唱歌摇摆
伽利略对单摆的研究告诉我们:像摆那样周而复始的运动可以计量时间。吊灯的摇摆是周而复始的,钟摆和摆轮游丝也是周而复始的。那么,在生活中或在科学实验中,还有没有类似的运动呢?
有的,它就在你的身边。不信吗?拿一面锣来,把它敲响用手去摸一摸锣面,便会感到它在振动——一忽儿凸出来,一忽儿凹进去。找一个鼓来, 在鼓面上撒些砂粒,把鼓打响,砂粒便会随着鼓面的振动跳将起来。
声音就是时间的脚步声:那些振动着的发声体,可以振动得很快。我们听到的最尖的音调,每秒钟要振动 2 万次,也就是它的振动频率达到了每秒
2 万周,这可比快摆手表的摆轮快多了。还有的发光体能发出比每秒 2 万次还要快的声音,人的耳朵听不见了,这种声音就叫超声波。
于是,有人产生了这样的设想:能不能用振动着的发声体来当“摆”呢? 有人想到了音叉。
你也许在常识课上见到过音叉,音叉有两个一样长的音叉臂,用小锤打击音叉,音叉臂就会忽左忽右地振动,发出悦耳的声音。
音叉和单摆有着同样的犟脾气:它每振动一次所用的时间总是一定的。可贵的是,音叉的振动可以比摆轮的振动快上百倍,达到每秒钟振动 300 次
到 720 次,这就是说它的频率是 300 周/秒(读“每秒周”)到 720 周/秒,
也叫做 300 赫兹到 720 赫兹。赫兹是频率的单位,1 赫兹就是 1 秒钟振动 1 次。
音叉发出的音调总是一定的,不同的音叉发出的音调不同。这说明,每
个音叉都有它自己的固有频率,和一定长度的单摆一样。
大约在 50 年代末就有人开始研究用音叉代替摆。音叉振动得那么快,怎样带动齿轮呢?发明家们又想到了电。你还记得前面介绍过的北京站子母钟吗?子钟的肚子里没有摆,它每接受一次电流,便动作一下。
在电子技术有很大发展的时期是六七十年代,装有晶体管和电子线路的音叉钟、音片钟和音片式电子手表相继问世了。音片是用特殊的合金做成的片,它比音叉小巧,振动起来也很稳定。音叉钟表全是以电池为动力的。
以音叉(音片)为心脏的电子手表叫第二代电子手表。第二代电子手表走起来要比机械钟表和摆轮游丝式电子手表准确多了:第一代电子手表是一个星期最多差 60 秒,第二代电子手表是一个月最多差 60 秒!
音叉,这个会唱歌的摆,在能干的电子线路伴奏之下,唱出了最优美的时间之歌,时代之歌!