未分类 · 2020年3月2日 0

火星音乐:构建和播放Theremin乐器

难度 <! - 5 - >
所需时间 平均(6-10天)
先决条件
材料可用性 这个科学项目的Theremin Mini Kit需要特别订购。有关详细信息,请参阅材料和设备列表。
费用 平均值($ 40 – $ 80)
安全 没有问题

摘要

这是一个适合你的谜语:命名一个你用双手玩但从未真正接触的乐器。你猜对了吗?这是一个问题!这种不寻常的乐器在没有任何人接触声音的情Theremin如何工作?它有一个可以检测到附近玩家手的天线,当他们用手移动它时,它所做的声音会根据手的位置而改变。在这个音乐科学项目中,你将使用你自己的迷你网站来研究其中天线与玩家手之间的距离如何影响其产生的音高(或频率)。您一定会喜欢玩这款迷人的电子乐器!

目的

确定这个天线与玩家手之间的距离如何影响其产生的频率。

积分

Teisha Rowland,PhD,Science Buddies

感谢ColdQuanta公司的Bob Rowland;丹佛大学国立大学博士Andrew Bonham博士;和Ben Finio,博士,和Howard Eglowstein,科学伙伴,获得反馈测试这个科学项目。

引用本页

此处提供了一般引用信息。请务必检查所使用方法的格式,包括大小写,并根据需要更新引文。

MLA风格

科学伙伴。”火星人的音乐:建立和播放Theremin乐器。” 科学伙伴,2017年11月6日,https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Music_p035/music/build-play-theremin。2019年7月6日访问。

APA风格

科学伙伴。(2017年11月6日)。 Martians音乐:构建并播放Theremin乐器。从…获得https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Music_p035/music/build-play-theremin


最后编辑日期:2017-11-06

简介

Theremin 是一种令人惊叹的乐器,它永远不会给观众留下深刻的印象,因为它具有独特的演奏能力而无需亲身接触。如果您之前没有看到过某个动作,请查看该视频,了解它的工作原理。

此视频展示了一位女士在一个主题上表演Doctor Who电视节目主题曲。

正如你所看到的那样,玩这个游戏的女人不需要亲自触摸它就能让它发挥不同的音符或音高。她所要做的就是将她的手靠近或更远离那个天线,以改变它的音高。改变她的手的形状也会影响它的声音。像视频中显示的那些,有两个天线 – 一个控制音量,另一个控制音高 – 玩家的手必须同时与两个天线互动。许多较新的设备只有一个天线,它控制音高,并在播放前手动调节和设定音量。

Theremin如何运作?要理解这一点,重要的是要了解它本身的真正含义.Theremin是一种电子乐器 – 令人印象深刻,考虑到它已经存在了多长时间 – 并且是由俄罗斯发明家Lev Sergeyevich Termen(在俄罗斯之外称为LéonTheremin)命名并于1920年发明的。大多数电子乐器在此之后数十年都没有进入音乐舞台。

Theremin包含称为电容器的特定类型的电子设备.电容器可以存储或保持电荷,这是一种能量形式。这样,电容器就像电池一样。但与电池不同,电容器能够在很短的时间内释放所有电荷(电池通常需要几分钟才能完全放电)。这就是为什么当我们想要立即供电时使用电容器的原因;例如,具有电子闪光灯的相机通常使用随时间充电的电容器,然后几乎立即放电以产生明亮的闪光。实际上我们一直在使用电容器。例如,一些触摸屏 – 就像许多手机上的触摸屏一样 – 使用电容器来判断手指触摸屏幕的时间和位置,而无需用手指将压力放在屏幕上。

电容器的简化图如图1所示。电容器通常有两个”板” ,可以导电,这意味着它们很容易让电流流过它们。可导电的材料称为导体,许多材料可以是导体,包括金属甚至是你自己的身体!电容器中的极板由不导电的东西分开,这被称为绝缘体。绝缘体的实例包括玻璃,纸和空气。在电容器中,绝缘体具有特殊名称:电介质。因此,例如,夹在两片铝箔之间的一张纸可以像一个简单的电容器。铝箔片形成(导电)板,纸是(绝缘)电介质。当铝箔与金属线连接到电源时 – 电池 – 电荷想要在两片箔之间流动,但是电介质阻止它们这样做。因此,电荷会积聚在铝箔上并留在那里。这是电容器存储电荷的方式。

