close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Наномузыка

код для вставкиСкачать
Создание звукоряда на основе эмиссионного линейчатого спектра излучения атома водорода.

НаномузыкаИсследовательская работаСоздание звукоряда на основе эмиссионного линейчатого спектра излучения атома водорода.Автор: ученица 9 класса Петренко Диана Руководитель: А.Н. Балацкий Оглавление
1. Немного о философии музыки.................................................. 3
2. История происхождения нот.................................................. 3
3. Отличия восточной музыки от европейской ............ 5
4. Связь характеристик звука с параметрами звуковой волны.......................................................................................... 6
5. Как увидеть спектр излучения, поглощения или непрерывный спектр?................................................................... 7
6. Спектр водорода............................................................................. 7
7. Звукоряд водорода.......................................................................... 9
8. Приложение................................................................................ 11 Немного о философии музыки
Однажды, размышляя над проблемой гармонии, Пифагор проходил мимо мастерской медника, который склонился над наковальней с куском металла. Заметив различие в тонах между звуками, издаваемыми различными молоточками и другими инструментами при ударе о металл, и тщательно оценив гармонии и дисгармонии, получающиеся от комбинации этих звуков, Пифагор получил первый ключ к понятию музыкального интервала в диатонической шкале. Он занялся экспериментами, пытаясь найти соотношения между высотой тона и числами. С помощью чаши с водой и однострунной арфы он изучил взаимосвязь между уровнем воды и длиной струны и обнаружил, что половина длины струны поднимает ноту на одну октаву вверх. Восемь звуков - до, ре, ми, фа, соль, ля, си, до - древнейшая музыкальная гамма. В наши дни темперированная гамма включает в себя двенадцать нот, включая диезы и бемоли, но в основе ее лежит изобретение, за которое мы должны благодарить Пифагора.
История происхождения нот
Давным-давно в Италии, в городе Ареццо жил музыкант-монах по имени Гвидо.
Он очень хорошо пел и преподавал музыку. В Ареццо был монастырь, где Гвидо занимался с хором мальчиков и учил их церковному пению. Занятия проходили каждый день и начинались с распевки. Распевкой служил "гимн святому Иоанну". Теперь его можно назвать самой важной песней в истории музыки, потому что именно этот гимн положил начало нотам. А дело было так...
Каждую следующую строчку гимна мальчики должны были петь немного выше предыдущей. Мальчики забывали текст, иногда фальшивили, и Гвидо сам пропевал первый слог каждой строчки на нужной высоте. Для того, чтобы помочь своим ученикам запоминать мелодию и ускорить процесс обучения, Гвидо решил записать высоту звуков на бумаге, дав каждому звуку название, чтобы мальчики могли "читать" музыку с листа. Он разместил первые слоги каждой строчки первого куплета гимна на четырех линеечках, в виде квадратных значков. Четыре линейки использовались как ступеньки, а на них, как на лесенке, располагались квадратные значки-ноты, каждая из которых соответствовала звуку. Вначале, Гвидо использовал красные, черные и желтые линеечки для размещения нот. Он создал для детей понятный и наглядный музыкальный алфавит. Позже линеечки перестали рисовать цветными, все они стали черными, а ноты из квадратных превратились в круглые. Скорее всего, когда начали писать ноты вручную быстрее и удобнее было нарисовать кружочки, чем квадратики.
Названия нот сохранились до наших дней. Перед вами текст латинского "гимна святому Иоанну". Прочитайте первые слоги каждой строчки гимна
"Ut queant laxis -первая строчка дала название ноте Ут (позже До)
Resonare fibris - вторая строчка - ноте РЕ
Mira gestorum - третья -ноте МИ
Famuli tuorum -четвертая - ноте ФА
Solve poluti -пятая- ноте СОЛЬ
Labrii reatum -шестая- ноте ЛЯ
Sancte Johanes" - седьмая - ноте СИ
Дословный перевод:
"Чтобы могли воспеть на расслабленных струнах твои чудные деяния, разреши грех оскверненных уст, Святой Иоанне"
Гвидо совершил революционный переворот в музыке. Он придумал ноты, изобрел современную систему записи нот и создал сольфеджио.
Он придумал методику преподавания музыки для своих учеников по руке. Термин "Гвидонова рука" используется до сих пор.
