暖瓶里的歌声

UFO爱好者

小英在家是个勤劳的孩子，打水、洗碗等家务活全会干。一天，她打水时，无意中用耳朵听了听暖瓶，发现暖水瓶里有声音，她非常疑惑。她打了很长一段时间的水，灌暖水瓶的时候，热气腾腾，很难看清水是否灌满，但是几乎都听得出来，水是不是灌满了。
刚一开始水瓶是空的，水撞击瓶底发出低沉的“咚咚”声，随着水位的升高，声音变得尖细起来。因此，小英通过听声音的变化，就可以准确地知道暖水瓶是不是灌满了。
但这是为什么呢?为了寻求本源，小英找到了自己的物理老师，恰巧他们下周就要上声学课了，老师说：“下周做实验课，我给你解谜吧！”时间很快就到了做实验课了，老师开课前就和同学们说：“让我们先寻找一下这个声音是怎么发出来的。用一枝铅笔轻轻地敲一下玻璃瓶胆，瓶胆发出的声音和灌水时听到的完全不一样。看来，那声音不是玻璃瓶胆发出来的。”
同学们都议论纷纷，小英体会最为深刻，她很想得知这瓶胆里还有什么，空气和水？似乎也不像流水发出的哗啦哗啦的声音，“嫌疑犯”就是瓶子里的空气吗？老师说：“别看空气看不见摸不着，但空气是我们这世界中声音的主要发生和传播者。”
老师接着又说：“小英，你现在可以利用这个知识解释灌暖水瓶时听到的声音了。”小英说：“水灌进暖瓶里，扰动了空气，使空气振动，随着水位的增加，上方的空气柱变短，所以音调变高。”
老师说：“现在，我们进一步把这个道理推广开来，便可知道，这也是许多管乐器发声的原理。”
“其实，笛子是用一根竹管做成的，在侧面开了许多孔。吹笛子的时候，用手指堵住不同的侧孔，就能改变音调。堵住侧孔的作用，就是在控制笛子内空气柱的长度。笛子管内空气柱的长度是从吹口处到第一个被打开的侧孔计算的。如果用手指把侧孔全部堵上，空气柱最长，音调最低，把最靠吹口的一个侧孔打开，空气柱最短，这时候音调最高。你再想想，单簧管、双簧管等管乐器，不也是这个道理吗!
原始的号也是一样，这种乐器很长，西藏喇嘛寺举行庆典的时候，吹的法号有十几米长，发出的声音很低沉。如今把号管卷起来，这也是一个聪明的发明。”
一节课之后，小英和她的同学都增长了不少知识。
【眼界扩展】
有趣的是，中国古代学者曾经利用空气柱的长度和体积来统一全国的度量衡。他们选择十二个音律管中的第一根，即黄钟律管，作为度量衡的标准。把它的长度定为九寸，用它作为全国度量衡的基准。各地方都保存着由中央统一翻造的黄钟律管，好随时对照。