电容器图中标有
图1. 这是电容器的简化图。典型的电容器具有两个板(其导电),其中电介质(绝缘体)将它们分开。如果正在使用或充电电容器,则使用电线将其连接到其他电气组件(如电池),如下所示。

那么是什么构成了电容器中的电容器,它是如何工作的?其上的天线实际上充当电容器中的两个板之一。另一个牌是你用来玩那个牌的牌。电介质是天线和手之间的空气.(请记住,你的身体 – 包括你的手 – 可以导电,空气可以是绝缘体!)这意味着当你用手移动你的天线时,你实际上正在影响那里的电容器。具体来说,通过改变板之间的距离,您将影响电容器的电容,或者电容器存储电荷的能力。其中的电子元件可以测量电容并将其转换为它所播放的声音。

Theremin发出的声音 – 实际上我们听到的所有声音 – 都是由 wave 通过空气发出的,我们可以听到不同的音高。这些波可以通过它们的频率来识别和区分,其可以用赫兹(Hz)来测量,这意味着波在一秒内产生的周期数。频率越大,音高或音符越高。例如,在钢琴上,中间C的频率为261.6Hz,下一个C(比中间的C高一个八度)的频率为523.2Hz.(你看到一个模式吗?)声波和频率是复杂的主题,因为你不需要深入了解这个科学项目,这里不再讨论它们,但你可以更多地探讨它们(并得到它们)在参考书目资源中刷新了中间的C,如果需要的话。

在这个音乐科学项目中,你将确定这个天线与玩家手之间的距离如何影响其发出的频率。您认为这种关系是什么?这里有一个提示:如果你观看视频或者曾经玩过这个视频,很明显,当玩家的手靠近天线时,音高或频率会增加。同样地,随着手移动得更远,频率会降低。但确切的关系是什么?换句话说,当手移近天线时频率是否稳定增加,使其成为线性关系,如图2所示?或者是其他关系;是否存在距离天线更近或更远的地方?与其他地方相比,频率在相同的距离变化下变化更多?

图表显示了距离与频率之间的线性关系。
图2. 如果Theremin在距离和频率之间存在线性关系,则结果可能如下图所示.(测量的距离是电容板之间的距离 – 板是天线和玩家的手。)

你可以做出假设根据你以前使用过的任何经验,或者,在你为这个科学项目组装完成后,你可以使用它来玩那个并做出假设。或者,您可以根据电容的工作原理做出假设;要执行此操作,请参阅技术说明。准备好解决迷人乐器的奥秘!

技术说明

对于平行板电容器(如铝箔和纸张示例),有一个确定电容的简单公式。虽然手和天线之间的电容等式实际上更复杂,但这个等式仍然可以让您了解板之间的距离如何影响电容:

等式1:

  • ε介电常数(以法拉/米为单位,或F/m)
  • A 是板块的面积(以米为单位,或m 2
  • d 是两块板之间的距离(米或米)

根据公式1,如果距离增加(或减小)而面积和ε保持不变,电容会发生什么变化?因此,当您将手移离天线(或更靠近天线)时,电容会发生什么变化?您如何看待移动您的手(因此改变电容)会影响其频率?

注意: Theremin如何将电容转换为频率也涉及振荡器,因此电容和频率之间不一定存在直接关系;还涉及一些其他变量。要了解有关如何更详细地工作的更多信息,请参阅参考书目中的高级参考资料。

术语和概念

  • 塞里明
  • 电容器
  • 电费
  • 导电
  • 导体
  • 绝缘子
  • 电介质
  • 电容
  • 频率
  • 赫兹(赫兹)

问题

  • 什么是电容器?它与电池有什么相似之处?
  • Theremin中的电容如何起作用?
  • 什么是线性关系?什么是其他类型的数学关系?
  • 在电容器中,什么是电介质? Theremin的电介质是什么?
  • 当你把手靠近或远离天线时,你怎么看待这些声音的频率会发生变化?

