、铅合金，全套编钟上装饰有人、兽、龙等花纹，铸制精美，花纹细致清晰，并刻有错金铭文，用以标明各钟的发音音调，它是公元前433年的实物。可见，远在2400多年以前。我国的音乐文化和铸造技术已经发展到相当高的水平，它比欧洲十二平均律的键盘乐器的出现要早将近2000年。曾侯乙墓编钟的音域宽达五个半八度，而且十二个半音齐备，是世界上已知的最早具有十二个半音的乐器。

编钟的发声原理大体是，编钟的钟体小，音调就高，音量也小；钟体大，音调就低，音量也大，所以铸造时的尺寸和形状，对编钟有重要的影响。

即使在今天，铸钟仍不是一件易事。有的编钟形体很大，高度超过一米五，制造时需要用136块陶制的模子组合成一个铸模，灌注摄氏近1000度的铜水才能得到。从出土得编钟来看，它们不仅音调准确，而且纹饰极为精细，这说明商周时期对青铜模具的制造技术运用的极为熟练。

编钟在铸造时，除了考虑钟的美观，还要注意它的声学特点。这钟被称为枚的突出，就不仅仅是一种装饰，它还能加快声音的衰减。

青铜是一种合金，主要成分是铜，又加进了少量的锡和铅，各种金属成分的微妙的比例变化，对钟的声学性能、机械性能有重大的影响。 青铜中锡含量的增加，能提高青铜的硬度。但含量过多，青铜就会变脆，不耐敲击。铜中加铅，可降低熔点，增加青铜熔铸时的流动性，还可以减弱因加锡导致的脆性，使所铸的钟耐击经用。但是，含铅量过高，钟的音色又会干涩无韵。而曾侯乙编钟里，铜、锡、前的含量达到了最合理的比例，可见春秋战国时期，人们已经对合金成分与乐钟性能的关系有精确的认识，正因为如此，铸出的钟才音色优美，经久耐用。

曾侯乙编钟在一个钟上能敲出两个准确的音乐，这一现象一度使人感到惊奇和困惑。经声学检测发现编钟能发双音的机制在于它的合瓦形状。当敲击钟的正面时，侧面的振幅为零，敲击侧面时，正面的振幅为零。这样双音共存一体，又不会互相干扰。

也许是过于复杂的缘故，汉代以后编钟的制造技艺就失传了。今天，人们借助现代科学的手段，才得以了解编钟的奥秘，领略古人智慧的光辉。