Каждая фаланга пальцев соответствовала звуку определенной высоты, поэтому работая с хором, Гвидо мог по своей руке показывать ученикам, какой звук петь. Почти через пятьсот лет как Гвидо придумал ноты, ноту Ут заменили на ноту До (Do), потому что ее легче пропевать, она более благозвучна. Ученые считают, что нота Do появилась от слова "Dominis" - Господь, а другая версия говорит что do - "даю" в переводе с латыни. Некоторые считают, что ноту До ввел музыкант Дж. Дони, взяв первые буквы своей фамилии.(около1540 года)
А еще добавили ноту си (Si или Ti). Считается, что нота СИ получила свое название от инициалов Святого Иоанна (Sancte Ioanes) Х. Вальрантом в 1574 году.
Затем к четырем линеечкам, придуманным Гвидо, добавили пятую и перестали их рисовать цветными.
Добавили ключи. И такая система нот -которая называется нотация- дошла и до наших дней. Надо сказать, что монах Гвидо из Ареццо был не первым, кто придумал записывать музыку при помощи знаков.
До него в Западной Европе уже существовала система невмов (от греческого слова "пневмо" - дыхание), значков, проставляемых над текстом псалмов, чтобы обозначить подъем или понижение тона песни.
На Руси для той же цели употребляли собственную систему "крюков" или "знамен"
Отличия восточной музыки от европейской "Теория китайской музыки базировалась на широко распространенном в странах Древнего Востока принципе признания определяющей роли единого звука, т.е. звука, взятого отдельно. В этом и заключается коренное отличие теории музыки большинства стран Древнего Востока и античности, в которой главенствующая роль отводится мелодическому обороту" Н.Иофан.
"Двенадцатиступенчатый звукоряд, соответствующий двенадцати месяцам года, состоит из двух "взаимопроникающих звукорядов" - инь (минорного) и ян (мажорного). Пять музыкальных тонов, составляющих систему китайской пентатоники, соответствуют "пяти элементам", "пяти постоянствам", пяти планетам, пяти цветам. При исполнении музыки "пять постоянств" находятся в равновесии". Пентато́ника (от греч. πέντε - пять и греч. τόνος - напряжение, натяжение; тон) - пятиступенная интервальная система, все звуки которой могут быть расположены по чистым квинтам и/или квартам. Пентатоника не содержит полутонов и является самостоятельным звукорядом.
Пентатоникой также называют любые пятиступенные звукоряды, которые представляют собой законченные интервальные системы (в отличие от пентахордов неполных диатоник). Среди них:
* полутоновая пентатоника (например, a-h-c'-e'-f'); распространена в японской традиционной музыке для кото;
* темперированная пентатоника (октавный звукоряд делится на 5 относительно равных частей, как, например, индонезийский слендро);
* смешанная (например, a-h-d'-e'-f).
Связь характеристик звука с параметрами звуковой волны
Физическая характеристика
звуковой волны Характеристика музыкального звука Амплитуда Громкость Частота Высота тона Форма сигнала Тембр 1)Тон звука. Об одних звуках говорят, что они низкого тона (звук создаваемый большим барабаном), другие мы называем звуками высокого тона (например свист). Ухо их легко различает. Простые измерения (развертка колебаний) показывают, что звуки низких тонов - это колебания малой частоты в звуковой волне. Звуку высокого тона соответствует большая частота колебаний.
2)Громкость звука. Громкость звука , определяемая его действием на ухо, является оценкой субъективной. Чем больше поток энергии, притекающей к уху, тем больше громкость. Удобной для измерения является интенсивность звука - энергия, переносимая волной за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны. Интенсивность звука возрастает при увеличении амплитуды колебаний и площади тела совершающего колебания. 3)Тембр звука. Тембр звука определяется совокупностью обертонов. Разное количество обертонов, присущих тому или иному звуку, придает ему особую окраску - тембр. Отличие одного тембра от другого обусловлено не только числом, но и интенсивностью обертонов, сопровождающих звучание основного тона. По тембру мы легко отличаем звуки скрипки и рояля, гитары и флейты, узнаем голоса знакомых людей.
Как увидеть спектр излучения, поглощения или непрерывный спектр?
Впервые белый свет был разложен в спектр Исааком Ньютоном. В зависимости от источников излучения разделяют три вида спектров.
У каждого химического элемента свой спектр излучения.
