共鳴
物理的な現象
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共鳴(きょうめい、英: resonance)とは、振動体が、その固有振動数に等しい外部振動の刺激を受けると、振幅が増大する現象[1]。たとえば、振動数の等しいふたつの音叉の一方を鳴らすと、他方も激しく鳴りはじめる、という現象[1]。
なお固有振動数の単位はヘルツ(Hz)である。
(さらに一般化、抽象化して説明すると)物理的な系が外部からの刺激で固有振動を始めること[2]。
- 訳語の選択 - 共鳴か、共振か
もともと英語の「resonance」(レゾナンス) を日本語に訳すときに、物理学では、音などについては「共鳴」という訳語をあて(他の振動についても「共鳴」という訳語をあてることがかなり一般的になり)、一方で電気工学など工学的分野では「共振」という訳語をあてるようになった。物理学者と工学者の活動領域は部分的に重なることも多いので、ふたつの訳語が、しばしば交錯する。
共鳴が知られることになったきっかけは、音を伴う振動現象であると言われるが、現在では、理論式の上で等価・類似の現象も広く「共鳴」と呼ばれる(ばねの振動・電気回路・核磁気共鳴など)[3]。
概要
力学的共鳴
電気回路の共振
素粒子論的共鳴
化学における共鳴
化学においては、ある状態がエネルギーの期待値が近い2つ以上の状態の線形結合で近似できるとき、2つ以上の状態が量子力学的共鳴状態にあるという。この考え方はヴェルナー・ハイゼンベルクによってヘリウム原子の状態について提唱され、ライナス・ポーリングにより化学結合全般へと拡張された。
楽器での応用
ギターでは、弦をはじくと、弦の振動が、弦の端をささえる「ブリッジ」からブリッジボードへ、そして表板全体(正面から見て見えている表側の板全体)に伝わって共鳴し大きな音を発生させ、それが側板や裏板にも伝わり楽器全体が鳴る、というしくみになっている。
アップライトピアノの場合は、響板という木製の板が、背面側(演奏者からは見えない、裏側)にあり、演奏者が鍵盤を押すとハンマーが動き弦がたたかれ、弦の振動にその響板が共鳴して音量を大きくしている。グランドピアノの場合は、ボディの下の面(下にもぐりこんで、ピアノを見上げれば見える位置)に配置されている。
- 通常のアコースティックギターは、表板(top plate)が共鳴しているおかげで、聞ける程度の音量になっている。(ちなみに表板が無いエレキギターを(アンプにつながずに)弾いても、共鳴する部分が全然無いので、とても小さな音、「蚊の鳴くような音」しか出ない。)
- リゾネーター・ギターという楽器。リゾネーターという、独特の、共鳴をするユニットを組み込んでおり、音量が大きくて、かつ面白みのある楽音を聞かせる楽器。
- アップライトピアノの裏面にある響板。これが共鳴するおかげで、ピアノの演奏音は音量が大きくなっている。これが無いと、ピアノですら、小さな音、貧しい音になってしまう。