参考书目

要了解有关乐器中频率,赫兹和音高的更多信息,请查看以下资源:

要了解有关电容器和电容的更多信息,请查看以下资源:

以下是组装此科学项目中使用的文明的说明,尽管程序中也提供了说明:

这是一个乐队的视频,使用Theremin播放神秘博士的主题:

有关不同类型的网络如何工作的高级信息,您可能希望查看以下资源:

材料和设备

  • Theremin Mini Kit。该套件可在 ThinkGeek Amazon.com
  • 小型十字螺丝刀,#1
  • AA电池,新电池(4)。它们必须是碱性或锰。
  • 一个空的,平的,木制的,塑料的或玻璃桌子或桌子可以播放。表面不应该是金属,并且不应该在附近有金属物体,因为这会干扰它。
  • 纸板(约10厘米×10厘米的扁平件)
  • 剪刀
  • 用纸巾卷空纸管
  • 磁带;普通的透明胶带应该可以正常工作。
  • 标尺,指标
  • 铝箔
  • 铅笔或钢笔
  • 张纸
  • 带有频谱分析仪应用程序的手机,可以使用手机的麦克风工作。
    • 有免费的,一些相对便宜的频谱分析仪应用程序可以下载到手机上并用于这个科学项目。应用程序需要能够告诉您手机中麦克风接收到的声音的主要频率(以赫兹[Hz]为单位),无论是录音还是实时。
    • 可以与iPhone一起使用的一个免费应用程序是 AKLite 。您应该能够通过在手机的应用程序商店中搜索”频谱分析仪” 来找到类似的应用程序。
    • 或者,您可以使用示波器完成此科学项目。在这个使用示波器的科学项目中没有给出方向,所以如果你想使用示波器,你需要有一个有使用示波器经验的人帮助你做这个科学项目。
  • 帮助你在测试你的结果时记录你的结果,因为你的手将忙于播放它!
  • 实验室笔记本

声明:Science Buddies参与联盟计划家庭科学工具 Amazon.com Carolina Biological ,以及 Jameco Electronics 。联盟计划的收益有助于支持Science Buddies,501(c)(3)公益慈善机构,为每个人免费提供资源。我们的首要任务是学生学习。如果您对我们网站上的建议您为科学项目所做的购买有任何意见(正面或负面),请告诉我们。写信给我们 scibuddy@sciencebuddies.org

实验程序

组装Theremin

  1. 首先,组装Theremin。从托盘迷你套件盒中取出托盘,然后观看视频以组装其中。您也可以在线阅读汇编说明
    1. 提示:您可能需要观看视频几次,并在组装其中时将其暂停。
此视频展示如何从其套件中组装Theremin mini。

  1. 组装完成后,你需要调整它。您可以通过在线汇编说明的第4页和第5页上的步骤完成此操作通过以下步骤:
    1. 前往您计划播放其中的地方。空的,平的,木制的,塑料的或玻璃桌子或桌子是理想的选择。
      1. 在附近有金属物体的金属桌子或其他表面上播放它会干扰其中(因为金属导电).
      2. 物体 – 特别是金属物体 – 在你调音或弹奏时不应该在它周围移动,因为它们会影响其产生的声音。
    2. 如果您还没有这样做,请从电池盒盖上取下黑色塑料调音棒.
    3. 安排在那里,以便您正在看前方(扬声器的相对侧)。
    4. 轻轻拉出其侧面的黑色手柄,将其打开。
      1. 有两种不同的姿势可以拉出杠杆。一个位置发出安静的声音,一个发出相对响亮的声音。您可能需要使用Theremin来确定哪个位置适合您的游戏.
      2. 注意:当您正在调音并播放其中时,如果来自于此的声音看起来不稳定,请尝试让Theremin保持几分钟,然后再开始调音和播放它。
    5. 将左手放在其中左侧,如图3所示。
      1. 将左手的指针(食指)放在其左后腿的顶部(如果需要,还可以放入其他手指)。
      2. 将左手的拇指放在其左前腿上。

      用于调整的手上的一只手的图片。
      图3. 要调整并播放其中,请将左手放在其中,如图所示。


    6. 找到位于其前面凹陷处的两个小缝隙,如图3中拇指上方所示。这些是表盘。
    7. 将调音杆的尖端牢固地放在右侧的狭缝中,如图4所示。顺时针或逆时针转动拨盘,直到来自其它的声音响亮。
      1. 您可能不需要进行太多调整,或根本不需要调整。
      2. 你可以顺时针或逆时针转动表盘,但如果感觉到阻力或者你可以打破它,不要强迫它转动!
      3. 提示 的右侧的刻度盘最终可能位于图4所示的位置。图片中的刻度盘已完全逆时针旋转,直至遇到阻力,但这个所需的设置可能与您的设置完全不同。