Если мы хотим наблюдать линейчатый спектр излучения, то нужно направить на щель спектроскопа только свет, идущий от горячего газа. Если же мы хотим наблюдать линейчатый спектр поглощения того же газа, нужно пропустить через него поток света со сплошным спектром и со значительно большей поверхностной плотностью потока излучения. Тогда на фоне сплошного спектра от другого источника будут видны темные линии, вызванные поглощением фотонов атомами газа. При этом сам горячий газ излучает не меньше света в данной области спектра, чем он поглощает. Но это излучение происходит во всех направлениях, и к наблюдателю попадает только часть энергии, излучаемой газом. Темные линии поглощения видны в области тех частот, которые избирательно поглощаются и переизлучаются атомами газа.
Спектр водорода
Спектр (лат. spectrum "виде́ние")в физике -распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Графическое представление такого распределения называется спектральной диаграммой. Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр - спектр частот (или то же самое, что энергий квантов) электромагнитного излучения
спектр излучения атома водорода
Линии излучения водорода, а вернее частоты и длины волн каждой линии были досконально изучены в 19 веке. Оказалось, что в распределении частот есть некоторая закономерность. Так, для линий излучения видимого диапазона, эмпирическим путём была установлена формула распределения частот. В дальнейшем были получены формулы расчёта частот для инфракрасного и ультрафиолетового диапазона. Расчётные линии получили название "серии", а фамилии открывателей венчают название серий.Так, в ультрафиолетовом диапазоне можно увидеть линии серии Лаймана, в видимом - серии Бальмера, в инфракрасном - серии Брэкета, Пашена и Пфунда.
СЕРИЯ ЛАЙМАНА
СЕРИЯ БАЛЬМЕРА
Звукоряд водорода
Пользуясь известными математическими закономерностями распределения частот составим таблицу частот излучения, для основных серий. Затем примем частоту излучения линии Н-z за основу, соответствующую звуковым колебаниям с частотой 440 Гц (ля 4 октавы). Отношение частоты излучения любой линии к основной частоте переносим на звуковой диапазон и получаем ряд звуковых частот, который и является искомым звукорядом излучения водорода.
Таблица расчетов №1
Длина λ (нм) Частота (Гц) Hz/Hx(при x=δ-α) Hz/y(при y=Hz/Hx) Нота Hz 397,007 *10-9 7,557 *1014 1 440 ля Hδ 410,174 *10-9 7,314 *1014 1,033 425,9 соль # Hγ 437,047 *10-9 6,864 *1014 1,101 399,6 соль Hβ 486,133 *10-9 6,171 *1014 1,225 359,2 фа Hα 656,279 *10-9 4,571 *1014 !,653 266,2 до При C=300000 км/с (3*108 м/с) Рассчитывали по формуле ν= C/λ. Также эти расчеты были получены на основе данных ниже формул:
Серия Бальмера Серия Лаймана Данные последней колонки были получены по таблице соответствия нот частотам (см Приложение)
Спектральный диапазон Энергетический уровень Частота перехода Отношение к главной частоте Звуковая частота Нота, октава Нота Ультрафиолетовое излучение n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 2,468 * 1015 2,925 * 1015 3,084 * 1015 3,158 * 1015 3,199 * 1015 0,306 0,259 0,245 0,239 0,236 1437,909 1698,842 1795,918 1841,004 1864,407 F6 A6 A6 A6 A6 Фа Ля Ля Ля Ля Инфракрасное излучение n=4 n=5 n=6 n=7 0,160 * 1015 0,234 * 1015 0,274 * 1015 0,298 * 1015 4,725 3,231 2,759 2,537 93,122 136,181 159,478 174,433 G2 C3 E3 F3 Соль До Ми Фа Инфракрасное излучение n=5 n=6 n=7 0,074 * 1015 0,114 * 1015 0,139 * 1015 10,216 6,632 5,439 43,070 66,345 80,897 F1 C2 E2 Фа До Ми Инфракрасное излучение n=6 n=7 0,040 * 1015 0,065 * 1015 18,9 11,631 23,284 37,830 - D1 Ре Таблица расчетов №2
Из данных таблицы можно составить такой звукоряд
Нота Частота ДиезыДО261,6277РЕ293,7311МИ329,6 ФА349,2370СОЛЬ392415ЛЯ440460СИ494 Приложение
2 | Страница
Документ
Категория
Школьные материалы
Просмотров
246
Размер файла
724 Кб
Теги
исследовательские работы учеников
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа