共振

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介紹

在介紹這一現象時，需要理解共振現象被用於確定未知頻率。這是一種特殊的現象，廣泛應用於我們的日常生活中，尤其是在音樂領域。它有時被用來理解幾種樂器，有時被用來增加幾種樂器中聲音的強度。然而，為了調諧無線電接收器，也使用了共振現象。

共振的定義

共振是一種特殊的現象，其中外力或任何其他振動物質的力傾向於對另一個系統施加壓力。這進一步導致振動幅度更大，在與操作相關的特定頻率下進行（Jones & Bradshaw, 2019）。當兩個聲音系統傾向於具有匹配頻率時，就會發生這種情況，這導致幅度概念的增加。

共振原理

在共振現象的情況下，如果共振頻率具有線性振盪Ω，則據說它來自具有頻率ω的源，則振盪強度可以定義為f = 12πΓ (Sciencing.com, 2022)。在這個公式中，Γ被定義為阻尼情況，當系統已知是線寬時。

共振的例子

在我們的日常生活中，共振現象的例子有很多，例如鞦韆產生的振動、電視和收音機的執行。在已知為電磁波的雷射中，使用了共振現象。此外，在許多樂器中，都觀察到共振的概念（Quantamagazine.org, 2022）。有時，水晶酒杯會因接觸到特定音調的音樂而破碎。

圖1：共振示例

共振的數學表示

共振的數學表示可以這樣定義：

v = λf

這個公式表示特定波的共振頻率。在這個公式中，v表示波速，λ表示波長。這個公式的意思是波速等於波長（Bien *et al*. 2018）。乘以共振頻率f。它主要指共振的狀態或等價性。這裡的共振是指系統移動系統內電子的能力的概念。

不同型別的共振

聲學共振

聲學共振是一種重要的共振型別，在樂器中可以看到。這是因為大多數諧振器都存在於樂器中。它包括小提琴的琴身和琴絃，也體現在管子的長度中 (Ferreira *et al.*, 2018)。除了這些因素外，這種型別的共振也適用於聽力。在這種共振中，聲波被觀察到其自身的固有振動頻率。這種型別的共振主要用於吸收特定範圍內的聲音。

機械共振

在力學系統中，機械共振是一種以更大振幅響應的共振型別。此過程發生在系統固有頻率時（Bien *et al*. 2018）。這也稱為諧振頻率。機械共振主要指以更大振幅響應的趨勢。

圖2：機械共振

當頻率與振動頻率匹配時，就會發生此過程。這種共振最常見的例子是歌劇演唱者透過其聲音以正確的音符打破玻璃。可以看出，當聲音的頻率與材料的諧振頻率一致時，就會發生這種共振。

電共振

圖3：電共振頻率隨電感的變化

電共振存在於電路中，當電容抗和電感抗在大小上相等時，就會發生這種電路。當電路的輸出和輸入幾乎為零時，這種型別的共振發生在電場中（Researchgate.net, 2018）。在這種情況下，電路的傳遞函式幾乎為1。這種型別的共振發生在電路中，此時串聯阻抗最小，並聯阻抗最大。

結論

共振是指系統具有以較大振幅振盪的特性。該系統具有頻率，這是頻率達到最高的情況，該頻率稱為諧振頻率。這種型別的頻率與各種波或振動有關。這種型別的波主要發生在電磁波、聲波和機械波中。不同型別共振的粒子增加了共振部分的重要性。共振所需的重要因素是物體或系統。

常見問題

Q1. 共振的基本原因是什麼？

A1. 共振現象發生的基本原因可以透過將振動與其他幾個物體匹配來確定，這些物體傾向於增加振盪物體的振幅。

Q2. 共振頻率決定了什麼？

A2. 共振頻率是由介質中的固有頻率決定的，在該頻率下，它以最大的振幅振動。

Q3. 為什麼說由於共振，橋樑可能會倒塌？

A3. 據說，一群士兵向橋樑行進可能是橋樑坍塌的原因。這是因為，由於士兵有節奏的行進，橋樑的固有頻率會產生極端的振動。因此，隨著同步的腳步聲，振幅可能會增加到如此之高，以至於橋樑可能會坍塌。出於這個原因，士兵們在過橋時被指示不要行進。