      有人调整它的图片。
      图4. 将调音杆的尖端放在右侧的转盘上。


    8. 一旦您对声音音量感到满意,请将调音棒从右侧的表盘中取出并牢牢地将其放在左侧的表盘中.
    9. 现在调整左拨盘,使其通过执行以下操作产生非常低音的声音:
      1. 顺时针转动左转盘中的调音杆。转动它直到遇到阻力并且不能再转动表盘.
      2. 然后,逆时针转动拨盘,一次转动一下。声音的音高应该降低。最终,你会到达一个没有声音的地方,如果继续转动表盘,音高会增加。当Theremin变得沉默时停止转动拨号。
      3. 当你处于静音点时,在逆时针方向方向稍微转动调音杆。你希望来自它的声音尽可能安静,低音,但实际上并没有沉默。要做到这一点,你可能甚至不需要移动调音杆,而只需轻轻地沿逆时针方向推动它.
    10. 现在,在不移动左手的情况下,确定距离此处天线约20厘米(厘米)的点(但与天线中间的高度相同)。
      1. 您可以让您的助手识别这一点,或者您可以提前识别它。
      2. 您将调整设置,以便这一点变得无声无息。
      3. 注意:最简单的方法是预先测量这个距离并以某种方式标记它,例如将其标记在一张纸上并将其放在纸上。使用标尺可能会干扰其中产生的声音。
    11. 将您的右手放在距您确定的20厘米处。同样,确保在执行此操作时不要移动左手!
    12. 慢慢向下移动指针,使其向下移动到其中。一旦它变得沉默,就停止左手移动。
      1. 当你这样做时,一定要把你的右手放在20厘米处。
      2. 如果你将左手向下移动太远,你可以随时将它向后移动一点并重新调整,直到它就会变得沉默。
      3. 如果你的左手离开它时,如果没有静音,请使用调音杆将顺时针方向转动一下。

  2. 你的网站现已经过调整并准备好了!在调整过程结束时,将左手放在您离开的位置。花几分钟时间来播放它,这样你就会习惯它的声音。
    1. Theremin的声音是否与您的预期不同?为什么?
    2. 当你的手离得很近时,你的手远离它时的音高怎么样?
      1. 如果你还没有假设这个天线和玩家的手之间的距离如何影响其发出的频率,请立即提出你的假设。
    3. 当您将右手移离天线20厘米时,声音是否始终停止,或者是否存在一定程度的变化?
      1. 如果您想尝试更多地调整其中的部分,可以重复步骤2的部分,例如通过精确测量距离天线20厘米的位置,并调整左侧刻度盘或左侧手柄,以使设置正常工作正确。
    4. 当你完成了尝试,你可以关闭它(通过完全推入黑色杠杆)并暂时将它放在一边。
      1. 注意:每次打开并使用Theremin时,您都需要重新调整它,就像在步骤2中一样。

组装Theremin的”玩魔杖”

现在您将构建一个”演奏棒” ,这样您就可以更精确地测量来自其中的声音频率的变化,因为您改变了天线与其他电极之间的距离(之前是您的电容器)右手)。

  1. 你正在构建游戏棒的原因是,如果你只是用手进行这些测量,那么很多变量都难以控制。
    1. 例如,您可能会略微改变手的形状,这会影响其所产生的声音。此外,由于您的手在空中,因此很难测量您的手与天线之间的距离。
  2. 首先,用纸板和铝箔制作演奏棒的顶部。
    1. 用剪刀剪一块长约10厘米的方形纸板。
    2. 接下来,切割一块铝箔,一边约23厘米,另一边约13厘米。铝箔只需要足​​够大,以便在所有侧面覆盖一层铝箔纸板方块。
      1. 为什么你认为你正在使用铝箔? 提示:考虑电容器和导电性.
    3. 将纸板方块放在铝箔矩形的顶部,如图5所示。

      铝箔上的纸板方块,用于制作魔棒。
      图5. 将纸板方块放在您切出的铝箔顶部,如图所示。


    4. 小心地将铝箔折叠在纸板方块上,使大部分方块仅被一层铝箔覆盖。
      1. 如果有两层重叠的地方,请尽量将它们放在纸板的同一侧。这一面将是背面,如图6所示。

播放魔杖顶部的背面为
图6。将铝箔片折叠在纸板方块周围,使任何重叠的铝箔位于正方形的一侧(背面).

