香槟里的声响从何处来？海螺能听到大海的声响又是怎样回事？

你有没有碰到过，当拿着一杯香槟接近耳朵时，我们可以听到渺小的嘶嘶声。这些声响主要来自于香槟酒中弱小的气泡在液体外表决裂。但气泡决裂时，毕竟产生了什么，招致了如此的共同声响？气泡决裂的声响，和将海螺接近耳朵所听到的声响，又有什么干系？

为了了解液体内气泡决裂时，产生声响的历程，有研讨团队将肥皂水、香槟装在玻璃杯中，使用高速摄像机纪录气泡的厘革并同时用麦克风纪录所发射的声响。

透过高速摄像机，研讨团队可以挑出仅有单一气泡决裂的历程，在比对麦克风所纪录下的声响频谱后，就得以研讨在气泡决裂历程中，产生的声响是怎样厘革。

分析实行数据后，如直觉预期的：声响来自于气泡的决裂。当气泡升至外表时，气泡内里的气体压力被开释出来。但是，气泡并不会立刻散失。气泡在水面下的局部会在液体与气体的交界面产生震动。这个震动的频率敦睦泡内气体体积，以及气泡启齿直径有关。这个声响震动可以透过亥姆霍兹（Helmholtz）共振模子来加以形貌。

幽默的是，将海螺靠在耳边所听到的“海声”，但是眼前的物理原理也是亥姆霍兹共振，这点我们会在本文稍后先容到。让我们先回到气泡决裂的情况，随着气泡决裂局部增长以及空腔体积变小，声调会越来越高直到气泡散失。这个音调厘革的历程，被超高速拍照机以及灌音机精准地展现出来。关于十分小，如微米品级的香槟气泡，仅有在一开头决裂产生的声响是人耳可以听到的，之后所开释出的声响由于频率较高，凌驾人耳可识别的范围；较大的毫米品级的气泡，则是整个决裂历程中的声响都可以被人耳闻声。

要晓得气泡体积与发作声响频率上下的干系，让我们先来简便了解一下亥姆霍兹共振模子。

亥姆霍兹共振是什么？

亥姆霍兹振动形貌了氛围在一个腔体中以特定频率震荡的征象（具体历程表明如图一）。该震荡频率被称为体系的“天然频率”，和颈口的尺寸、腔体的轻重…等要素有关。如果外加声响的频率和天然频率切合，震荡幅度会越来越大，也就是就是产生“共振”。若频率不切合，则声响会渐渐减小。

图1

图一、亥姆霍兹共振模子表现图。容器内的气体可简化为两局部：颈口氛围柱及腔体内的气体。当有外加声波传入时，（a）颈口氛围柱被向瓶内推，瓶内气体体积减小、压力上升，使氛围柱被向上推。（b）向上经过均衡点。（c）腔体内体积扩展，压力小于大气压力，故氛围柱被向下压。（d）向下经过均衡点，最初回到（a）的形态。云云，颈口氛围柱构成弹簧般的上下震荡，反复活动。

这个模子形貌的征象但是在生存周遭时常可见：当我们对着瓶子吹气时，可以听到瓶子发射的呜呜声。当我们向瓶子中倒水，会发觉瓶中的水越多，对瓶口吹气所发射的声响频率越高。因此，从这些征象我们可以察看到，声响的频率和腔体内的氛围体积呈相反干系：腔体空间越大，频率愈低。在用保温瓶装水时，用听的就可以大抵推断水对否装满，这也是跟保温瓶内氛围体积随着水位上升渐渐变小，招致发作声响频率改动有关。

神奇海螺？

那这和海螺又有什么干系呢？当我们将海螺接近耳边时，会听到好像波浪般的共同声响。这种特别的征象有着很多的表明，像是诗意地形貌这是海螺在海岸边吸取了日月精华，而产生的共同征象；抑或是海螺的空腔布局将耳朵四周血液活动声响扩大所致；现在较被承受的说法，则是海螺的布局，构成了共同的“亥姆霍兹共振腔”。

在海边拿起海螺可以听到相似波浪的声响，这是由于海螺构成的共振腔将情况里的波浪声响频率“挑选”了出来；即使我们回到室内，将海螺接近耳朵照旧可以闻声相似的声响，这时的声响泉源则是情况中存在的“白杂音”。好像种种颜色光匀称殽杂会构成白光，各个频率具有匀称强度的杂音，我们称为“白”杂音。

在正常情况下，白杂音不会惹起人的特别注意，但当我们将海螺接近耳朵时，共振腔将此中特定的频率留下后，人耳便会以为听到某种特别的声响，进而产生听到波浪声的以为。实践上不但海螺，当我们将耳朵靠向保温瓶、杯子等等具有空腔的物体，我们也都能听到共同的嗡嗡声响。从香槟气泡、保温瓶声响不休到海螺所发射的声响，这些在平常生存中所能碰到的声响，都可以用一个简便的物理模子加以形貌。气泡决裂发作声响这个我们家常便饭的历程，内里的物理但是不止本文所形貌的内容，从气泡的外形、决裂时外表薄膜等等的厘革，都还藏有很多深入的物理，还得等着现在的封建家们细细探究。