关键概念
声学
振动
声波
听力
引言
你对自己的耳膜了解多少？你可能知道你的耳膜是你耳朵的重要组成部分，让你能够听到周围的世界。但是我们为什么称之为鼓膜呢？事实证明，称之为鼓膜非常准确地描述了你的耳膜的样子——以及它在你的耳朵里所起的作用。为了理解你的耳膜是如何工作的，想象一下用鼓槌敲击真鼓，然后用手触摸鼓面。当你这样做时，你可以感觉到振动在鼓的材料中传递。我们的耳膜以类似的方式工作，但不是来自鼓槌的敲击，我们的耳膜会因声波的撞击而振动。我们无法用眼睛看到这些声波。但是我们可以看到它们是如何引起周围物体的振动的，就像它们在我们的耳膜中一样！
背景
我们体验到的声音实际上是一种机械波，是由空气中（或我们耳朵周围的任何介质——记住声音也可以在水中传播！）粒子的来回振动产生的。为了理解这一点，想象一下（或尝试）在水下拍手。当你的手彼此靠近时，它们会聚集水，在它们身后形成一个空间，周围的水粒子会涌入以填补这个空间。一旦你的手相遇，你手之间的水粒子就会被挤压在一起。你可以看到这两个事件的结果，即涟漪从你拍打的手中扩散到水中。声波在空气中传播的方式类似。当你拍手时，你会位移（或移动）你手之间和周围的空气粒子。这会产生一个压缩波，在空气中传播（很像在水中）。连续的声音（例如音叉产生的声音）是由叉齿的振动引起的。叉齿的振动反复压缩和位移周围的空气粒子，导致重复的压缩模式，我们将其听作一个单一的、连续的音调。叉齿移动得越快，每次压缩之间的时间就越短，从而产生更高频率的声波。
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当这个波到达你的耳朵时，它会遇到你的耳膜。你的耳膜是一层非常薄的膜，它充当外部世界和你内耳之间的屏障。虽然它保护着你耳朵的内部，但你耳膜的真正目的是传递声音。当声波撞击你的耳膜时，它们会引起它的振动——就像你用鼓槌敲击真鼓时，真鼓的振动方式一样。你耳膜中的振动然后通过你耳朵内部的三块小骨头传递到一个充满液体的腔室，称为耳蜗（发音为 KOK-lee-uh）。耳蜗中的振动被转化为电信号，你的大脑将其解释为声音。我们根据声波的频率来听到不同的音高（高音和低音）——频率越高，音高越高。
在这个活动中，你将观察声波通过模型膜时引起的振动，就像通过我们耳膜的振动一样！
材料
烘焙纸或蜡纸
一个可以套在玻璃碗顶部的大橡皮筋（弹性头带也很有效。）
一个足够大的小玻璃碗，可以把蓝牙音箱放在底部
糖或盐（为了帮助你更好地看到结果，你可以使用彩色糖粉，或者你可以用食用色素自己给糖或盐染色。）
一个便携式蓝牙音箱
一部可以连接到你的音箱的手机或其他设备（对于此活动，你将从设备上一次播放一个单音。有几个免费的调音器应用程序以及 YouTube 视频，你可以用它们从手机上播放单音。请确保你有权向设备添加应用程序。）
耳塞（可选）
准备工作
将音箱放入碗中；确保它已打开并连接到您将要使用的手机或设备。
用一张蜡纸盖住碗的顶部。
将橡皮筋缠绕在碗的边缘，以固定纸张。
在纸上撒上一层糖或盐。确保颗粒均匀地铺在纸上；尽量避免堆积。
步骤
在手机或设备上打开调音器应用程序（或播放一个单音的 YouTube 视频）。从可用的最低频率音调开始。将音量设置为尽可能低的设置，然后点击播放。
在音调播放时，观察纸上的糖或盐颗粒。你注意到颗粒有什么变化吗？有任何变化吗？如果有，是什么？
慢慢增加手机的音量。每次增加音量时，暂停以观察糖或盐。你注意到什么？颗粒有变化吗？以什么方式？
继续增加音量，观察纸上糖的任何变化。（重要提示：将您的音箱音量保持在舒适的范围内。如果音量开始变得不舒服地大，但您仍然没有看到任何变化，请参阅下面的第一个“额外”步骤以获取提示。）增加音量对糖或盐有什么影响？你认为是什么引起了这种变化？
当你在糖或盐上看到效果时，尝试暂停音调，然后重新启动它。当音调停止时，颗粒会发生什么变化？当你重新启动音调时呢？你认为音调为什么会对颗粒产生这种影响？你注意到当音调播放时，颗粒的行为有任何模式吗？
暂停音调并重置糖或盐，使其再次均匀地铺在纸上。
将手机调回最低音量，并将您正在播放的音调频率更改为更高的频率。
重复该活动，慢慢增加这个新音调的音量。新的音调有什么不同？听起来更高还是更低？新音调对颗粒有什么影响？效果与你观察到的第一个音调不同吗？如果是，以什么方式？你认为是什么导致了两个音调之间的差异？
额外内容：重复该活动，尝试不同的音调。尝试探索广泛的范围！提示：查找“克拉尼实验”的视频，并使用音频在您自己的活动中尝试音调！
额外内容：再次尝试该活动，但这次用其他家用容器代替玻璃碗。蛋糕盘可以吗？花瓶呢？金属碗或木碗呢？如果您第一次没有看到任何结果，请尝试使用更深的碗，并尝试不同的尺寸。
观察和结果
播放音调是否导致糖或盐颗粒在蜡纸上移动？
当声波穿过蜡纸时，它会引起纸张振动。当你增加音调的音量时，你正在向声波添加能量，从而导致更大的振动。最终，这些振动足够大，可以移动纸上的糖或盐。
您可能还注意到，颗粒的移动模式会随着音调频率的变化而变化。当音调的频率改变时，蜡纸的振动也会随之改变，从而导致糖或盐颗粒的模式发生变化。
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此活动由科学伙伴合作推出