  1. 现在用纸巾纸管制作演奏棒的”支架” 。
    1. 拿起你的纸管,用剪刀在管的一端切开约2-3厘米深的切口。使切口与管的长度平行。在管的同一端制作第二个切口,但在第一个切口的另一侧。使两个狭缝长度相同。
    2. 将铝箔覆盖的正方形放置在纸板管顶部的狭缝中,如图7所示。确保正方形位于狭缝中,并在需要时进行调整(例如使狭缝稍微缩小)更深和/或向内折叠狭缝的侧面。但是如果广场有点不稳定,不要担心;你马上就能把它固定好。
    3. 完成任何调整后,将铝箔覆盖的方块从管缝中取出,并将方块放在一边.
完成了魔术棒的顶部部分。
图7. 将铝箔覆盖的方块放在纸板管一端的狭缝中.(左)从前面弹奏魔杖.(右)来自侧面的魔杖。
  1. 接下来,将铝箔的长”绳” 连接到铝箔方块上。
    1. 制作另一张铝箔,长度至少28厘米(比纸板管长一点),宽约8-10厘米。
    2. 将铝箔卷成和/或折叠成细长的绳状,如图8所示。

      用于魔术棒的铝箔棒。
      图8. 用铝箔制成绳状,至少与纸板管一样长。


    3. 将铝箔”绳索” 粘贴到铝箔覆盖的正方形的底部背面(层折叠在一起的一侧),如图9所示。
      1. 确保绳子贴好,并且明显与广场上的铝箔接触,否则可能无法正常使用。


      铝箔贴和方形的魔杖。
      图9. 将铝箔”绳索” 连接到铝箔覆盖的正方形的底部后部。


    4. 将正方形放在纸板管的顶部,再次将其安装在狭缝中,如同在步骤3.g中所做的那样,但这次小心地将绳索部分沿管内部向下运行。
    5. 在管的底部,应该有少量铝箔绳伸出。在管底部切开一个切口,切口与管顶部的一个切口对齐,然后将绳索末端向上折叠穿过切口,如图10所示。

玩魔杖的底部。
图10. 将铝箔绳的底部向上折叠,穿过纸板管底部的缝隙。
  1. 最后,如前图所示,在正面和背面用几片胶带将铝箔覆盖的正方形固定到位,如图11所示。
    1. 确保方形现在牢牢固定在演奏棒上。
玩完魔棒的顶部。
图11. 使用几片胶带(在正方形的背面和正面)将铝箔覆盖的正方形固定在纸板管上。
  1. 你的魔杖现在已经完成了!尝试用它来看看它是如何工作的。
    1. 通过重复步骤2打开它并调整它,但不使用右手,而是使用演奏棒。
    2. 要使用演奏棒,请抓住管底部,使拇指或其他手指接触从管底部出来的铝箔绳。见图12.
    3. 将支撑杆直立放置,使铝箔方块直接面向其侧面,如图12所示。
    4. 与使用右手相比,你的魔杖的效果如何?如果需要,可以调整你的游戏棒.
测试网站的设置。
图12. 使用播放棒播放Theremin时,应使用与此类似的设置。

