每日科普|笛子里的物理问题

笛子作为一种乐器，历史悠久。在古代，人们曾用较长动物的骨骼，如鸟类的翅骨、腿骨制作笛子。在河南舞阳县挖掘出的竖吹骨笛，就是用鸟禽肢骨制成的，距今已有8000多年的历史。到了今天，中国的笛子已有了很成熟的造型，通常采用竹制成管身，有一个吹孔、一个膜孔，六个按音指孔，以及两个前出音孔、两个后出音孔。

声音是由物体的振动引起的，比如簧片、琴弦或钢丝振动了就能发出声音。笛子属于吹孔气鸣乐器，吹笛子时，气体从嘴中发出，这实际上就是在用外力刺激空气柱，空气柱受到不同的刺激就会按照一定的频率产生振动，继而发出声音。笛身侧面的指孔通过手指来进行按压或放开，从而控制空气柱的长度。如果我们把六个洞口都按住，笛子里面就形成了一条最长的空气柱，空气柱越长，振动的频率越低，音调也就越低，这时的声音也是最低的。

笛子的材料影响其音色，金属材料结构稳定，而竹子较易发生形变。材料的密度、弹性模量、厚度等决定了在笛管里形成驻波的质量，所以上等的竹笛在用材上要经过精挑细选，笛身不能有任何的开裂、虫眼等缺陷，尤其表面要有非常好的光洁度。竹笛容易受到季节的影响，夏季天气炎热，笛子管壁会膨胀，使得其内径变小，导致笛子的音准偏高。相反，冬季天气寒冷，笛子管壁会收缩，使得其内径变大，导致笛子的音准偏低。因此，在竹笛的制作过程中安装了插口，可对笛管的长度进行微调，用以抵消掉热胀冷缩带来的影响，调整音准。

想要吹出一首悦耳动听的笛音，还与笛子演奏者的吹奏技巧、指头上的功夫有关，只有好的乐器配上演奏者好的演奏能力，才能演奏出真正美妙的音乐。（本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。）