手工紙+膠片+瓶蓋
自製哨子 做聲學實驗
哨子聲響，不論是在球場、建築地盤、繁忙馬路，目的都是透過音頻來引起特定人群的注意。吹哨子之所以會發出聲音，其實是空氣振動的表現。就讓我們由一個簡單小手工開始，帶大家來一場妙韻聲學之旅。
文：顏燕雯
我們從主圖(見圖)「自製不同音域哨子」小實驗中，DIY一支簡單的哨子。試把不同大小的塑料瓶蓋放在哨子的小洞下，會發現吹出不同的音高(pitch)，有的像小鳥叫，有的像蒸汽火車響號，為什麼？
空氣帶動膠片振動產生聲音
聖公會主風小學常識科主席伍展鴻解釋，哨子發聲，是利用氣流從管的一端直接通到另一端，在出口處振動而產生聲音。當沒有空氣流動時，膠片上下的氣壓都一樣；然而當空氣由紙管壓扁的一端吹出時，根據伯努利定律(Bernoulli's principle)，不可壓縮的流體(空氣)沿管中流動時，其速度會改變(加快)，快速流動的空氣在管道出口會產生壓力差。也就是說，瓶蓋上快速流動的空氣與瓶蓋內靜止的氣壓不再相同，令到瓶蓋中的空氣由膠片的氣洞溢出，從而帶動膠片振動產生聲音。而振動的快慢，就影響聲音的高低。
瓶蓋當共鳴器 放大音量
哨子的結構其實與某些樂器相似。開了洞的膠片是哨子的發聲體，透過振動產生聲音，好比結他的弦、喇叭的簧片；而膠片下的瓶蓋則構成共鳴器，讓聲音共振放大音量，就像琴箱、結他的木箱等。音高即是空氣的振動頻率，哨子聲音會隨着瓶蓋柱狀空間的深度和闊度不同而產生不同的音高，瓶蓋空間愈大，空氣反彈振動便會愈慢，產生的聲音愈低，就好像小提琴由於共鳴箱比大提琴小，所以前者奏出來的琴音較高。我們可以透過更換不同深度的瓶蓋改變共振管的深度，如果瓶蓋較淺，產生的音高會較高，響亮如鳥鳴；相反較深的瓶蓋會產生較低的音高，好像蒸汽火車響號。吹奏笛子時，演奏者會利用關閉特定的開口調整笛的音高，原理亦是改變笛內共振管的長度及共振頻率。