测试Theremin

  1. 取一张白纸,用尺子沿纸张边缘每厘米做一个标记20厘米。标记5厘米,10厘米,15厘米和20厘米的标记,使它们更暗,以便更容易看到。
    1. 您将使用一张纸而不是标尺来测量距离,因为标尺可能会干扰其中产生的声音。
  2. 获取准备好测试所需的一切,并将其放在附近。
    1. 这包括Theremin,你的演奏棒,你用厘米标记准备的纸张,带有频谱分析仪应用程序的手机,它使用手机的麦克风示波器和熟悉的人使用它,并在测试Theremin时帮助记录您的结果。
      1. 如果您正在使用示波器,则需要有一位有使用示波器经验的人帮助您确定当您将播放棒移离天线不同距离时发出的声音频率,如步骤。此科学项目未提供使用示波器的说明。
      2. 注意:当您测试其中时,请尝试保持手机,示波器,助手和您自己的身体的位置相同,以便移动这些物体不会干扰您的结果。
    2. 此外,请确保您正在播放的表面(应该是木制,塑料或玻璃桌子或桌子)是空的,除了您在测试中使用的项目。如果其他物品在附近,或者在您测试时移动到其附近,则可能会影响您的结果。
    3. 在您的实验室笔记本中,创建一个类似于表1的数据表来记录您的结果。

频率(Hz)
与天线的距离 试验1 试验2 试验3
20 cm
17.5 cm
15 cm
12.5 cm
7.5 cm
5 cm
2.5 cm

表1。在您的实验室笔记本中,创建一个这样的数据表来记录您的结果。

  1. 将其放在您制作的测量纸上,使其天线正好位于0 cm点之上。
    1. 提示:将纸张粘贴到您正在使用的表面上是有帮助的,这样当您移动游戏棒时它就不会移动。
  2. 正如你在”装配Theremin及其演奏魔杖” 部分的步骤2中所做的那样调整那个,但这次使用的是用魔杖代替你的右手。

    1. 放置演奏棒,使铝制正方形朝向其间。当你在测试游戏并移动游戏棒时,保持游戏棒的方向相同。换句话说,它应该始终面向Theremin。
    2. 当您使用游戏棒进行调整时,请务必将左手放在其上。每当您移动或左手离开它时,您需要重新调整它以使其在您的试验中起作用.
  3. 准备好您的频谱分析仪应用程序(或示波器)和帮助程序以开始记录数据。确保您和您的助手熟悉使用频谱分析仪应用程序,并且您的帮助程序足够接近以准确地拾取由此处发出的声音。
  4. 使用演奏棒在距天线20厘米处开始并逐渐将演奏棒移近天线进行测试。
    1. 请务必抓住管子的底部,使右手上的拇指或其他手指接触到管子底部的铝箔绳,就像之前一样。
    2. 沿着您在纸上绘制的厘米标记移动游戏棒,这样您就可以知道魔杖与该天线的距离有多远。
    3. 在实验室笔记本的数据表中,记录其在20厘米,17.5厘米,15厘米,12.5厘米,10厘米,7.5厘米,5厘米,2.5厘米处发出的频率,并尽可能接近把魔杖拿到那里没有魔杖的任何部分实际接触到了这个。
      1. 即使你正确地调整了它,你仍然可以听到离天线20厘米处的声音。如果您听到声音,请记录频率,但如果您没有听到声音,请不要担心。
      2. 在测试它时,不要改变身体的位置(例如向不同的方向倾斜,或移动你的腿),因为这会影响它的声音.(还要确保你的帮助者不会移动他或她的身体的位置。)
      3. 记录每个距离的最强频率。对于大多数频谱分析仪,强度在y轴(垂直轴)上,声音的频率在x轴(水平轴)上。最强的频率是y轴上具有最高值的峰值。
        1. 例如,请参见图13,其中显示了AKLite iPhone应用程序的频谱。最强烈的频率是691赫兹。
        2. 如果有两个峰值都处于最高强度,则记录该距离的两个频率.
        3. 您的具体操作取决于您使用的频谱分析仪应用程序。某些应用程序有一个”数据光标” ,可以让您查看光谱中每个点的值。其他人,如AKLite,将自动标记最强烈的频率。您最好使用这些类型的应用程序之一,而不是只需要您从x轴读取值的应用程序,这可能不太准确。
      4. 让您的助手在测试数据时尽快记录数据.Theremin周围的微小变化可以改变它的声音,因此最好尽可能快地记录数据集,以便其他因素不会影响其所产生的声音.
    4. 当你将魔杖靠近它时,你应该听到一个相当平稳的声音变化。如果声音似乎跳了一下,尝试用20厘米的演奏棒重新开始,看看是否需要进行任何调整.


AKLite app上的Theremin频谱。
图13. 该频谱分析仪程序AKLite显示最强频率为691 Hz。


  1. 至少再重复步骤3-6 两次,以便至少在三次单独的试验中测试了它。
    1. 您第一次执行这些步骤的是试验1.第二次和第三次重复将分别为试验2和试验。
    2. 如果您发现结果有些变化,您可能需要检查以确保正确调整其中的所有内容,并且每次都按照描述设置所有内容。此外,确保在测试时没有任何东西在它周围移动,包括用于记录数据的手机,正在收集数据的助手,以及示波器(及其电线),如果您正在使用它.
  2. 如果在试验中,您曾记录过相同距离的两个频率(意味着它们都具有相同的,最高强度),那么平均这两个频率。
    1. 您可以在原始数据表中记录平均值,也可以创建包含平均值的新数据表。
  3. 制作数据的折线图。
    1. 在x轴上,放置距离天线的距离(以cm为单位),在y轴上放置频率(以Hz为单位).
    2. 为您完成的每项试验单独设置一行。
  4. 查看图表中的数据。线条看起来如何?
    1. 换句话说,图中的线条看起来是线性还是别的什么?
    2. 您的结果是否支持您的假设?为什么或者为什么不?
      1. 可选:如果您需要一些高级帮助来了解Theremin的工作原理,请参阅自己制作部分。
    3. 你的结果似乎与你在播放Theremin时听到的内容一致吗?

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变体形式

  • 您可以将您在此科学项目中录制的频率转换为实际的音符。您可以使用的工具是 Wolfram Alpha Widgets’Find the Musical Note .Theremin的范围是多少?范围对你有意义吗?它的范围与其他乐器相比如何?
  • 当您调整此前面的左侧拨盘时,您应该注意到这改变了Theremin所发出的声音的频率。您可以测量移动拨盘如何改变其中的频率。关系是线性的,还是其他的? 提示:为此,您可以尝试将大而扁平的东西连接到调音杆的末端,以更准确地测量您转动拨盘的角度。
  • 在这个科学项目中,您将”零点” (此点没有声音的位置)设置为20厘米,因为这是建议的minmin迷你套件说明。但是,如果将零点设置在其他位置,例如10厘米或40厘米,会发生什么?这如何改变它所发出的声音? Theremin仍然有用吗?
  • 人们已经开发出不同的方法来制作乐器,例如玩家钢琴。你可以设计一种方法来玩没有人参与吗?为此,您可能需要重新阅读​​简介并考虑电容和导体。你能制作一个系统或设备来为你播放吗?你甚至可以播放整首歌吗?
  • 正如​​简介中所提到的,电容器在我们周围的许多设备中使用,例如某些手机上的触摸屏。您可以研究不同器件中的电容器,看看它们的工作方式与其中的电容器的工作原理有何不同。
  • 如果此科学项目的结果让您感到惊讶,并且您希望尝试解释结果的高级挑战,请查看参考书目中有关不同类型的资源ofmins的工作(Koga和Nachbaur的文章)。实际上有许多复杂的物理和数学都涉及到了这个问题。在进一步研究之后,您能更好地解释一下您的结果吗?还要记住,理想化的方程式可能不同于这种方式的实际情况。
  • 如果您戴着不同类型的手套,那么?您可以尝试各种手套(具有不同的绝缘量,例如薄乳胶手套与厚皮手套或冬季手套),并看看它们如何影响来自它的声音。或者,或者另外,您可以尝试覆盖用于绝缘材料的游戏棒,例如纸巾,保鲜膜或完全用胶带覆盖。如何添加绝缘材料会影响其发出的声音?
  • 尝试更改播放魔杖的大小。如何改变它的大小会影响到这些声音?
  • 如果您想更多地研究其中的物理特性,可以使用示波器,以及熟悉示波器使用者的帮助。您可以尝试分析扬声器发出的声音,并将示波器小心地连接到扬声器内部的电线上。如果您想将示波器连接到电线上,您需要有人帮助您熟悉电子设备和剥线(如果电线被切断,您可能需要使用烙铁!)。从扬声器发出的声音与的声音相比如何?那个扬声器来自于内部?声波的类型会改变吗?你为什么认为这是?您可能需要进行额外的研究以了解您的发现。
  • 另一种类型的物质是光学物质。你可以使用来自Jameco的说明并将其与此科学项目中使用的其中进行比较。它们有何不同,它们有何相似之处?